PLC核心技术

变频器的应用1、直流电机直流电机的转速计算公式如下:n=(U-IR)/Kφ，其中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，φ为每极磁通量，K为电动机结构参数。可以看出，转速和U、I有关，并且可控量只有这两个，我们可以通过调节这两个量来改变转速。我们知道，I可以通过改变电压进行改变，而我们常提到的PWM控制（脉冲宽度调制）也就是用来调节电压波形的常用方法，这里我们也就是用PWM控制来进行电机转速调节的。通过单片机输出一定频率的方波，方波的占空比大小绝对平均电压的大小，也决定了电机的转速大小2、三相异步电动机3、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。但如果只改变电源频率（U1=E1=4.44f1N1Kw1Φm），就会影响电机主磁通，将会导致电动机运行性能恶化。因此，要实现异步电动机的变频调速，必须有能够同时改变电压和频率的供电电源。现有的交流供电电源都是恒压恒频的，所以必须通过变频装置才能获得变压变频电源，变频装置主要有间接变频电路和直接变频。变频调速系统设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类。目前国内大都使用交－直－交变频器。其特点：1、效率高，调速过程中没有附加损耗；2、应用范围广，可用于笼型异步电动机；3、调速范围大，特性硬，精度高；4、技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。项目引入：自动线变频控制一、分拣单元的基本功能：完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。如下图所示分拣单元实物的全貌。当工件送到进料口并被进料口光电传感器检测到后，即启动变频器，工件开始送往分拣区分拣。该单元主要有传送分拣机构，传送带驱动机构，电磁阀组，PLC模块，变频器模块等构成。图1二、变频器的接线端口变频器电气接线原理图（拍照片实际接线）基本操作面板的认知与操作变频器参数设置1、参数号和参数名称2、参数访问MM420有上千个参数，为了能快速找到想访问的参数，采用屏蔽（过滤）不需要访问的类别的方法实现，实现过滤功能的常用参数有以下几个：（1）参数P0003,该参数分为四个级别，可设置1~4，其中：（2）参数P0004，根据所选定的值对一组参数进行访问，默认值为0.可进行以下设置（3）参数P0010是调试参数过滤器，对于调试相关的参数进行过滤，只筛选出那些与特定功能相关的参数。P0010的可能设定值为：0准备，1快速调试，2变频器，29下载，30工厂的缺省设定值，默认设定值为0，当选择P0010=1时，进行快速调试。应注意的是，在变频器投入运行之前应将本参数复位为0.P0010的参数过滤功能和P0003选择用户访问级别的功能在调试时是十分重要的。由此可以选定一组允许进行快速调试的参数。电动机的设定参数和斜坡函数的设定参数都包括在内。在快速调试的各个步骤都完成以后，应选定P3900，如果它置为1，将执行必要的电动机计算，并使其他所有的参数（P0010=1不包括在内）恢复为缺省设置值。只有在快速调试方式下才进行这一操作快速调试的流程P0010开始快速调试0准备运行1快速调试3工厂的缺省设置值说明在电动机投入运行之前，P0010必须回到‘0’。但是，如果调试结束后选定P3900=1，那么，P0010回零的操作是自动进行的。P0100选择工作地区是欧洲/北美0功率单位为kw：f的缺省值为50Hz1功率单位为hp：f的缺省值为60Hz2功率单位为kw：f的缺省值为60Hz说明P0100的设定值0和1应该用DIP开关来更改，使其设定的值固定不变P0304电动机的额定电压1）10V—2000V根据铭牌键入的电动机额定电压（V）P0305电动机的额定电流1）0—2倍变频器额定电流（A）根据铭牌键入的电动机额定电流（A）P307电动机的额定功率1）0KW—2000KA根据铭牌键入的电动机额定功率（KW）如果P0100=1，功率单位应是hpP0310电动机的额定频率1）12Hz—650Hz根据铭牌键入的电动机额定频率（Hz）P0311电动机的额定速度1）0—400001/min根据铭牌键入的电动机额定速度（rpm）P0700选择命令源2）接通/断开/反转（on/off/reverse）0工厂设置值1基本操作面板（BOP）2输入端子/数字输入P1000选择频率设定值2）0无频率设定值1用BOP控制频率的升降2模拟设定值P1080电动机最小频率本参数设置电动机的最小频率（0—650Hz）；达到这一频率时电动机的运行速度将与频率的设定值无关。这里设置的值对电动机的正转和反转都是使用的P1080电动机最大频率本参数设置电动机的最大频率（0—650Hz）；达到这一频率时电动机的运行速度将与频率的设定值无关。这里设置的值对电动机的正转和反转都是使用的P1120斜坡上升时间0S—650S电动机从静止停车加速到最大电动机频率所需的时间P1121斜坡上升时间0S—650S电动机从其最大频率减速到静止停车所需的时间P3900结速快速调试0结速快速调试，不进行电动机计算或复位为工厂缺省设置值1结束快速调试，进行电动机计算和复位为工厂缺省设置值（推荐的方式）2结束快速调试，进行电机计算和I/O复位。3结束快速调试，进行电动机计算，但不进行I/O复位常见参数序号变频器参数出厂值设定值功能说明P0304230380电动机的额定电压(380V)P03053.250.35电动机的额定电流()P03070.750.06电动机的额定功率(60W)P031050.0050.00电动机的额定频率(50Hz)P031101430电动机的额定转速(1430r/min)P100021用操作面板（BOP）控制频率的升降P108000电动机的最小频率(0Hz)P10825050.00电动机的最大频率(50Hz)P11201010斜坡上升时间(10S)P11211010斜坡下降时间(10S)P070022选择命令源（由端子排输入）P0701110正向点动P07021211反向点动P10585.0030正向点动频率（30Hz）P10595.0020反向点动频率（20Hz）P106010.0010点动斜坡上升时间（10S）P106110.005点动斜坡下降时间（5S）例3假设P0004设定值为0，需将其改为3，步骤如下变频控制应用1、固定频率运转2、连续调速3、多段速运转1、固定频率运行？？分拣单元，要求分拣时以固定30HZ频率运转。故需进行参数设置如下：P0700=2（指定命令源由端子排输入）P1000=3（）P0701=16P1001=30(DIN1的频率设定值)2、连续调速3、多段速运行分拣单元采用的PLC：CPU224XP项目程序设计，变频器相关程序段讲解那么问题来了？用如何进行精确的定位控制？项目延伸：分拣单元的定位控制旋转编码器位置控制1、步进电机步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电动机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。正常运动情况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接受数字量的控制，所以特别适宜采用微机进行控制。步进马达是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进马达按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制马达转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。项目：步进电机的控制步进驱动器拨码设定根据下面的表格来改变细分系数，步进工作电流（动态）由SW1-SW4四位拨码开关设定，电流越大电机力矩越大。静态电流由拨码开关SW5设定，off表示静态电流设为动态电流的一半，on表示静态电流与动态电流相同，细分精度（电机每一步转动的角度）由SW6-SW8三位拨码开关设定。此处将步进电机驱动器上的拨码开关SW1、SW3设置为on；SW2、SW4设置为off即把电机工作电流设为4A；SW5设为off即静态电流为2A(驱动器通电后，电机轴锁死的电流)；SW6-SW8三位设置为on即电机转一周需要200个脉冲，每个脉冲使电机转1.8度（每转所需的脉冲数除以360度），细分数越大电机运行精度越高。控制要求1、启动PLC，闭合SB1，PLC程序开始执行，电机开始正向转动（更换电机相序电机转向将改变）,运行一段时间后电机会自动停止（PLC脉冲发完）。闭合SB2电机将反向转动。正反转可随意切换，运行中只要闭合SB3电机将停转。高速脉冲输出指令一、脉冲输出（PLS）指令二、用于脉冲输出（Q0.0或Q0.1）的特殊存储器三、高速脉冲对输出的影响四、PTO的使用五、PWM的使用S7-200PLC有两条高速脉冲输出指令：PTO（输出一个频率可调，占空比为50%的脉冲）和PWM（输出占空比可调的脉冲）。一、脉冲输出（PLS）指令二、用于脉冲输出（Q0.0或Q0.1）的特殊存储器1．控制字节和参数的特殊存储器例：设置控制字节。用Q0.0作为高速脉冲输出，对应的控制字节为SMB67，如果希望定义的输出脉冲操作为PTO操作，允许脉冲输出，多段PTO脉冲串输出，时基为ms，设定周期值和脉冲数，则应向SMB67写入2#10101101，即16#AD。2．状态字节的特殊存储器三、对输出的影响（1）可在起用PTO或PWM操作之前，将用于Q0.0和Q0.1的输出映像寄存器设为0。（2）PTO/PWM输出必须至少有10%的额定负载，才能完成从关闭至打开以及从打开至关闭的顺利转换，即提供陡直的上升沿和下降沿。四、PTO的使用PTO是可以指定脉冲数和周期的占空比为50%的高速脉冲串的输出。状态字节中的最高位（空闲位）用来指示脉冲串输出是否完成。可在脉冲串完成时启动中断程序，若使用多段操作，则在包络表完成时启动中断程序。1．周期和脉冲数周期范围从50～65535μs或从2～65535ms，为16位无符号数，时基有µs和ms两种，通过控制字节的第三位选择。注意注意：（1）如果周期小于两个时间单位，则周期的默认值为两个时间单位。（2）周期设定奇数微秒或毫秒（例如75ms），会引起波形失真。脉冲计数范围从1～4294967295，为32位无符号数，如设定脉冲计数为0，则系统默认脉冲计数值为1。2．PTO的种类及特点PTO功能允许多个脉冲串排队，从而形成管线。管线分为两种：单段管线和多段管线。单段管线是指管线中每次只能存储一个脉冲串的控制参数，初始PTO段一旦启动，必须按照对第二个波形的要求立即刷新SM，并再次执行PLS指令，第一个脉冲串完成，第二个波形输出立即开始，重复这一步骤可以实现多个脉冲串的输出。多段管线是指在变量存储区V建立一个包络表。包络表存放每个脉冲串的参数，执行PLS指令时，S7-200PLC自动按包络表中的顺序及参数进行脉冲串输出。例：有一启动按钮接于I0.0，停止按钮接于I0.1。要求当按下启动按钮时，Q0.0输出PTO高速脉冲，脉冲的周期为30ms，个数为10000个。若输出脉冲过程中按下停止按钮，则脉冲输出立即停止。编写单段管线PTO脉冲输出程序。程序如下图所示。例：步进电动机的控制要求如图所示。从A点到B点为加速过程，从B到C为恒速运行，从C到D为减速过程。在本例中，PTO管线可以分为3段，需建立3段脉冲的包络表。起始和终止脉冲频率为2kHz，最大脉冲频率为10kHz，所以起始和终止周期为500µs，最大频率的周期为100µs。AB段：加速运行，应在200个脉冲时达到最大脉冲频率；BC段：恒速运行，运行的脉冲个数为4000-200-200=3600个；CD段：减速运行，应在200个脉冲时完成。某一段每个脉冲周期增量值用下式确定：周期增量值=（该段结束时的周期时间-该段初始的周期时间）/该段的脉冲数用该式可计算出AB