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1、欧姆龙CP1系列PLC原理与应用,第8章 欧姆龙3G3MX2变频器,本章内容包括：,l变频器概述l欧姆龙3G3MX2变频器l3G3MX2变频器的运行控制,返回本章首页,第8章欧姆龙3G3MX2变频器,8.1变频器概述,8.1.1变频器的构成 8.1.2变频器的分类8.1.3变频器的控制方式8.1.4变频器的主要功能,返回本章首页,8.1变频器概述,定义:变频器VFI(Variable-Frequency Inverter)，变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电动机工作电源电压的频率和幅度的方式来控制交流电动机转速的电力传动元件，通过它达到平滑控制电动机转速的目的。通常指将频率固定的工频
2、交流电，变换成频率可调的三相交流电的电力控制装置。变频器的出现，使复杂的调速控制简单化，用变频器+交流鼠笼式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电动机完成的工作，缩小了体积，降低了维修率，使传动技术发展到了新的阶段。,返回本节,8.1.1变频器的构成,变频器分两大类：间接变频和直接变频。间接变频器先将工频交流电源(整流)变换为直流，再经过逆变器将直流电变换为电压和频率可控的交流电，简称为“交-直-交”变频器。直接变频器将工频交流电直接变换为电压和频率可控的交流电，不需要中间整流环节，简称为“交-交”变频器。目前在中小容量的变频器中，“交-直-交”变频器应用最为广泛，它的基本结构如图8.1所
3、示。“交-直-交”变频器由主电路以及控制电路两部分组成，主电路又包括整流电路、中间直流电路和逆变电路。,返回本节,1变频器的主电路,由整流电路、中间直流电路和逆变电路组成。如图8.2所示为电压型变频器主电路。整流电路：用于将电网的交流电源变换为所需要的直流电源。由晶闸管构成的整流电路，其直流电压可控。VD1VD6中间直流电路主要有两个作用。一是滤波，使输出的直流电源平滑。电压型变频器采用大容量电解电容CF1和RC1以及CF2和RC2。二是限流和短路保护，限流电阻RS和断路开关SS等。有时还包括制动电阻和其他辅助电路等。逆变电路：将平滑的直流电源变换为频率和电压可调的交流电源。逆变器的输出通常就
4、是变频器的输出，它被用来实现对异步电动机的调速控制。在图8.2中，绝缘栅双极型晶体管V1V6构成逆变桥，在控制信号作用下将直流电压UD“逆变”成三相交流电(U、V、W)；VD7VD12构成续流电路。,2变频器的控制电路,控制电路的功能是按要求产生和调节一系列的控制脉冲来控制逆变器开关管的导通和关断，从而配合逆变电路完成逆变任务。包括主控电路、信号检测电路、(门极)驱动电路、外部接口电路、保护电路以及操作面板等部分，如图8.1所示。是变频器核心部分。变频器主控电路中心是一个高性能微处理器，主要有3种任务：接受各种信号，其中包括各种功能的预置信号，从键盘或外接输入端输入的给定信号，外部输入端送来的
5、控制信号以及从各种检测电路取样的状态信号等。进行基本运算，包括进行矢量运算、实时地计算SPWM波形各切换点的时刻以及其他运算等。输出计算结果，包括通过驱动电路对逆变器进行波形变换，显示当前的各种状态，以及输出各种信号到外接端子上。,8.1.2 变频器的分类,常见还有以下的几种分类方法。1按直流环节的储能方式分类 当变频器为交流电动机负载时，根据负载与中间直流电路之间无功功率的交换方式，即中间环节选择不同储能元件，把变频器分为电压型和电流型两类。电压型变频器的中间直流电路采用电容元件，则直流电源的内阻抗很小，具有恒压源特性。电流型变频器的中间直流电路中串联了一个大电感，则电源的内阻抗很高，具有恒
6、流源特性，可以限制输出电流以及吸收无功功率，受负载电压变化的影响小。,2按逆变环节的调制方式分类根据改变逆变器输出电压大小(调制)的不同方式，变频器分为脉冲幅度调制(Pulse Amplitude Modulation，PAM)和脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)两类。PAM变频器输出的交流电压是通过改变直流电压的大小，使逆变器输出脉冲的幅度发生改变来实现的。这种变频器要同时对整流电路和逆变器进行控制，其控制电路复杂，且低速运行时转速波动大，故目前的变频器几乎不再采用此类。PWM变频器输出的交流电压是通过改变逆变器输出脉冲的占空比来实现的。目前普遍应用的是占空
7、比按正弦规律排列的正弦波脉宽调制(SPWM)方式，使输出电压的平均值接近正弦波，大大削弱谐波成分的影响，使调速控制得到平稳变化。,3 按控制方式分类按控制方式的不同，变频器分为V/F(或称U/F)控制方式、转差频率控制方式和矢量控制方式三类。变频器还可以按逆变器主开关的器件分为普通晶闸管(SCR)、可关断晶闸管(GTO)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、功率集成电路(PIC)等类型。,8.1.3 变频器的控制方式,频器控制方式是针对电动机的自身特性、负载特性以及运转速度的要求，控制变频器输出电压和频率，达到控制电动机转速目的。1V/F控制方式 从异步电动机的特性：转速、磁通、转矩 可知，当改变
8、电源频率 f1时，可改变旋转磁场的转速 n0，也就改变了转子的转速n。理论上 n与f1成正比，则通过改变电源频率就可以实现电动机的调速。但在维持定子电压 不变时，随着 f1的升高，电动机的磁通 m减小，最大转矩 Tm降低，严重时将使电动机堵转；当减少f1 时，则使m增加，导致电动机的磁路过饱和，励磁电流增加，铁心过热。为此变频器在逆变过程中，在改变频率f1的同时必须按一定比例改变U1。以避免出现上述问题。这种控制方式用VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)表示，简称V/F控制。,图8.3 V/F控制方式的特性曲线,图8.4 V/F控制方式示意图,2转
9、差频率控制方式 转差频率控制方式是对V/F控制的一种改进。因为在V/F控制方式下，转速会随着负载的变化而改变，其变化量与转差率成正比。为了提高调速精度，就需要控制转差率。通常是用速度传感器检测电动机的运行速度，以求出转差角频率，再把它与 设定值叠加以得到新的逆变器的频率设定值，实现转差补偿，如图8.5所示。对应于频率设定值，经过转差补偿后定子频率的实际值为，以此进行调速控制，同时在一定程度上对输出转矩进行控制，所以它与V/F控制方式相比，在负载发生较大变化时，仍能达到较高的速度精度和较好的转矩特性。但是，由于转差频率控制方式属于闭环控制，需要在电动机上安装速度检测器，并需要根据电动机的特性调节
10、转差，通常用于厂家指定的专用电动机，故通用性较差。,图8.5 转差频率控制方式示意图,3矢量控制方式 上述两种控制方式都存在着动态性能指标不高的问题。20世纪70年代，德国F.Blaschke等人提出了矢量控制理论，基本出发点是以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标，利用从静止坐标系到旋转坐标系的变换，将定子电流分为产生磁场的励磁电流和与其相垂直产生转矩的转矩电流，并分别加以控制。在这种控制方式中，必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流的矢量，故称为矢量控制。它通过坐标变换和重建方法，把交流电动机模型等效为直流电动机，以获得像直流电动机一样的动态性能。,图8.6为矢量控制方
11、式示意图，它是在VVVF变频器的基础上增加了坐标变换及控制电路。控制器将给定信号分解成两个互相垂直且独立的直流信号 和(表示励磁电流和电枢电流)。然后通过“直/交变换”将 和 变换成两相交流电流信号 和。再经过“2/3变换”，将两相交流系统变换为三相交流系统，以得到三相交流控制信号、和，去控制逆变器。对于电动机在运行过程中的三相交流系统的数据，又可以等效变换成两个相互垂直的直流信号，反馈到控制器，用于修正基本控制信号 和。反馈信号包括电流和速度等信息，所以它属于闭环控制。其中的电流反馈用于反映负载的状况，使直流信号中的电枢分量 能够跟随负载变化，从而模拟出类似于直流电动机的工作情况。速度反馈用
12、于反映拖动系统的实际转速和给定值之间的差异，并进行快速校正，以提高系统的动态性能。,图8.6 矢量控制方式示意图,8.1.4 变频器的主要功能,表8.1 变频器的主要功能,8.2欧姆龙3G3MX2变频器,8.2.1欧姆龙变频器简介8.2.23G3MX2系列变频器的8.2.3变频器的控制方式8.2.4变频器的主要功能,返回本章首页,8.2.1欧姆龙变频器简介,欧姆龙变频器大概可分为7个系列：3G3JV、3G3JZ、3G3MZ-ZV2、3G3MV、3G3RV-ZV1、3G3RX和3G3MX2，见表8.2。目前欧姆龙主推以下3种类型变频器：3G3MZ-ZV2、3G3RX和3G3MX2。下面详细介绍欧
13、姆龙最新发布和投入市场的3G3MX2变频器。,返回本节,8.2.2 3G3MX2系列变频器,3G3MX2系列变频器是欧姆龙公司于2009年末推出的紧凑型高功能小型变频器。13G3MX2变频器的型号和种类 型号标准：,返回本节,23G3MX2变频器的性能指标,返回本节,表8.4 3G3MX2-A4040-Z变频器的性能指标,33G3MX2变频器的性能指标,功率相同情况下，3G3JX、3G3RX和3G3MX2这三种变频器相比较，3G3MX2的外形尺寸最小，与3G3RX相比，宽度和高度尺寸缩减约一半。容量大、系列齐全。3G3MX2功率范围为0.115 kW，JZ和MZ系列变频器功率范围为0.211
14、kW，RX系列变频器功率范围为0.4400 kW。高启动转矩：无传感器矢量控制，0.5 Hz时启动转矩可达到额定转矩的200%。带速度反馈的V/F控制。高速变频器通信(Modbus)：不需要通信选装件便可进行多址通信，可执行多轴同时运行指令。输出频率：高频模式下最大支持1000 Hz。,3G3MX2变频器的性能指标(续),简易定位功能：可实现90相位差编码器输入时的定位(32 kHz)和单相脉冲输入时的定位(32 kHz)。3G3MX2可以实现全面的机械控制功能，如位置、速度同步以及逻辑程序设计。3G3MX2支持广泛的工业通信方式，可通过Modbus、DeviceNet、Profibus、Et
15、herCAT、Mechatrolink-II等进行无缝的数据交换。,4变频器面板结构,3G3MX2变频器正面如图8.7所示，图8.7(b)为带盖板的正面图，图8.7(c)为打开盖板的正面图。变频器的运行可直接通过设定操作面板来实现，也可以用PLC与变频器连接，通过变频器输入端子或通信端口两种通信方式实现变频器的运行控制。下面介绍操作面板各部分的名称及其功能。,图8.7 变频器面板,图8.8 变频器操作面板,数据显示包括数码显示和简易指示灯。数码显示：用于显示功能参数号、数据和故障代码。简易指示灯(PWR、ALM、PRG、RUN、Hz、A)：用于显示变频器的状态。,表8.5 操作面板各部分名称和
16、功能,表8.5 操作面板各部分名称和功能（续）,53G3MX2变频器的性能指标,变频器的接线端子和切换开关均位于操作面板盖的下方，如图8.9。,图8.9 变频器的端子块,变频器的接线端子和切换开关均位于操作面板盖的下方，如图8.9所示。打开变频器的面板盖，可见盖内的组成为：主电路端子块、控制电路端子块A、控制电路端子块B、继电器输出端子块、选装电路板安装连接器、终端电阻切换开关、安全功能切换开关、EDM功能切换开关和充电LED，其功能见表8.6。,表8.6 变频器的接线端子名称及说明(功能),下面介绍各接线端子块。(1)主电路端子块如图8.10所示为主电路端子块，各端子的说明见表8.7。(2)
17、控制电路端子块A 和端子块B图8.11为3G3MX2控制电路端子块A 和端子块B，各端子的说明见表8.8。(3)变频器标准连线变频器标准连线如图8.12所示。,图8.10 主电路端子块,表8.7 主电路端子块的端子说明,表8.8 控制电路端子块的端子说明,表8.8 端子说明(续),表8.8 端子说明(续),图8.12 变频器标准连线图,8.33G3MX2变频器的运行控制,8.3.1 变频器操作面板的操作8.3.2 3G3MX2运行的操作面板控制8.3.3 3G3MX2运行的外部电路控制8.3.4CP1H通过输出端子直接控制变频器,返回本章首页,8.33G3MX2变频器的运行控制,3G3MX2变
18、频器的运行方式有操作面板控制、外部电路控制、PLC直接控制和PLC通信控制。8.3.1 变频器操作面板的操作 变频器共有8种参数功能组，每一功能组包括不同的参数号，如监控d参数功能组d001d104、F参数功能组F001F004、A参数功能组A001A165、b参数功能组b001、C参数功能组C001、H参数功能组H001、P参数功能组P001、U参数功能组U001。变频器操作面板的操作分为基本操作和独立模式操作两种情况。,返回本节,1基本操作(正常模式下)如图8.13所示。电源ON时，出厂设定为显示d001(当前输出频率值)的数据。按键作用：模式键:按健，移动到下一个参数功能组，或从数据返回
19、到参数号但不保存数据。在独立输入模式下，按健，左移闪烁位。递增/递减键/:按健，改变功能组中的参数号，或显示数据，其功能增/减1。同时按递增/递减键，进入独立输入模式。回车键:在功能组状态下按健，从功能组的参数号进入到数据，或返回并保存。在独立输入模式下，按键，右移闪烁位。正常模式下的操作，只能直接让末尾增1或减1改变末尾的参数号或数据。不能直接修改高位参数号或数据，很不方便。进入独立输入模式，可以直接设置高位的参数号或数据。,/,图8.13 变频器面板的基本操作,2独立输入模式时按下递增键和递减键+，则进入独立输入模式，最左边的位闪烁，如图8.14所示。在独立输入模式状态下，可以直接改变闪烁
20、位的值(或符号)。按回车键，可右移闪烁位；按模式键，可左移闪烁位。图8.14和图8.15分别为独立模式的参数设置和独立模式的数据设置。,/,图8.14 变频器面板操作的独立模式(参数设置),图8.15 变频器面板操作的独立模式(数据设置),8.3.23G3MX2运行的操作面板控制,3G3MX2变频器的运行条件有两个：发出运行命令和进行频率设定。,表8.9 操作面板按键操作变频器所需设置,例8-3-1 如图8.16所示通过操作面板控制变频器运行接线示意图，要求用操作面板控制变频器实现：电动机启、停和转速调节；电动机正转和反转控制。,图8.16 变频器操作面板和变频器接线示意图,步骤：按图8.15
21、(b)正确接线后，变频器加电，此时变频器面板上显示d001的数据0.00。参数初始化，设置A001=02，A002=02，F001=2.5 Hz。设定运行方向选择F004=00，即设为正转。通过参数查找，显示输出频率监控d001。然后按回车键，此时显示是0.00 Hz。或通过按模式键1 s以上，就会显示d001的数据。按下运行键。此时运行指示灯变亮，同时电动机开始正转。d001显示的数据由0.00 Hz逐渐增大到2.50 Hz。在电动机运行的状态下，可以修改运行频率。找到参数F001，设置F001=5 Hz，立即观察到电动机转动加快。实现。改变电动机的运行方向，须停止电动机。按下停止STOP/
22、RESET键，电动机减速直至停止。找到参数F004，设置F004=01，即设电动机为反转。再按下运行键，则电动机反转。实现。,8.3.33G3MX2运行的外部电路控制,通过将外部信号(开关、频率设定电位器等)连接到变频器控制电路接线端子，控制变频器运行和频率设定。12线输入控制变频器运行2线输入控制是指采用两个多功能输入端(两根线)控制变频器的启、停和正反转，并用模拟量电压/电流信号设定频率。用参数A001、A002和A005设定用控制电路接线端子控制变频器频率设定和运行。用多功能输入S1、S2做变频器(电动机)的正反运行控制开关，须设置相应的C001=00和C002=01；选S5作为电压/电
23、流频率设定选择，则须设置相应的A005=00和C005=16，见表8.10。当A005=00和C005=16时，S005为OFF时为电压输入，为ON时为电流输入。将电位器连接到模拟量输入端子FV和FI设定频率值，外部控制电路端子接线如图8.17所示。,注意：设置C003C007中任意一个为值16(FV/FI输入)，如C005，表示其对应的输入端子S5设定为模拟电压/电流输入(FV/FI输入)的选择开关，用来选择用电压还是电流作为频率的设定值。选择电压(或电流)作为频率的设定值，就要将另一个电流(或电压)模拟量输入端子与SC短接。当A005=00和C005=16时，相应的S005为OFF时为电压
24、输入，为ON时为电流输入。如果设置区C003C007都不为16(FV/FI输入)，频率设定值就是电压输入(FV)和电流输入(FI)的之和。,表8.10 外部电路控制变频器所需设置,例8-3-1 如图8.16所示通过操作面板控制变频器运行接线示意图，要求用操作面板控制变频器实现：电动机启、停和转速调节；电动机正转和反转控制。,图8.17 外部控制电路端子接线图(电压设定频率值),例8-3-2 如图8.18(a)和图8.18(b)所示接线图，用外部开关信号(2输入端)按图8.19所示控制端S1和S2的动作时序，控制变频器的启停、加减速和正反转。画出运行指示和输出频率波形。,图8.18 外部控制电路
25、端子接线图,步骤：按图8.18(a)或图8.18(b)接线，并接通变频器的电源。设置频率设定值选择A001=01，运行命令选择A002=01，电 压/电流频率设定选择A005=00。用控制电路接线端子控制。用2个多功能输入S1、S2分别做变频器的正反运行开关，设置相 应的C001=00(正转)和C002=01(反转)。选S5作为电压/电流频率设定选择，须设置相应的C005=16。显示输出频率监控(d001)然后按回车键。确定此时为0.00 Hz。采用调节外接电阻电位器模拟量(电压/电流)设定频率，通过 F001观察使频率设定值为15.00 Hz。设置电动机的最大频率 A004=50Hz，加速时
26、间F002=30s，减速时间F003=20s。,图8.19 控制波形图,按图8.19所示正/反转控制开关SB1/SB2的动作时序：合上正转控制开关SB1=ON。此时运行指示灯亮，电动机用9 s加速到15 Hz的输出频率。停留一段时间10 s后，断开正转控制开关SB1=OFF，电动机用6 s减速到输出频率0 Hz。停止后运行指示灯会熄灭。停留一段时间7 s后，合上反转控制开关SB2=ON。此时运行指示灯亮，电动机用9 s加速到输出频率15 Hz。停留一段时间例如10 s后，断开反转控制开关SB2=OFF，电动机用6 s减速到0 Hz。停止后运行指示灯会熄灭。完成上述步骤即会得到图8.19所示的输
27、出频率波形。注意：所设加减速时间F002/F003是从0 Hz到最高频率加/减速时间。,合上正转控制开关SB1=ON，待电动机加速到15 Hz的输出频率，逐步增大模拟量(电压/电流)设定的频率值，观察电动机的转速变化。再让SB1=OFF，电动机减速直至停止。本例用电压(电流)进行频率设定时，调节外接电阻电位器(或电流)，通过观察F001使频率设定为15.00 Hz。下面介绍通过计算方法求频率设定值所对应的电压/电流设定值。FV电压/FI电流与频率的对应：通过计算方法使用模拟量电压输入FV或电流输入FI设定输出频率值时，要设置A013和A014的FV比例，或设置A103和A104的FI比例，以及
28、设置A004中的最高频率值(对应10 V或20 mA)，见表8.11，如图8.20所示。图8.20的A061和 A062分别是上下限频率。,表8.11 使用模拟量电压输入FV或电流输入FI频率设置说明,例8-3-3 最高A004=50 Hz时，要设置输出频率15 Hz，问电压/电流设置频率时，对应的电压/电流值应该为多少？同样的电压/电流，在最高A004=100 Hz时，输出频率设定值分别为多少？,图8.20 模拟量电压FV/电流FI输入频率设置图,A004=50 Hz，输出频率15 Hz时，对应电压值,对应电流值,A004=100 Hz，电压为3 V时，对应频率设定值,电流为8.8 mA时，
29、对应频率设定值,2变频器运行的3线输入控制 3线输入控制是指采用3个多功能输入端(3根线)控制变频器的启、停和正反转，并用模拟量电压/电流信号设定频率。适用于变频器用按钮开关控制启动停止的情况。用参数A001、A002和A005设定用控制电路接线端子控制变频器频率设定和运行。用多功能输入S1、S2和S3分别做STA(启动)、STP(停止)和F/R(正传/反转选择)的控制端，须设置相应的C001=20、C002=21和C003=22，选S5作为电压/电流频率设定选择，则须设置相应的A005=00和C005=16，见表8.12。当A005=00和C005=16时，S005为OFF时选择电压输入，为
30、ON时选择电流输入。将电位器连接到模拟量输入端子FV和FI设定频率值，3线输入接线方法如图8.21所示。,表8.12 3线输入控制变频器所需设置,图8.21 3线输入接线图,图8.21 3线输入接线图,注意：设置C003C007中任意一个为值16(FV/FI输入)，如C005，表示其对应的输入端子S5设定为模拟电压/电流输入(FV/FI输入)的选择开关，用来选择用电压还是电流作为频率的设定值。选择电压(或电流)作为频率的设定值，就要将另一个电流(或电压)模拟量输入端子与SC短接。当A005=00和C005=16时，相应的S005为OFF时为电压输入，为ON时为电流输入。如果设置区C003C00
31、7都不为16(FV/FI输入)，频率设定值就是电压输入(FV)和电流输入(FI)的之和。,例8-3-4 如图8.22所示接线，用外部开关信号(3输入端)按图8.23所示控制端S1、S2和S3的动作时序，控制变频器的启停、加减速和正反转。画出输出频率波形。,图8.22 外部控制电路端子接线图,按图8.22接线，并接通变频器的电源。设置频率设定值选择A001=01，运行命令选择A002=01，电压/电流频率设定选择A005=00。用控制电路接线端子控制 用3个多功能输入S1、S2和S3分别做STA(启动)、STP(停止)和F/R(正传/反转选择)的控制端，须设置相应的C001=20(STA)、C0
32、02=21(STP)和C003=22(F/R)。选S5作为电压/电流频率设定选择，设置相应的C005=16。当S005为OFF时为电压输入，为ON时为电流输入。显示输出频率监控(d001)然后按回车键。确定此时显示的是0.00 Hz。按公式 或 通过电位器设定频率的模拟量(电压/电流)值，使设定频率为15.00 Hz。设置电动机的最大频率A004=50 Hz，加速时间F002=30 s，减速时间F003=20 s。,按图8.23所示，SB1、SB2和SB3的动作时序：合上停止开关SB2=ON做启动准备，让启动开关SB1 ON一个脉冲。此时电动机逐渐加速到15 Hz，并维持此速度正转运行。停留一
33、段时间10 s后，接通正反转切换开关SB3=ON，电动机逐渐减速到0 Hz，继续反转到15 Hz，并维持此速度反转运行。停留一段时间例如10 s后，断开停止开关，SB2 OFF一个脉冲。电动机逐渐减速到0 Hz。完成图8.23操作过程。,图8.23 3线输入控制过程,合上停止开关SB2=ON做启动准备，正转控制开关SB1=ON，待电动机加速到15 Hz的输出频率，逐步减小模拟量(电压/电流)设定的频率值，观察电动机的转速变化。再让SB2=OFF，电动机减速直至停止。,3与运行有关的其他功能(1)2段加减速功能(2CH)通过此功能旨在加减速过程中改变加减速时间，见表8.13。加减速时间的切换方法
34、有以下3种。通过多功能输入端子切换。若需要通过多功能输入端子进行加减速切换，请将C003C007中任意一个置为09(2CH)，例如，C005置为09，表示其对应的多功能输入端子S5为加减速切换端子。通过任意频率自动切换。只在正反转切换时自动切换。,表8.13 2段加减速功能设置,例8-3-5 通过输入端子切换(A094/A294=00),C005=09，则对应S5端为加减速控制端，如图8.24所示。,图8.24 输入端子切换加减速,例8-3-6 通过频率切换(A094/A294=01)，当输出频率达到A095/A096中设定值时，改变加速/减速时间，如图8.25所示。,图8.25 通过频率切换
35、切换加减速,例8-3-7 通过正反转切换(A094/A294=02)，如图8.26所示。,图8.26 通过正反转切换切换加减速,(2)加减速模式本功能通过A097、A098选择模式，可以设定加速时或减速时的加减速模式。加减速模式选择直线(A097/A098=00)以外时，如果在模拟量输入(A001=01)下使用本功能，加减速时间会延长，请不要使用，见表8.14和表8.15。,表8.14 加减速模式设置,表8.15 加减速模式说明,8.3.4 CP1H通过输出端子直接控制变频器,PLC对变频器的控制一般有两种方式：第一种是PLC的输出端子接变频器的多功能端子，变频器中设置多功能端子为多段速功能，
36、并设置相应频率。通过PLC的输出端子的闭合和断开的组合，使变频器在不同速度下运行。这种控制方式的优点是响应速度快，抗干扰能力强。缺点是不能无级调速。第二种是将PLC的通信接口与变频器的通信接口相连，PLC作为主站使用Modbus-RTU简易主站可以简单地通过串行通信来控制变频器等支持Modbus 的从站设备。这需要设置PLC的通信协议和变频器的通信协议、通信地址、传输速率和奇偶码校验等。这种控制方式的优点是：可以无级变速，速度变换平滑，速度控制精确，适应能力好。缺点是抗干扰差，响应有延时。,8.3.4 CP1H通过输出端子直接控制变频器,8.3.3节中介绍了通过外部开关控制变频器电路接线端子，
37、从而控制电动机运行的方法。实际上外部开关可以由PLC的输出点代替，由PLC输出点的通断代替开关的闭合和断开，实现对变频器及电动机的控制。这就是PLC通过输出端子控制变频器。本节介绍PLC通过输出端子对变频器进行多段速选择控制，并举例说明。多段速选择控制功能是向指定的参数区设定多个运行速度，通过多功能输入端子的通断状态组合来选择速度。多段速运行可以通过设置A019选择4个多功能输入端子(Si+3、Si+2、Si+1和Si)控制的最大16段速运行或7个多功能输入端子(S7 S1)最大8段速运行，见表8.16所示。,表8.16 多功能输入端设定多段速运行说明,16段速：见表8.16，通过让对应的参数
38、区Ci+3=05(CF4)、Ci+2=04(CF3)、Ci+1=03(CF2)和Ci=02(CF1)(C7C1中任意相连的4个)，选择多功能输入端Si+3、Si+2、Si+1和Si 4个端子(对应S7S1中相连的4个)控制16段速015速，见表8.17。通过参数区A020A035设定015速的频率，见表8.16。多段速运行优先于频率设定值选择(A001)。但0速的频率遵守频率设定值选择(A001)的设定内容。8段速：见表8.16，通过让对应的参数区C7C1=3832(SF7SF1)，选择多功能输入端S7S1 7个端子控制多段速07速，见表8.18。要通过参数区A020A027设定07速的频率，
39、见表8.16。多段速运行优先于频率设定值选择(A001)。但0速的频率则遵守频率设定值选择(A001)的设定内容。变频器的多段速选择功能，能够控制电动机的连续运行和断续运行。这种功能经常应用到提升装置中。,表8.17 4个多功能输入端设定16段速逻辑表,表8.18 7个多功能输入端设定8段速逻辑表,例8-3-8 提升系统在如图8.27所示的矿井提升系统的速度曲线中，它将提升运行分为启动、加速至稳定运行、减速至匀速运行和制动4个阶段。料车提升一次所需时间与料车的运动速度、加速度及矿井深度有关。提升系统的运行速度曲线如图8.28所示。在第1阶段(启动)0，A料车从井底开始上升，同时B料车从井口位置
40、开始下行。这个阶段的加速过程1取10 s，使变频器输出达25 Hz，电动机按中速25 Hz运行。在第2阶段(加速)，A料车上行并加速到最大速度，加速过程2取5 s，变频器输出最高频率50 Hz，并稳定运行。在第3(减速)阶段，A料车进入卸料前的第一次减速，减速过程1取4 s，使变频器输出达10 Hz，电动机按低速运行。在第4(制动)阶段，A料车进入卸料前的第二次减速，直至停车，此时减速过程2取5 s。,例8-3-7 通过正反转切换(A094/A294=02)，如图8.26所示。,图8.27 提升系统示意图,图8.28 提升系统的运行速度曲线,根据上述系统的工作情况，归纳起来有3个基本要求：用按
41、钮通过PLC来控制电动机的正/反转，使货物上行和下行。能够改变变频器的加减速时间，以改变提升货物的加速度。提供低速、中速和高速三种运行速度，供用户选择。1CP1H的I/O分配 CP1H的I/O分配见表8.19。表中SB1为A料车上行按钮，SB2为B料车上行按钮，SB3、SB4为低、中、高速切换按钮，SB5为加减速时间切换按钮。CP1H的输出点100.01100.05，直接与变频器的多功能输入端S1S5连接，由CP1H输出接点的状态来代替开关，实现对变频器和电动机的调速控制。,表8.19 I/O地址分配表,2变频器与PLC的连接根据I/O分配以及系统的控制要求，CP1H与3G3MX2的外部接线如
42、图8.29所示。其中，3G3MX2的运行状态由CP1H控制，S1控制电动机正转，S2控制电动机反转，S3、S4为变频器的4段速控制输入端(4段速只需2个输入端控制)，S5选用加减速时间2。另外，ER为系统故障输入，由变频器的MB、MC控制。注意：所有输出点的COM口应与SC端子连接。,图8.29 电路的外部接线,3参数设置在本例中选择A019=00：二进制选择(用4端子进行16段速选择)；由于只有0.00 Hz、10.00 Hz、25.00 Hz和50.00 Hz 4种频率，对应电动机的4个转速，所以实际只用2个控制端子S3和S4按BCD编码，就可以得到4种转速。本系统中采用SB3、SB4按钮
43、通过CP1H PLC对变频器的S3、S4进行控制，以实现变频器对电动机的4段速调节，见表8.20。,表8.20 4段速逻辑表,根据变频器的参数设置如下：A004=50 Hz，最高频率；A061=50.00 Hz，频率上限50 Hz，A062=0.00 Hz，频率下限0 Hz；C036=01(NC contact at P1,P2,MA,NO contact at MB)，通电时变频器异常闭合MB-MC；A019=00，二进制选择(用4端子进行16段速选择)；A020=0.00 Hz，多段速0速；A021=25.00 Hz，多段速1速；A022=50.00 Hz，多段速2速；A023=10.00
44、 Hz，多段速3速；F002=20.00 s，加速时间1为20 s；,根据变频器的参数设置如下：A092=10.00 s，加速时间2为10 s；F003=25.00 s，减速时间1为25 s；A093=5.00 s，减速时间2为5 s；A094=00，通过2段加减速端子切换；A001=01，A002=01，A005=00，通过外部端子电路设置运行频率和运行命令;C001=00(FW)，S1为正转控制端；C002=01(RV)，S2为反转控制端；C003=02(CF1)，S3为多段速设定端1；C004=03(CF2)，S4为多段速设定端2；C005=09(2CH)，S5为加减速时间切换端。,注意
45、：所设的加减速时间F002/F003和A092/A093是从0 Hz到最高频率的加/减速时间。这里设最高频率A004=50 Hz，则加速时第1段0 Hz至25 Hz需10 s(S5=OFF)，第2段25 Hz至50 Hz需5 s(S5=ON)，减速时50 Hz至10 Hz为4 s(第2段，S5=ON)，10 Hz至0 Hz为5 s(第1段，S5=OFF),4PLC梯形图程序(1)手动程序 该系统通过PLC程序来控制变频器的多段速运行。实现图8.28的功能。手动PLC梯形图程序如图8.30所示。,图8.30 手动PLC梯形图程序,阶段1：接通0.01和0.03，断开0.05。阶段2：0.01保持
46、接通，同时断开0.03，接通0.04和0.05。阶段3：0.01、0.04和0.05保持接通，再接通0.03。阶段4：0.01保持接通，断开0.03、0.04和0.05。以上4个阶段构成图8.28中提升系统的运行速度曲线。(2)自动程序如图8.31所示，采用自动程序时，图8.29中SB3、SB4和SB5失去作用。,5图8.29电路中按钮作用的解释 输入点0.00的状态由MB、MC控制，平时断开。当变频器出现故障时则0.00闭合，由100.00输出警报信号，并使其他输出接点都断开；直到故障消除，系统才恢复正常工作。0.01(SB1)闭合，100.01接通，则电动机正转使A料车上行；0.02(SB
47、2)闭合，即100.02接通，电动机反转使B料车上行；0.03(SB3)和0.04(SB4)组成多段速控制。当SB4断开、SB3闭合时，系统以25 Hz中速运行；当SB4闭合、SB3断开时，系统以50 Hz高速运行；当SB4和SB3均闭合时，系统以10 Hz低速运行；当SB4和SB3均断开时，系统减至0速。0.05(SB5)为加减速时间切换。当SB5断开时，100.05接点断开，系统处于加/减速时间1；当SB5闭合时，100.05接点闭合，系统处于加/减速时间2。,图8.31 自动多段速控制,图8.31 自动多段速控制,8.3.5 CP1H通过Modbus-RTU简易主站功能控制变频器,Mod
48、bus 协议广泛应用于各种工业控制设备中，3G3MX2、3G3JV、3G3MV和3G3RV都支持Modbus-RTU通信，通过CP1系列的串行通信接口，可以实现与变频器从站进行通信。CP1H的CPU单元上有两个串行端口：串口1、串口2，这两个串口都可选用端口插件CP1W-CIF01配置为RS232C口，或选用端口插件CP1W-CIF11配置为RS422/485口。CP1H的CPU单元上配置的RS422/485口与3G3MX2变频器上的RS422/485口相连，采用国际标准的Modbus协议进行主从通信。通过编写PLC程序，使变频器作为Modbus协议从站接收来自CP1H PLC主站的通信指令，
49、实现起停、频率给定、监控等功能。CP1H与3G3MX2系列变频器的通信需要做如下工作。,1硬件连接确认CP1H已安装好RS485通信选件。CP1H的CPU单元上有两个串行端口：串口1、串口2，这两个串口都可选用端口插件CP1W-CIF01配置为RS232C口，或CP1W-CIF11配置为RS422/485口。现选CP1W-CIF11配置为RS485，并安装到通信端口2上。如图8.32所示，CP1H与一台变频器的连接，使用双绞屏蔽电缆连接CP1W-CIF11和3G3MX2变频器，电缆的一端接在CP1H插件CIF11的SDA-、SDB+端子，另一端接3G3MX2变频器控制电路端子块的RS-、RS+
50、端子上，其余线屏蔽不用。,图8.32 CP1H与1台3G3MX2变频器的连接,图8.33为CP1H与多台变频器的连接。为使RS485通信保持稳定，将变频器终端电阻切换开关拨到ON的位置。,图8.33 CP1H与多台3G3MX2变频器的连接,2参数CP1W-CIF11设定,表8.21 CP1W-CIF11设定开关,CP1H使用Modbus-RTU简易主站功能时，CP1W-CIF11开关设定如下。SW1：ON，使用终端电阻。SW2、SW3：ON，采用RS485方式。SW4：OFF，空置。SW5：任意。SW6：ON，发送有RS控制。,3CP1H设定 通信设置：以PLC通过串口2与变频器连接为例，使用
