电气控制与plc实训教程电子教案第九章A

第9章PLC与变频器综合实训变频器实训9.1PLC与变频器的综合实训9.29.1变频器实训实训课题12变频器基础实训实训28A500系列变频器的基本操作一、实训目的（1）了解变频器的基本结构及工作原理；（2）理解变频器各参数的意义；（3）掌握变频器操作面板的基本操作。二、实训器材（1）变频器1台（三菱FR-A540）；（2）电动机1台（Y-112-0.55）；（3）电工常用工具1套；（4）导线若干；（5）实训控制台1台。图9-1交－直－交变频器的基本构成三、基础知识1．变频器的基本构成2．变频器的调速原理因为三相异步电动机的转速公式为式中n0——同步转速；f——电源频率，单位为Hz；p——电动机极对数；s——电动机转差率。从公式可知，改变电源频率即可实现调速。根据三相异步电动机定子每相电动势的有效值为式中f1——电动机定子频率，单位为Hz；N1——定子相绕组有效匝数；Фm——每极磁通量，单位为Wb。从公式可知，对E1和f1进行适当控制即可维持磁通量不变。因此，异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频器获得电压和频率均可调节的供电电源。3．变频器的额定值和频率指标（1）输入侧的额定值（2）输出侧的额定值①输出电压UN，②输出电流IN，③输出容量（kVA）SN，SN与UN、IN关系为UNIN④配用电动机容量（kw）PN，⑤过载能力（3）频率指标①频率范围，②频率精度，③频率分辨率，四、实训指导1．变频器的基本参数（1）输出频率范围（Pr.1、Pr.2、Pr.18），Pr.1为上限频率，（2）多段速度运行（Pr.4、Pr.5、Pr.6、Pr.24～Pr.27），（3）加减速时间（Pr.7、Pr.8、Pr.20），（4）电子过电流保护（Pr.9），Pr.9用来设定电子过电流保护的电流值，以防止电动机过热，故一般设定为电动机的额定电流值。图9-2七段速度对应的端子（5）起动频率（Pr.13），（6）适用负荷选择（Pr.14），（7）点动运行（Pr.15、Pr.16），（8）参数写入禁止选择（Pr.77），（9）操作模式选择（Pr.79），2．变频器的主接线3．变频器的操作面板FR-A540型变频器一般需通过FR-DU04操作面板或FR-PU04参数单元来操作（总称为PU操作），操作面板外形如图9-4所示，操作面板各按键及各显示符的功能如表9-1、表9-2所示。图9-3变频器的主接线图9-4操作面板外形图按键说明键可用于选择操作模式或设定模式键用于确定频率和参数的设定键·用于连续增加或降低运行频率。按下这个键可改变频率·在设定模式中按下此键，则可连续设定参数键用于给出正转指令键用于给出反转指令键·用于停止运行·用于保护功能动作输出停止时复位变频器（用于主要故障）表9-1操作面板各按键的功能显示说明Hz显示频率时点亮A显示电流时点亮V显示电压时点亮MON监示显示模式时点亮PUPU操作模式时点亮EXT外部操作模式时点亮FWD正转时闪烁REV反转时闪烁表9-2操作面板各显示符的功能4．变频器的基本操作（1）PU显示模式，在PU模式下，按MODE键可改变PU显示模式，其操作如图9-5所示。图9-5改变PU显示模式的操作（2）监示模式，在监示模式下，按SET键可改变监示类型，其操作如图9-6所示。图9-6改变监示类型的操作说明：1．按下标有*1的SET键超过1.5s时，能将当前监示模式改为上电模式。2．按下标有*2的SET键超过1.5s时，能显示包括最近4次的错误。（3）频率设定模式，在频率设定模式下，可改变设定频率，其操作如图9-7所示（将目前频率60Hz设为50Hz）。图9-7改变设定频率的操作（4）参数设定模式，在参数设定模式下，改变参数号及参数设定值时，可以用或键增减来设定，其操作如图9-8所示（将目前Pr.79=2改为Pr.79=1）。图9-8参数设定的操作（5）运行模式，在运行模式下，按或键可以改变操作模式，其操作如图9-9所示。图9-9改变操作模式的操作（6）帮助模式，在帮助模式下，按或键可以依次显示报警记录、清除报警记录、清除参数、全部清除、用户清除及读软件版本号，其操作如图9-10所示。图9-10帮助模式的操作①报警记录清除的操作如图9-11所示。图9-11报警记录清除的操作②全部清除的操作如图9-12所示。其他的操作，如报警记录、参数清除、用户清除的操作与上述操作相似。图9-12全部清除的操作五、实训内容变频器的PU操作。即在频率设定模式下，设定变频器的运行频率；在监示模式下，监示各输出量的情况；在参数设定模式下，改变各相关参数的设定值，观察运行情况的变化。（1）按图9-3连接好变频器。（2）按MODE键，在“参数设定模式”下，设Pr.79=1，这时，“PU”灯亮。（3）按MODE键，在“频率设定模式”下，设F=40Hz。（4）按MODE键，选择“监示模式”。（5）按FWD或REV键，电动机正转或反转，监示各输出量，按STOP键，电动机停止。（6）按MODE键，在“参数设定模式”下，设定变频器的有关参数。Pr.1=50HzPr.2=0HzPr.3=50HzPr.7=3sPr.8=4sPr.9=1A（7）分别设变频器的运行频率为35、45、50Hz，运行变频器，观察电动机的运行情况。（8）单独改变上述一个参数，观察电动机的运行情况有何不同。（9）按MODE键，回到“运行模式”，再按“”键，切换到“点动模式”，此时显示“JOG”，运行变频器，观察电动机的点动运行情况。（10）按MODE键，在“参数设定模式”下，设定Pr.15=10Hz，Pr.16=3s，按FWD或REV键，观察电动机的运行情况。（11）按MODE键，在“参数设定模式”下，分别设定Pr.77=0、1、2，在变频器运行和停止状态下改变其参数，是否成功。六、实训报告9.2PLC与变频器的综合实训实训课题13变频器多段调速的应用实训30三相异步电动机多速运行的综合控制一、实训目的（1）了解PLC和变频器综合控制的一般方法；（2）了解变频器外部端子的作用；（3）熟悉变频器多段调速的参数设置和外部端子的接线；（4）能运用变频器的外部端子和参数实现变频器的多段速度控制。二、实训器材（1）变频器1台（三菱FR-A540）；（2）电位器1个（2W/1kW）；（3）可编程控制器1台（FX2N-48MR）；（4）手持式编程器（FX-20P）或计算机（已安装GPP软件）1台；（5）电动机1台（Y-112-0.55）；（6）电工常用工具1套；（7）按钮开关2个；（8）导线若干；（9）实训控制台1台。三、实训要求用PLC、变频器设计一个电动机的三速运行的控制系统。其控制要求如下：按下起动按钮，电动机以30Hz速度运行，5s后转为45Hz速度运行，再过5s转为20Hz速度运行，按停止按钮，电动机即停止。四、软件设计1．设计思路2．变频器的设定参数（1）上限频率Pr1=50Hz；（2）下限频率Pr2=0Hz；（3）基底频率Pr3=50Hz；（4）加速时间Pr7=2s；（5）减速时间Pr8=2s；（6）电子过电流保护Pr9=电动机的额定电流；（7）操作模式选择（组合）Pr79=3；（8）多段速度设定（1速）Pr4=20Hz；（9）多段速度设定（2速）Pr5=45Hz；（10）多段速度设定（3速）Pr6=30Hz。3．PLC的I/O分配根据系统的控制要求、设计思路和变频器的设定参数，PLC的I/O分配如下：X0：停止（复位）按钮，X1：起动按钮；Y0：运行信号（STF），Y1：1速（RL），Y2：2速（RM），Y3：3速（RH），Y4：复位（RES）。4．控制程序五、系统接线根据控制要求及I/O分配，其系统接线图如9-18所示。图9-17电动机多速运行的控制程序状态转移图图9-18电动机多速运行的系统接线图六、系统调试（1）设定参数，（2）输入程序，（3）PLC模拟调试，（4）空载调试，（5）系统调试，。七、实训报告实训课题14变频器程序运行的应用实训32工业洗衣机的综合控制一、实训目的（1）进一步掌握PLC与变频器综合控制的思路；（2）能运用步进指令编制较复杂的控制程序；（3）掌握变频器程序运行参数的设置和外部端子的接线；（4）能运用变频器的外部端子和参数实现变频器的程序运行。二、实训器材（1）变频器1台（三菱FR-A540）；（2）电位器1个（2W/1kW）；（3）可编程控制器1台（FX2N-48MR）；（4）手持式编程器或计算机1台；（5）电动机1台（Y-112-0.55）；（6）电工常用工具1套；（7）导线若干；（8）实训控制台1台。图9-24工业洗衣机的控制流程三、实训要求用PLC、变频器设计一个工业洗衣机的控制系统。其控制要求如下。工业洗衣机的控制流程如图9-24所示。系统在初始状态时，按起动按钮则开始进水。到达高水位时，停止进水，并开始洗涤正转。洗涤正转15s暂停3s，洗涤反转15s暂停3s（为一个小循环）。若小循环未满3次，则返回洗涤正转开始下一个小循环；若小循环满3次，则结束小循环开始排水。水位下降到低水位时，开始脱水并继续排水，脱水10s即完成一个大循环。若大循环未满3次，则返回进水进入下一次大循环；若完成3次大循环，则进行洗完报警，报警10s后结束全部过程，自动停机，其实训要求如下：（1）洗衣机的洗涤正转15s→暂停3s→洗涤反转15s→暂停3s，要求使用FR-A540变频器的程序运行功能实现。（2）用变频器驱动电动机，洗涤和脱水时的变频器输出频率为50Hz，其加减速时间根据实际情况设定。（3）实训时PLC控制的执行机构（如电磁阀）用指示灯代替。四、软件设计1．设计思路2．程序运行功能设定值功能Pr231的设定范围0选择min/s时间单位，电压监视最大99min59s1选择h/min时间单位，电压监视最大99h59min2选择min/s时间单位，基准时间监视最大99min59s3选择h/min时间单位，基准时间监视最大99h59min表9-7Pr200的功能Pr201～Pr230为程序运行参数，每十个参数为一组，即Pr201～Pr210为第一组，Pr211～Pr220为第二组，Pr221～Pr230为第三组。每个参数必须设定旋转方向（0表示停止，1表示正转，2表示反转）、运行频率（0～400，9999）、开始时间（00～99：00～59）。Pr231用来设定开始程序运行的基准时钟，其设定范围如表9-7所示。变频器程序运行时，除设定上述参数外，还必须通过变频器的控制端子来控制。如RH用于选择第一组程序运行参数，RM用于选择第二组程序运行参数，RL用于选择第三组程序运行参数；STR用于复位基准时钟，即基准时钟置0；STF用于选择程序运行开始信号。若设定Pr76=3，则SU为所选择的程序运行组运行完成时输出信号；IPF为第三组运行时输出信号；OL为第二组运行时输出信号；FU为第一组运行时输出信号。3．变频器的设定参数根据控制要求，变频器的具体设定参数如下：（1）上限频率Pr1=50Hz；（2）下限频率Pr2=0Hz；（3）基底频率Pr3=50Hz；（4）加速时间Pr7=3s；（5）减速时间Pr8=3s；（6）电子过电流保护Pr9=电动机的额定电流；（7）操作模式选择（程序运行）Pr79=5；（8）Pr200=2（选择min/s为时间单位，基准时间监视）；（9）Pr201=1（正转），50（运行频率），0：00（0min0s开始正转运行）；（10）Pr202=0（停止），00（运行频率），0：12（0min12s开始停）；（11）Pr203=2（反转），50（运行频率），0：18（0min18s开始反转运行）；（12）Pr204=0（停止），00（运行频率），0：30（0min30s开始停）；（13）Pr211=1（正转），50（运行频率），0：00（0min0s开始正转运行）；（14）Pr212=0（停止），00（运行频率），0：7（0min7s开始停）。4．PLC的I/O分配根据系统的控制要求、设计思路和变频器的设定参数，PLC