PLC与变频器综合实训课件

PLC與變頻器綜合實訓

9.1變頻器實訓實訓課題12變頻器基礎實訓實訓28A500系列變頻器的基本操作一、實訓目的（1）瞭解變頻器的基本結構及工作原理；（2）理解變頻器各參數的意義；（3）掌握變頻器操作面板的基本操作。二、實訓器材（1）變頻器1臺（三菱FR-A540）；（2）電動機1臺（Y-112-0.55）；（3）電工常用工具1套；（4）導線若干；（5）實訓控制臺1臺。圖9-1交－直－交變頻器的基本構成三、基礎知識1．變頻器的基本構成2．變頻器的調速原理因為三相非同步電動機的轉速公式為

式中n0——同步轉速；

f

——電源頻率，單位為Hz；

p

——電動機極對數；

s

——電動機轉差率。從公式可知，改變電源頻率即可實現調速。

根據三相非同步電動機定子每相電動勢的有效值為

式中f1——電動機定子頻率，單位為Hz；

N1——定子相繞組有效匝數；

Фm——每極磁通量，單位為Wb。從公式可知，對E1和f1進行適當控制即可維持磁通量不變。

因此，非同步電動機的變頻調速必須按照一定的規律同時改變其定子電壓和頻率，即必須通過變頻器獲得電壓和頻率均可調節的供電電源。3．變頻器的額定值和頻率指標（1）輸入側的額定值（2）輸出側的額定值①輸出電壓UN，②輸出電流IN，③輸出容量（kVA）SN，SN與UN、IN關係為UNIN④配用電動機容量（kw）PN，⑤超載能力（3）頻率指標①頻率範圍，②頻率精度，③頻率解析度，四、實訓指導1．變頻器的基本參數（1）輸出頻率範圍（Pr.1、Pr.2、Pr.18），Pr.1為上限頻率，（2）多段速度運行（Pr.4、Pr.5、Pr.6、Pr.24～Pr.27），（3）加減速時間（Pr.7、Pr.8、Pr.20），（4）電子過電流保護（Pr.9），Pr.9用來設定電子過電流保護的電流值，以防止電動機過熱，故一般設定為電動機的額定電流值。圖9-2七段速度對應的端子（5）起動頻率（Pr.13），（6）適用負荷選擇（Pr.14），（7）點動運行（Pr.15、Pr.16），（8）參數寫入禁止選擇（Pr.77），（9）操作模式選擇（Pr.79），2．變頻器的主接線3．變頻器的操作面板

FR-A540型變頻器一般需通過FR-DU04操作面板或FR-PU04參數單元來操作（總稱為PU操作），操作面板外形如圖9-4所示，操作面板各按鍵及各顯示符的功能如表9-1、表9-2所示。圖9-3變頻器的主接線圖9-4操作面板外形圖按鍵說明鍵可用於選擇操作模式或設定模式鍵用於確定頻率和參數的設定

鍵·用於連續增加或降低運行頻率。按下這個鍵可改變頻率·在設定模式中按下此鍵，則可連續設定參數鍵用於給出正轉指令鍵用於給出反轉指令

鍵·用於停止運行·用於保護功能動作輸出停止時複位變頻器（用於主要故障）表9-1

操作面板各按鍵的功能顯示說明Hz顯示頻率時點亮A顯示電流時點亮V顯示電壓時點亮MON監示顯示模式時點亮PUPU操作模式時點亮EXT外部操作模式時點亮FWD正轉時閃爍REV反轉時閃爍表9-2

操作面板各顯示符的功能4．變頻器的基本操作（1）PU顯示模式，在PU模式下，按MODE鍵可改變PU顯示模式，其操作如圖9-5所示。圖9-5改變PU顯示模式的操作（2）監示模式，在監示模式下，按SET鍵可改變監示類型，其操作如圖9-6所示。圖9-6改變監示類型的操作說明：1．按下標有*1的SET鍵超過1.5s時，能將當前監示模式改為上電模式。

2．按下標有*2的SET鍵超過1.5s時，能顯示包括最近4次的錯誤。（3）頻率設定模式，在頻率設定模式下，可改變設定頻率，其操作如圖9-7所示（將目前頻率60Hz設為50Hz）。圖9-7改變設定頻率的操作（4）參數設定模式，在參數設定模式下，改變參數號及參數設定值時，可以用或鍵增減來設定，其操作如圖9-8所示（將目前Pr.79=2改為Pr.79=1）。圖9-8參數設定的操作（5）運行模式，在運行模式下，按或鍵可以改變操作模式，其操作如圖9-9所示。圖9-9改變操作模式的操作（6）幫助模式，在幫助模式下，按或鍵可以依次顯示報警記錄、清除報警記錄、清除參數、全部清除、用戶清除及讀軟體版本號，其操作如圖9-10所示。圖9-10幫助模式的操作①報警記錄清除的操作如圖9-11所示。圖9-11報警記錄清除的操作②全部清除的操作如圖9-12所示。其他的操作，如報警記錄、參數清除、用戶清除的操作與上述操作相似。圖9-12全部清除的操作五、實訓內容變頻器的PU操作。即在頻率設定模式下，設定變頻器的運行頻率；在監示模式下，監示各輸出量的情況；在參數設定模式下，改變各相關參數的設定值，觀察運行情況的變化。（1）按圖9-3連接好變頻器。（2）按MODE鍵，在“參數設定模式”下，設Pr.79=1，這時，“PU”燈亮。（3）按MODE鍵，在“頻率設定模式”下，設F=40Hz。（4）按MODE鍵，選擇“監示模式”。（5）按FWD或REV鍵，電動機正轉或反轉，監示各輸出量，按STOP鍵，電動機停止。（6）按MODE鍵，在“參數設定模式”下，設定變頻器的有關參數。

Pr.1=50HzPr.2=0HzPr.3=50HzPr.7=3sPr.8=4s

Pr.9=1A（7）分別設變頻器的運行頻率為35、45、50Hz，運行變頻器，觀察電動機的運行情況。（8）單獨改變上述一個參數，觀察電動機的運行情況有何不同。（9）按MODE鍵，回到“運行模式”，再按“”鍵，切換到“點動模式”，此時顯示“JOG”，運行變頻器，觀察電動機的點動運行情況。（10）按MODE鍵，在“參數設定模式”下，設定Pr.15=10Hz，Pr.16=3s，按FWD或REV鍵，觀察電動機的運行情況。（11）按MODE鍵，在“參數設定模式”下，分別設定Pr.77=0、1、2，在變頻器運行和停止狀態下改變其參數，是否成功。六、實訓報告9.2PLC與變頻器的綜合實訓實訓課題13變頻器多段調速的應用實訓30三相非同步電動機多速運行的綜合控制一、實訓目的（1）瞭解PLC和變頻器綜合控制的一般方法；（2）瞭解變頻器外部端子的作用；（3）熟悉變頻器多段調速的參數設置和外部端子的接線；（4）能運用變頻器的外部端子和參數實現變頻器的多段速度控制。二、實訓器材（1）變頻器1臺（三菱FR-A540）；（2）電位器1個（2W/1kW）；（3）可編程控制器1臺（FX2N-48MR）；（4）掌上型編程器（FX-20P）或電腦（已安裝GPP軟體）1臺；（5）電動機1臺（Y-112-0.55）；（6）電工常用工具1套；（7）按鈕開關2個；（8）導線若干；（9）實訓控制臺1臺。三、實訓要求用PLC、變頻器設計一個電動機的三速運行的控制系統。其控制要求如下：按下起動按鈕，電動機以30Hz速度運行，5s後轉為45Hz速度運行，再過5s轉為20Hz速度運行，按停止按鈕，電動機即停止。四、軟體設計1．設計思路2．變頻器的設定參數（1）上限頻率Pr1=50Hz；（2）下限頻率Pr2=0Hz；（3）基底頻率Pr3=50Hz；（4）加速時間Pr7=2s；（5）減速時間Pr8=2s；（6）電子過電流保護Pr9=電動機的額定電流；（7）操作模式選擇（組合）Pr79=3；（8）多段速度設定（1速）Pr4=20Hz；（9）多段速度設定（2速）Pr5=45Hz；（10）多段速度設定（3速）Pr6=30Hz。3．PLC的I/O分配根據系統的控制要求、設計思路和變頻器的設定參數，PLC的I/O分配如下：X0：停止（複位）按鈕，X1：起動按鈕；Y0：運行信號（STF），Y1：1速（RL），Y2：2速（RM），Y3：3速（RH），Y4：複位（RES）。4．控制程式五、系統接線根據控制要求及I/O分配，其系統接線圖如9-18所示。圖9-17電動機多速運行的控制程式狀態轉移圖

圖9-18電動機多速運行的系統接線圖六、系統調試（1）設定參數，（2）輸入程式，（3）PLC模擬調試，（4）空載調試，（5）系統調試，。七、實訓報告實訓課題14變頻器程式運行的應用實訓32工業洗衣機的綜合控制一、實訓目的（1）進一步掌握PLC與變頻器綜合控制的思路；（2）能運用步進指令編制較複雜的控制程式；（3）掌握變頻器程式運行參數的設置和外部端子的接線；（4）能運用變頻器的外部端子和參數實現變頻器的程式運行。二、實訓器材（1）變頻器1臺（三菱FR-A540）；（2）電位器1個（2W/1kW）；（3）可編程控制器1臺（FX2N-48MR）；（4）掌上型編程器或電腦1臺；（5）電動機1臺（Y-112-0.55）；（6）電工常用工具1套；（7）導線若干；（8）實訓控制臺1臺。圖9-24工業洗衣機的控制流程三、實訓要求用PLC、變頻器設計一個工業洗衣機的控制系統。其控制要求如下。工業洗衣機的控制流程如圖9-24所示。系統在初始狀態時，按起動按鈕則開始進水。到達高水位時，停止進水，並開始洗滌正轉。洗滌正轉15s暫停3s，洗滌反轉15s暫停3s（為一個小迴圈）。

若小迴圈未滿3次，則返回洗滌正轉開始下一個小迴圈；若小迴圈滿3次，則結束小迴圈開始排水。水位下降到低水位時，開始脫水並繼續排水，脫水10s即完成一個大循環。

若大循環未滿3次，則返回進水進入下一次大循環；若完成3次大循環，則進行洗完報警，報警10s後結束全部過程，自動停機，其實訓要求如下：（1）洗衣機的

洗滌正轉15s→暫停3s→洗滌反轉15s→暫停3s，要求使用FR-A540變頻器的程式運行功能實現。（2）用變頻器驅動電動機，洗滌和脫水時的變頻器輸出頻率為50Hz，其加減速時間根據實際情況設定。（3）實訓時PLC控制的執行機構（如電磁閥）用指示燈代替。四、軟體設計1．設計思路2．程式運行功能設定值功能Pr231的設定範圍0選擇min/s時間單位，電壓監視最大99min59s1選擇h/min時間單位，電壓監視最大99h59min2選擇min/s時間單位，基準時間監視最大99min59s3選擇h/min時間單位，基準時間監視最大99h59min表9-7

Pr200的功能Pr201～Pr230為程式運行參數，每十個參數為一組，即Pr201～Pr210為第一組，Pr211～Pr220為第二組，Pr221～Pr230為第三組。每個參數必須設定旋轉方向（0表示停止，1表示正轉，2表示反轉）、運行頻率（0～400，9999）、開始時間（00～99：00～59）。Pr231用來設定開始程式運行的基準時鐘，其設定範圍如表9-7所示。

變頻器程式運行時，除設定上述參數外，還必須通過變頻器的控制端子來控制。如RH用於選擇第一組程式運行參數，RM用於選擇第二組程式運行參數，RL用於選擇第三組程式運行參數；STR用於複位基準時鐘，即基準時鐘置0；STF用於選擇程式運行開始信號。

若設定Pr76=3，則SU為所選擇的程式運行組運行完成時輸出信號；IPF為第三組運行時輸出信號；OL為第二組運行時輸出信號；FU為第一組運行時輸出信號。3．變頻器的設定參數根據控制要求，變頻器的具體設定參數如下：（1）上限頻率Pr1=50Hz；（2）下限頻率Pr2=0Hz；（3）基底頻率Pr3=50Hz；（4）加速時間Pr7=3s；（5）減速時間Pr8=3s；（6）電子過電流保護Pr9=電動機的額定電流；（7）操作模式選擇（程式運行）Pr79=5；（8）Pr200=2（選擇min/s為時間單位，基準時間監視）；（9）Pr201=1（正轉），50（運行頻率），0：00（0min0s開始正轉運行）；（10）Pr202=0（停止），00（運行頻率），0：12（0min12s開始停）；（11）Pr203=2（反轉），50（運行頻率），0：18（0min18s開始反轉運行）；（12）Pr204=0（停止），00（運行頻率），0：30（0min30s開始停）；（13）Pr211=1（正轉），50（運行頻率），0：00（0min0s開始正轉運行）；（14）Pr212=0（停止），00（運行頻率），0：7（0min7s開始停）。4．PLC的I/O分配根據系統的控制要求、設計思路和變頻器的設定參數，PLC的I/O分配如下。X0：起動按鈕，X1：停止，X2：高水位，X3：低水位；Y0：進水電磁閥，Y1：排水電磁閥，Y2：脫水電磁閥，Y3：報警指示，Y4：STF（變頻器運行），Y5：RH（選擇第一組程式），Y6：RM（選擇第二組程式）。5．控制程式五、系統接線根據控制要求及I/O分配，其系統接線圖如9-26所示。六、系統調試七、實訓報告圖9-25工業洗衣機的控制程式狀態轉移圖圖9-26恒壓供水系統的控制電路接線圖實訓課題15

PLC與變頻器在電梯上

的綜合應用實訓34PLC與變頻器在三層電梯中的綜合控制一、實訓目的（1）瞭解電梯的基本結構及控制要求；（2）熟悉PLC、變頻器綜合控制的有關參數的確定和設置；（3）能應用基本邏輯指令編制複雜的控制程式；（4）能設計PLC、變頻器和外部設備的電氣原理圖。二、實訓器材可用一臺成套的“三層微型教學電梯”，也可用下列設備及材料（括弧內所列設備及材料僅供參考），具體操作時，可根據實際情況進行選擇。（1）可編程控制器1臺（FX2N-48MR）；（2）變頻器1臺（FR-A540-1.5k）；（3）三層電梯1臺（三層電梯顯示模組）；（4）三相籠型非同步電動機1臺（Y-112-0.55）；（5）七段數碼管（共陰極）；（6）可調電阻1個（1kW1/2w）；（7）實訓控制臺1個；（8）電工常用工具1套；（9）連接導線若干。三、實訓要求用PLC、變頻器設計一個三層電梯的控制系統。其控制要求如下：（1）電梯停在一層或二層時，按3AX（三樓下呼）則電梯上行至3LS停止；（2）電梯停在三層或二層時，按1AS（一樓上呼）則電梯下行至1LS停止；（3）電梯停在一層時，按2AS（二樓上呼）或2AX（二樓下呼）則電梯上行至2LS停止；（4）電梯停在三層時，按2AS或2AX則電梯下行至2LS停止；（5）電梯停在一層時，按2AS、3AX則電梯上行至2LS停止t秒，然後繼續自動上行至3LS停止；（6）電梯停在一層時，先按2AX，後按3AX（若先按3AX，後按2AX，則2AX為反向呼梯無效），則電梯上行至3LS停止t秒，然後自動下行至2LS停止；（7）電梯停在三層時，按2AX、1AS則電梯運行至2LS停t秒，然後繼續自動下行至1LS停止；（8）電梯停在三層時，先按2AS，後按1AS（若先按1AS，後按2AS，則2AS為反向呼梯無效），則電梯下行至1LS停t秒，然後自動上行至2LS停止；（9）電梯上行途中，下降呼梯無效；電梯下行途中，上行呼梯無效；（10）轎廂位置要求用七段數碼管顯示，上行、下行用上下箭頭指示燈顯示，樓層呼梯用指示燈顯示，電梯的上行、下行通過變頻器控制電動機的正反轉。圖9-29三層電梯的示意圖四、軟體設計1．工作原理2．I/O分配其I/O設備及分配如表9-8所示。輸入設備輸入點輸出設備輸出點按鈕1ASX1一樓呼梯指示燈（L1）Y1按鈕2ASX2二樓呼梯指示燈（L2）Y2按鈕2AXX10三樓呼梯指示燈（L3）Y3按鈕3AXX3上行指示燈SL1～SL3Y4一樓限位開關1LS