PLC控制实验--外部模拟量(电压电流)方式的变频调速控制

三菱plc如何用模拟量来控制变频器目前，在工业控制中，越来越多地采用变频器来实现交流电机的调速。

二菱PLC与三菱变频器性能稳定、性价比高且调试易上手，二者的配合使用已在运动控制系统中广泛应用。

变频器调速控制一般采用通过变频器的控制面板或端子进行运行参数的设置。

目前，变频器运行频率的没定方案应用较普遍的一是通过电位器来调节，二是通过控制PLC设定运行参数，然后通过D/A转换模块输出模拟信号(DC 0～10 V或4～20 mA)控制变频器输出频率。

1 三菱PLC控制变频器的控制方法1.1 利用PLC的开关量信号控制变频器PLC(MR型或MT型)的输出点、COM点直接与变频器的STF(正转启动)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、输入端SG等端口分别相连。

PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止、复位；也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合实现多段速度运行。

缺点：因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。

1.2 利用PLC及模块输出模拟量信号控制变频器三菱Fx1N型、FX2N型PLC主机，配置l路简易型的FX1N-1DA-BD扩展模拟量输出板；或模拟量输入输出混合模块FX0N-3A；或两路输出的Fx2N-2DA；或四路输出的FX2N-4DA模块等控制变频器转速控制。

此控制方法，PLC程序编制简单方便，调速曲线平滑连续、工作稳定。

工业控制中使用较为普遍。

缺点：在大规模生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路有较大的电压降，影响了系统的稳定性和可靠性。

使用中应注意通讯线不能过长。

1.3 PLC采用RS-485通讯方法控制变频器利用PLC与RS-485通讯控制变频器的应用是较为广泛的一种方法，PLC采用RS串行通讯指令编程。

此控制方法硬件简单、造价最低，其抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉。

可控制32台变频器。

三菱PLC模拟量控制在变频调速的应用
三菱PLC有许多的特殊功能模块，而模拟量模块则是其中的一种，它包括数模转换模块和模数转换模块。

例如数模转换模块可将一定的数字量转换成对应的模拟量(电压或电流)输出，这种转换具有较高的精度。

在设计一个控制系统时，常常会需要对电机的速度进行控制，利用PLC的模拟量控制模块的输出来对变频器实现速度控制则是一个经济而又简便的方法。

下面以三菱FX2n系列PLC为例进行说明。

同时选择FX2N-4DA模拟量模块作为对变频器进行速度控制的控制信号输出和压力信号的采集。

控制系统采用具有模拟量输出的模块对变频器进行速度控制。

下面是2线制电流信号远程压力表原理图
下面是2线制电流信号远程压力表实物图
系统中PLC模拟量控制变频调速需要解决的主要问题
1、模拟量模块输出信号的选择：
通过对模拟量模块连接端子的选择，可以得到两种信号，0~10V或0~5V电压信号以及4~20mA 电流信号。

这里选择4~20mA的信号进行控制变频器。

2、模拟量模块的增益及偏置调节：
模块的增益可设定为任意值。

然而如果要得到最大12位的分辨率可使用0~4000。

可对模块进行偏置调节，例如数字量0~4000对应4~20mA。

基于PLC模拟量方式变频开环调速控制一、实验目的了解变频器外部控制端子的功能，掌握外部运行模式下变频器的操作方法。

三、控制要求1. 正确设置变频器输出的额定频率、额定电压、额定电流。

2. 通过外部端子控制电机启动/停止、打开“K1”电机正转启动。

调节输入电压，电机转速随电压增加而增大。

四、参数功能表及接线图2．变频器外部接线图五、操作步骤1. 检查实验设备中器材是否齐全。

2. 按照变频器外部接线图完成变频器的接线，认真检查，确保正确无误。

3. 打开电源开关，按照参数功能表正确设置变频器参数。

4. 打开示例程序或用户自己编写的控制程序，进行编译，有错误时根据提示信息修改，直至无误，用通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口，打开PLC主机电源开关，下载程序至PLC中。

5. 打开开关“K1”，调节PLC模拟量模块输入电压，观察并记录电机的运转情况。

六、实验总结1．分析被控对象并提出控制要求首先从控制要求来看本次设计任务主要程序设计部分可以采用经验设计法；其次本次任务需要使用到带模拟量输出的PLC，并且是选择模拟电压输出控制；最后就是本次任务还使用了MM420变频器，需要设定变频器参数，使其工作模式为模拟电压控制。

2．确定输入／输出设备根据电动机开环调速PLC控制系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其他执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。

本次任务共需要输入设备按键3个，需控制的输出设备为指示灯1个，同时使用模拟电压输出端口控制变频器工作。

3．选择PLCPLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。

本次任务中涉及的元件除普通常见元件外，还使用了变频器，并且对变频器的控制是通过电压模拟量来控制，所以选择的PLC必须带有模拟量模块，所以考虑选择S7-200系列中带有模拟量端口的CPU224XP。

基于PLC控制变频器调速实验报告电控学院电气实训目的：本次实验针对电气工程及其自动化专业。

通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。

要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。

在整个试验过程中，摆脱以往由教师设计，检查处理故障的传统做法，由学生完全自己动手，互相查找处理故障，培养学生动手能力。

学生实验应做到以下几点：1. 通过电动机变频调速控制系统实验，进一步了解可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用。

2. 通过系统设计，进一步了解PLC、变频器及编码器之间的配合关系。

3. 通过实验线路的设计，实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。

4. 培养动手能力，增强对可编程控制器运用的能力。

5. 培养分析，查找故障的能力。

6. 增加对可编程控制器外围电路的认识。

实训主要器件：欧姆龙CPM2AH-40CDR可编程控制器（PLC），欧瑞F1000-G系列变频器，三相异步电机第一部分采样转速的采样采用的是欧姆龙的光电编码器，结合PLC的高速计数器端子，实现高精度的采样。

编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是1还是0；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是1还是0，通过1和0的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。

欧姆龙（OMRON）编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。

基于PLC控制变频器调速实验报告电控学院电气实训目的：本次实验针对电气工程及其自动化专业。

通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。

要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。

在整个试验过程中，摆脱以往由教师设计，检查处理故障的传统做法，由学生完全自己动手，互相查找处理故障，培养学生动手能力。

学生实验应做到以下几点：1. 通过电动机变频调速控制系统实验，进一步了解可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用。

2. 通过系统设计，进一步了解PLC、变频器及编码器之间的配合关系。

3. 通过实验线路的设计，实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。

4. 培养动手能力，增强对可编程控制器运用的能力。

5. 培养分析，查找故障的能力。

6. 增加对可编程控制器外围电路的认识。

实训主要器件：欧姆龙CPM2AH-40CDR可编程控制器（PLC），欧瑞F1000-G系列变频器，三相异步电机第一部分采样转速的采样采用的是欧姆龙的光电编码器，结合PLC的高速计数器端子，实现高精度的采样。

编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是1还是0；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是1还是0，通过1和0的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。

欧姆龙（OMRON）编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。

基于PLC模拟量方式变频开环调速控制学生:赵佳(机自092 机械工程学院机械制造，学号0908030273)摘要:随着电力电子技术及控制技术的发展,使得交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用。

由于PLC的功能强大、容易使用、高可靠性,常常被用来作为现场现场数据的采集和设备的控制.可编程控制器(PLC)是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的,现已广泛应用于工业控制的各个领域.它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等,并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。

如今，PLC在我国各个工业领域中的应用越来越广泛。

在就业竞争日益激烈的今天，掌握PLC设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术。

任何生产机械电气控制系统的设计，都包括两个基本方面：一个是满足生产机械和工艺的各种控制要求,另一个是满足电气控制系统本身的制造、使用以及维修的需要。

因此，电气控制系统设计包括原理设计和工艺设计两个方面。

前者决定一台设备使用效能和自动化程度，即决定着生产机械设备的先进性、合理性，而后者决定着电气控制设备生产可行性、经济性、外观和维修等方面的性能。

在现代控制设备中,机-电、液—电、气-电配合得越来越密切，虽然生产机械的种类繁多,其电气控制设备也各不相同，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。

在最大限度满足生产设备和生产工艺对电气控制系统要求的前提下,力求运行安全、可靠，动作准确,结果简单、经济，电动机及电气元件选用合理，操作、安装、调试和维修方便。

本文介绍了基于PLC模拟量方式变频开环调速控制。

关键词：PLC；变频器；开环调速.引言：变频调速技术近年来发展很快,变频器在各行业的应用, 节约电能的同时可以减少排放降低能耗，理解并掌握变频器的控制，具有十分重要的现实意义，变频器的控制可以采用P L C 单片机等控制核心，由于P L C具备可靠性高编程简单维护方便等突出优点, 越来越多的工业控制场合选用P L C 和变频器用于电机的调速控制，基于P L C 和变频器组合的调速系统包括模拟方式和串口通讯方式两种，其中，串口通讯分为有协议通讯和无协议通讯.可编程控制器(PLC）是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置,它的功能性强，可靠性高,编程简单,使用方便，体积小巧,近年来在工业生产中得到广泛的应用，被誉为当代工业自动化主要支柱之一。

************************************** 基于PLC模拟量方式的变频闭环调速控制系统设计学生学号：**********学生姓名：******专业班级：**********指导教师：******职称：****起止日期：***************************************************************专业综合设计任务书一．设计题目：基于PLC模拟量方式的变频闭环调速控制系统设计二．设计目的1．掌握S7-200PLC数据转换指令的使用及编程。

2．掌握S7-200PLC模拟量控制变频器进行闭环调速的接线、调速、操作；三．设计任务及要求1．总体控制要求：PLC根据模拟量输入端的给定值和过程变量值，控制信号及模拟量输入端的给定值信号和过程变量值信号，经过程序运算后由模拟量输出端输出值到变频器；2．电机运行速度超出设定值时开始减速；3. 电机运行速度低于设定值时开始减速。

四．设计时间及进度安排（宋体，小四号字，加黑）设计时间共三周（20**.**.**~20**.**.**）,具体安排如下表：- I -基于PLC模拟量方式的变频闭环调速控制系统设计目录专业综合设计任务书 (I)第1章专业综合设计的目的 (1)第2章三相交流异步电动机 (2)2.1 三相交流异步电动机工作原理 (2)2.2 电机极对数 (3)2.3 三相异步电动机的调速方式 (4)2.3.1 变极调速 (4)2.3.2 变频调速 (4)2.3.3 变转差率调速 (4)第3章MM440变频器简介 (6)3.1 MM440概述 (6)3.1.1 MM440简介 (6)3.1.2 MM440特点 (6)3.1.3 MM440参数设置 (6)3.2 变频器MM440启动三相异步电机 (8)第4章西门子S7-200概述 (9)4.1 S7-200介绍 (9)4.2 S7-200系列PLC的基本硬件组成 (10)4.3 可编程控制器的工作扫描方式 (13)4.4 以太网电缆与STEP7 Micro/WIN SMART的编程设备进行通信连接 (14)第5章变频调速系统结构 (15)5.1 系统结构控制模型 (15)5.2 PLC变频调速闭环系统流程图 (15)第6章程序设计 ·········································································错误！未定义书签。

谈PLC模拟量控制在变频调速系统中的应用作者：孟强来源：《数字技术与应用》2013年第03期摘要：现今工业控制中PLC的应用越来越广泛，本文以西门子公司生产的PLC为例，同时结合了变频器用于调速系统中的理论和特点，简单的描述了PLC的模拟量控制方法，应用在变频器调节速度的系统，并给出了基于西门子S7-200PLC模拟控制变频调速的系统接线方案。

关键词：PLC模拟量控制变频器调速中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0042-01伴随现代电力电子技术、计算机技术、通信技术和现代控制理论的不断发展，PLC的设计技术手段也迅速发展，从早期的依靠继电器接触器顺序、定时控制，装置中的器件基本上都是分立的，到现在的采用大规模的集成电路构成系统微处理器，同时拥有模拟量处理、数字运算、人机接口和方便的组网能力，在现代控制设备，机械化与自动化生产中获得了大量的应用，PLC用于工业生产过程的电动机调速的控制枢纽，同时配套与其紧密关联的变频调速技术，在现在或者不久的将来的冶金、石油、化工、机械和工业生产流水线领域取得更广泛的使用。

1 变频器调速系统简介现实工业过程化的的生产过程需要大量的动力拖动，一般情况下我们采用电动机拖动来满足生产工业过程中的动力需求，目前，随着交流电动机在调速技术方向上的发展，再加上其体积小、重量轻、价格地、运行稳定可靠等优势，逐渐的取代传统的直流电动机调速的地位，在机械电力拖动中的应用更加普遍。

根据电动机拖动理论，获知交流异步电动机的调节转速的公式为：（1-1）公式中：——定子通入电源的频率——相应的角频率p——交流异步电动机的磁极对数s——电动机的转差率交流电动机的转差率定义公式：（1-2）（1-3）公式中：——交流异步电动机的角频率——系统本身固有角频率根据公式1-1、1-2和1-3所示，如果我们想改变交流异步电动机的转速n大小，可以通过改变输入到交流异步电动机定子绕组的电源的频率，来达到最终设定异步电动机的同步转速和实际转速n，根据电动机转速理论可知，电动机的实际转速和同步转速虽然是同步变化的，但是实际转速一直小于同步转速。

PLC在变频调速控制方法摘要：由PLC控制的变频调速在现代工业各个领域的应用越来越为广泛。

为了使技校的学生能够更深入的了解和把握由PLC实现的变频调速方法，文章以三菱FX系列PLC和三菱FR-A540变频器为例来详细地、系统的研究了由PLC控制如何实现单台乃至多台电动机变频调速。

并且对每种方法硬件连接、PLC 编程方法上以实例方式进行了详细的介绍。

分析各种方法在编程、调速精度乃至应用广泛性等方面的优势和不足之处，并做出了具体的归纳总结。

关键词：三菱FX系列PLC 三菱FR-A540变频器控制方法研究引言：随着电力电子技术和自动控制技术的日益发展，电动机的调速已经从继电器控制时代发展到今天的由变频器控制调速。

且在工业各个领域中得到了极为广泛的应用。

在现在的在工业自动化控制系统中，最为常见的是由PLC控制变频器实现电动机的调速控制。

该方法主要通过程序来控制了电动机的变频调速，从而实现了自动控制。

目前，本校已经引进了几十套PLC，变频器，触摸屏设备，并且开设了PLC，电动机调速等相关课程。

PLC采用怎样的控制方式来实现电动机的变频调速？是不是PLC控制的电动机变频调速方法只有一种？是不是一台PLC只能实现单台电动机的变频调速？在程序上又是如何实现电动机的调速控制？在学习这些课程的时候很多同学难免会存在很多疑问。

本文就来诠释上述问题。

通过常用的PLC在变频调速中的三种方法进行详尽阐述，希望对学生在变频调速的学习方面能有一定的帮助。

为他们在将来的更进一步深入学习该领域的更深层的内容打下基础。

一、 PLC输出的开关量控制的变频调速实现方法：PLC的输出点、COM点直接与变频器的STF(正转启动)、STR(反转启动)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、REX、输入端SG等端口分别相连接。

PLC通过程序即可以控制变频器的启动、停止；也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合实现多段速度运行。

现在以一程序实例来介绍plc通过输出的开关量控制的变频调速。

实验十八基于PLC模拟量方式的变频器闭环调速一、实验目的1.利用可编程控制器及其模拟量模块，通过对变频器的控制，实现电机的闭环调速。

2.了解可编程控制器在实际工业生产中的应用及可编程控制器的编程方法。

二、控制要求变频器控制电机，电机上同轴连旋转编码器。

编码器根据电机的转速变化而输出电压信号Vi1反馈到PLC模拟量模块（FX0N-3A）的电压输入端，在PLC内部与给定最经过运算处理后，通过PLC模拟量模块（FX0N-3A）的电压输出端输出一路DC0~+10V电压信号Vout来控制变频器的输出，达到闭环控制的目的。

三、控制系统原理图四、PID闭环调速运算规律1.理解FXON系列的PID功能指令FXON系列的PID回路运算指令的功能指令编号为FNC88，源操作数[S1]，[S2]，[S3]和目标操作数均为D，16位运算占9个程序步，[S1]，[S2]分别用来存放给定值SV和当前测量到的反馈值PV，[S3]——[S3]+6用来存放控制参数的值，运算结果MV存放在[D]中。

PID指令用于闭环模拟量的控制，在PID控制之前，应使用MOV指令将参数设定值预先写入数据寄存器中。

如果使用有断电保护功能的数据存储器，不需要重复写入。

如果目标操作数[D]有断电保护功能，应使用初始化脉冲M8002的常开触点将它复位。

[S3]——[S3]+24分别用来存放PID运算的各种参数，具体如下：在P，I，D这三种控制作用中，比例部分与误差部分信号在时间上时一致的，只要误差一出现，比例部分就能及时地产生与误差成正比例的调节作用，具有调节及时的特点。

比例系数越大，比例调节作用越强，系统的稳态精度越高；但是对于大多数的系统来说，比例系数过大，会使系统的输出振荡加剧，稳定性降低。

调节器中的积分作用与当前误差的大小和误差的历史情况都有关系，只要误差不为零，控制器的输出就会因积分作用而不断变化，一直要到误差消失，系统处于稳定状态时，积分部分才不再变化，因此，积分部分可以消除稳态误差，提高控制精度。