電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能日新月異，有調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)行效率高、功率因數(shù)高、操作方便、便于同其他設(shè)備接口等一系列優(yōu)點(diǎn)，使得變頻器的用途越來(lái)越廣。

變頻器的調(diào)速通常有操作面板控制、外接電壓或電流控制、總線控制和端子控制。利用PLC的開(kāi)關(guān)量輸出繼電器觸頭對(duì)變頻器的多功能輸入端進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、多速有級(jí)控制。這里我們選用三龍SL-FX2N-28MR-4AD-2DA型PLC，利用三個(gè)輸出點(diǎn)Y06Y07Y10的不同組合來(lái)實(shí)現(xiàn)8級(jí)速度控制。速度的逐級(jí)切換由按鈕SB6或SB7進(jìn)行加速或減速控制。按一次按鈕便可以升或減一級(jí)速。

1. 變頻器與PLC連接

LG公司生產(chǎn)的SV-iG5系列變頻器，是一種功能強(qiáng)大、緊湊小巧的經(jīng)濟(jì)型變頻器，該系列的變頻器具有如下特性：①功率/電壓等級(jí)：0.37~1.5 kW，200-230VAC，1相；0.37~4.0 kW，200-230VAC，三相；0.37~4.0 kW，380-460VAC，三相；②變頻器類型：采用IGBT的PWM控制；③控制方式：V/F空間矢量技術(shù)；④內(nèi)置總線：RS-485，ModBus—RTU；⑤內(nèi)置PID控制，制動(dòng)單元；⑥0.5Hz輸出150%轉(zhuǎn)矩；⑦防失速功能，8步速控制，三段跳躍頻率；⑧三個(gè)多功能輸入，一個(gè)多功能輸出，模擬輸出（0～10V）；⑨1～10kHz載波頻率。

使用三菱編程軟件的國(guó)產(chǎn)可編程序控制器SL-FX2N-28MR-4AD-2DA型是一款嵌入式增強(qiáng)型PLC，具有16路開(kāi)關(guān)量輸入、12路開(kāi)關(guān)量輸出(繼電器型)，4路模擬量輸入，2路模擬量輸出，2路高速計(jì)數(shù)（若不作高速計(jì)數(shù)用，即可增加兩個(gè)普通的開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)X60和X61），RS232,RS485口各一個(gè)，可以組成485網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中每臺(tái)產(chǎn)品均支持人機(jī)界面。

圖1即是利用SL-FX2N-28MR-4AD-2DA型PLC與LG SV-iG5變頻器實(shí)現(xiàn)8段速有級(jí)調(diào)速的電氣原理圖。圖中變頻器的型號(hào)為：SV-004iG-2，適用電機(jī)功率0.37kW；PLC的輸入點(diǎn)X00接變頻器的故障輸出；X01接變頻器的多功能輸出；X02接按鈕SB1，為變頻器停止控制；X03接按鈕SB2，為變頻器正轉(zhuǎn)起動(dòng)；X04接按鈕SB3，為變頻器反轉(zhuǎn)起動(dòng)；X05接按鈕SB4，為變頻器升速按鈕。X06接按鈕SB5，為降速按鈕。PLC輸出點(diǎn)Y00接變頻器主電源接觸器KM，Y01接變頻器運(yùn)行指示HL1，Y02接變頻器運(yùn)行指示HL2， Y06、Y07、Y10分別接變頻器的多功能端子P3、P2、P1，Y11接復(fù)位端子RST，Y12、Y13分別接變頻器的反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)端子。

圖1 變頻器PLC有級(jí)調(diào)速控制原理圖

2. 變頻器參數(shù)設(shè)置

變頻器實(shí)現(xiàn)多段速運(yùn)行需要設(shè)置的參數(shù)有：DRV-01、DRV-02、DRV-03、FU1-20、FU2-30、FU2-31、FU2-31、I/O-21、I/O-22、I/O-23、I/O-24、 I/O-25、I/O-26、I/O-27、I/O-28、I/O-29、I/O-30、I/O-31、I/O-32、I/O-33、I/O-34、I/O-35、I/O-36、I/O-37、I/O-38，還有I/O25～I(xiàn)/O38。若待設(shè)參數(shù)值與“出廠值”數(shù)值相同，就不必進(jìn)行該參數(shù)值設(shè)置了。

通過(guò)設(shè)定P1、P2、P3端子為“速度-L”,“速度-M”和“速度-H”，變頻器可以在參數(shù)DRV-00、DRV-05、DRV-06、DRV-07、I/O-21、I/O-22、I/O-23、I/O-24中預(yù)先設(shè)定的頻率上運(yùn)行，運(yùn)行速度最多可達(dá)8段。每段的速度范圍均在初始頻率FU1-22至最大頻率FU1-20之間。運(yùn)行在哪一段的多步速度由P1、P2、P3端子的組合決定。P1/P2/P3的狀態(tài)、參數(shù)代碼與固定頻率值的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。表中“0”表示斷開(kāi)，即“OFF”；“1”表示接通，即“ON”。

多段速加/減速時(shí)間分別在參數(shù)I/O25～I(xiàn)/O38中設(shè)定。這里將這些參數(shù)中的值均設(shè)定為5秒。

表1 8段速度與多段速控制端子對(duì)應(yīng)表

當(dāng)正轉(zhuǎn)SB4或反轉(zhuǎn)按鈕SB5按下后，電動(dòng)機(jī)按照頻率10 Hz速度運(yùn)行。按鈕下按鈕SB6，電動(dòng)機(jī)升一級(jí)速度運(yùn)行，每按一次，升一級(jí)速度，直到第8級(jí)速度為止。按下按鈕SB7，電動(dòng)機(jī)降一級(jí)速度運(yùn)行，每按一次，降一級(jí)速度，直到第1級(jí)速度為止。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行在中間某一級(jí)速度時(shí)，同樣可以按SB6或SB7進(jìn)行升或降速。

3. PLC程序編制

我們用PLC內(nèi)部的輔助繼電器M1～M8分別代表10Hz～50 Hz的8個(gè)頻率，見(jiàn)表1。用PLC控制變頻器實(shí)現(xiàn)8段速有級(jí)運(yùn)行的梯形圖如圖2所示。圖中根據(jù)數(shù)據(jù)寄存器D0中的值確定運(yùn)行在哪一段速度，即輔助繼電器M1～M8中的某一個(gè)吸合。然后由輔助繼電器Mx依據(jù)表1控制輸出繼電器Y06Y07Y10來(lái)決定變頻器多功能端子P1P2P3的通斷，達(dá)到調(diào)速的目的。

圖2 有級(jí)調(diào)速梯形圖

4. 調(diào)試要點(diǎn)

在實(shí)際工程中，各級(jí)速度大小的設(shè)置可以根據(jù)工藝要求來(lái)設(shè)定。速度的變化要求可以在變頻器參數(shù)FU1-29～FU1-37中設(shè)置相應(yīng)的值來(lái)滿足工藝上的要求。文中設(shè)定速度值的升速過(guò)程時(shí)PLC和變頻器面板的狀態(tài)如圖3所示。

圖3 升速時(shí)的面板狀態(tài)

結(jié)束語(yǔ)

本文以三龍SL-FX2N-28MR-4AD-2DA型PLC與LG SV-iG5變頻器為例，介紹了實(shí)現(xiàn)變頻器8段速有級(jí)調(diào)速的控制方法。但在實(shí)際應(yīng)用中，人們可以按照控制系統(tǒng)要求取其中的幾段，并設(shè)置合適的速度（頻率），使系統(tǒng)盡可能地工作在高效能狀態(tài)。能夠更好地避免機(jī)器機(jī)構(gòu)上存在的運(yùn)行共振頻率。

利用按鈕通過(guò)PLC的開(kāi)關(guān)量輸出繼電器觸頭對(duì)變頻器的多功能輸入端進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、多速有級(jí)控制。對(duì)大多數(shù)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種多級(jí)速度控制方式不僅能滿足其工藝要求，而且接線簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，使用也方便。與利用模擬信號(hào)進(jìn)行速度給定的方法相比較，成本低，并且不存在因外界噪聲和內(nèi)部漂移帶來(lái)的一些問(wèn)題。因此這種控制方法值得推廣應(yīng)用。

（摘編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“用PLC實(shí)現(xiàn)變頻器的有級(jí)調(diào)速”，作者為陳潔、張其努等。）