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运料系统多段速变频控制

作者：刘建华

来源：《数字技术与应用》2012年第02期

摘要：本文对基于可编程序控制器（PLC）和变频器实现运料系统多段速运行控制进行剖析。采用三菱FX2N可编程控制器输入/输出模块控制西门子MM420变频器，实现对运料系统多段速控制（固定频率控制）。

关键词：PLC MM420变频器 变频调速 多段速控制

中图分类号:TN702 文献标识码：B 文章编号：1007-9416(2012)02-0008-02

现代工业生产的许多领域将变频器与PLC相结合使用，借助于PC（或HMI）实现对自动化设备的智能控制。其中，利用PLC的开关量输入/输出模块控制变频器的控制方法具有接线简单，抗干扰能力强的优点，还可以直接控制变频器的正反转、转速和加减速时间，能实现较复杂的控制要求。 1、任务分析

运料系统多段速控制装置如图1所示，要求实现如下所述的工艺控制要求：

(1)小车向前向后的运行速度由变频器控制。其中启动按钮S01用来开启运料小车，停止按钮S02用来手动停止运料小车。

(2)按S01小车从原点起动，使小车以20Hz向前运行，直到碰SQ2开关停，KM2接触器吸合使甲料斗装料5秒，然后小车以30Hz继续向前运行直到碰SQ3开关停，此时KM3接触器吸合使乙料斗装料3秒，随后小车10Hz返回原点直到碰SQ1开关停止，KM5接触器吸合使小车卸料5秒后完成一次循环。

(3)连续作3次循环后自动停止，中途按停止按钮S02小车完成一次循环后才能停止。 2、变频器的选择与设置方式 2.1 变频器的选择

变频器的控制方式分为：面板控制、开关量控制、模拟量控制、多段数控制（固定频率控制）。本课题采用了西门子MM420多段数控制（固定频率控制）方式。多段速控制（固定频率控制）具体的控制方法是以二进制编码选择+起动命令形式。[5]

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将P0701～P0703参数均设置为17,即二进制编码选择+起动命令。此时可通过SB14、SB15、SB16分别控制5#、6#、7#引脚以二进制编码选择输出的频率，且选择固定频率时，既有选定的固定频率又带有起动命令把它们组合在一起。使用这种方法最多可以选择7个固定频率，各个固定频率的数值的选择方式如表1所示。 2.2 变频器的设置

变频器的多段速控制（固定频率控制）方式简单的实现方式可以通过变频器与一组开关配合，通过参数设置来达到控制变频器不同频段要求的某一频率（或某一转速）。本设计采用带锁按钮SB14、SB15、SB16 三个开关分别控制5#、6#、7#数字量输入端，来实现固定频率控制。[5]

根据任务要求，可以得到变频器多段固定频率控制设置为：第一段频率为20Hz,对应于小车从原点起动（SQ1），向前运行直到碰SQ2开关停；第二段频率为30Hz，对应于小车从SQ2继续向前运行直到碰SQ3开关停；第三段频率为－10Hz，对应于小车从SQ3处返回原点直到碰SQ1开关停止。西门子MM420变频器详细设置步骤： 在确定接线无误的情况下，检查后通电。 2.2.1 将变频器复位为工厂的缺省设定值 (1)设定P0010=30

(2)设定P0970=1（恢复出厂设置）

大约需要10s才能完成复位的全部过程，将变频器的参数复位为工厂的缺省设置值。 2.2.2 设置电机参数(表2)

2.2.3 直接选择+起动命令的固定频率控制(表3)

可用SB14（5#引脚）、SB15（6#引脚）、SB16（7#引脚）选择P1001、P1002、P1003所设置的频率；断开SB14（5#引脚）、SB15（6#引脚）、SB16（7#引脚）则电动机减速为0，停止运行。

2.2.4 二进制编码选择+起动命令的固定频率控制(表4)

按下SB14（5#引脚）、SB15（6#引脚）、SB16（7#引脚）不同组合方式，选择P1001～P1007所设置的频率；断开SB14（5#引脚）、SB15（6#引脚）、SB16（7#引脚）则电动机减速为0，停止运行；将P0005=22，按下带锁按钮按下SB14（5#引脚）、SB15（6#引脚）、

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SB16（7#引脚）不同组合方式，变频器显示当前控制的转速，可通过Fn键分别显示，直流环节电压、输出电压、输出电流、频率、转速循环切换。 3、编写控制程序及调试 3.1 分配输入输出点数

PLC的编程方法有许多，但在实际运用中对于较复杂的顺序控制系统采用步进顺控的编程方法。本课题中运料小车的多段速控制方式符合顺序控制的要求，按照工艺要求分配PLC的输入和输出点，并列出输入和输出点的分配表如表5所示。[4]

3.2 根据运料小车的控制过程画出顺序控制的状态流程图,如图2所示。 3.3 变频器与PLC的连接及调试

PLC与变频器组合实现变频器多段速自动控制要求的连接图如图3所示。在运料小车多段速控制装置中选用三菱可编程序控制，其型号为FX2N-16MR，即：输入/输出点数为16点，继电器输出的基本单元。[1]、[2]、[3]

根据状态流程图就可以完成相应的程序编写。PLC程序编写可以采用梯形图或语句表来进行，然后进行程序的输入和运行，并根据运行的结果进行相应的调试，直至达到工艺的要求为止。 4、结语

在运料系统多段速运行控制中采用了由三菱FX2N可编程序控制器和西门子MM420变频器端口控制的工作方式实现对小车的多段速控制的设计思路。在完成了变频器控制方式的设置、控制程序的编写的基础上，经过实际设备的验证，能够实现PLC变频器对运料小车进行三段不同转速运行的控制，符合设计的要求。本课题所完成的运料系统控制装置在工业的用途上是一个很典型很广泛的实用例子。 参考文献

[1]三菱公司.三菱FX系列可编程序控制器系统手册,2001. [2]三菱公司.三菱FX系列通信手册（上、下册）,2001. [3]三菱公司.三菱FX系列编程手册,2000.

[4]张静之.电气自动控制综合应用.上海:上海科学技术出版社,2007.