通用变频器应用技术

学习情境 5-学习性工作任务 16 1四川机电职业技术学院 .电子电气工程系

《通用变频器应用技术》

通用变频器应用技术

四川机电职业技术学院电子电气工程系



学习情境 5 ：

变频器的应用

案例分析及

系统设计方法

学习性工作任务 16- （实训项目 8 ）

基于 PLC 模拟量方式的变频器闭环调速控制设计（ 2 学时）



基于 PLC 模拟量方式的变频器闭环调速控制在攀钢高炉上料系统的应用举例。

学习任务引入16.1

图 16-1 攀钢 4 号高炉



图 16-2 高炉上料系统变频器控制图



知识目标：

能力目标：

实训目的16.2

1 ．掌握 PLC 与 MM420 变频器 AI/AO 端子的接线方法。2 ．掌握基于 PLC 模拟量方式的变频器闭环控制方法。3 ．理解 PID 控制程序的编写与调试方法。

1 ．掌握掌握 PLC 与变频器的硬件组态及参数设置。2 ．实现基于 PLC 模拟量方式的变频器闭环调速控制。



实训准备工作16.3

1 ． THSMS-D 型网络型可编程控制器高级实验装置；2 ． MM420 变频器；3 ． DD03-6 导轨电机；

4 ．编程软件 STEP 7 V5.4 、电脑等。



MM440 变频器有 1 路模拟量输入，支持常见的 0 ～ 10V 和 4 ～20mA 这些模拟标定方式。通过加在模拟量输入端口的电压或电流的变化，可以控制变频器的输出频率，从而控制电动机的转速。变频器控制的电机，电机上同轴连接旋转编码器。编码器根据电机的转速变化而输出电压信号 Vi ，该模拟信号反馈到 PLC 模拟量（电压）输入端，在 PLC 内部与给定量经过 PID 运算处理后，通过 PLC模拟量（电压）输出端输出一路 DC 0 ～ +10V 电压信号加到变频器的模拟量输入端口，来控制变频器的输出，从而实现闭环控制的目的。

实训题目简介：

实训项目任务（详见实训项目任务书）16.4



1 ． MM420 变频器与 PLC 、编码器的连接。2 ．电动机转速 PID 运算方式的闭环控制方法及程序编写。3 ．程序调试及参数修改。

实训主要内容：



实训理论基础及主要环节演示16.5

16.5.1 系统接线原理图及接线图分析

MM440 变频器有 1 路模拟量输入，支持常见的 0 ～ 10V 和 4 ～20mA 这些模拟标定方式。通过加在模拟量输入端口的电压或电流的变化，可以控制变频器的输出频率，从而控制电动机的转速。变频器控制的电机，电机上同轴连接旋转编码器。编码器根据电机的转速变化而输出电压信号 Vi ，该模拟信号反馈到 PLC 模拟量（电压）输入端，在 PLC 内部与给定量经过 PID 运算处理后，通过PLC 模拟量（电压）输出端输出一路 DC 0 ～ +10V 电压信号加到变频器的模拟量输入端口，来控制变频器的输出，从而实现闭环控制的目的。



系统原理图如下：

图 16-3 系统原理图系统接线图如下：

图 16-4 系统接线图

注：图中变频器中 3 ～模拟量输入 1+ 4 ～模拟量输入 1 － 5 ～数字输入 1 9 ～输出 0V



16.5.2 设计方法及步骤1. 按下表对变频器的参数进行设置

参数 P 700 P 918 P 1000

设定值 6（命令源） 3（站号设定） 6（频率设定源）

在改动参数时，如果出现有的参数不能正常显示，则需首先改动 P

3 （访问级别设定）为 3 （专家级）。在调整参数的过程中不要改变频器的其它参数，容易出错。更不要随意改变频率上限值，以免引发事故。恢复出厂设置应使 P10=30 P970=1 （工厂复位）。 2. 正确将导线连接完毕后，将程序下载至 PLC 主机，将“ RUN/S

TOP”开关拨到“ RUN” 。 3.打开 OB35 ，在程序的圈数设定处写入目标值（注意数字格式为十进制），点击下载图标，重新下载程序（如下图所示）。

表 16-1 参数设置表



4.点击监视按钮进入监视界面，置 M0.0 为 1 ，启动电机转动，观察电机转动频率。（注意：为防止出现安全事故，不得将变频器最大频率设定过大） 5 ．电机转动平稳后，记录给定目标转速、电机实际转速、和他们之间的偏差，再改变给定值，观察电机转速的变化并记录数据。（注意：由于闭环调节本身的特性，所以电机要过一段时间才能达到目标值）



请观察并记录数据添入下列表格：

给定目标转速（ r/min）

电机实际转速（ r/min）

变频器输出频率（ Hz）

最大震荡偏差

6 ．置 M0.0 为 0 ，使电机停止转动。



实训题目讨论解析及任务分工16.6

要求学生以学习小组为单位，分组讨论解析实训题目，确定设计步骤，进行任务分工。

变频器控制的电机，电机上同轴连接旋转编码器。编码器根据电机的转速变化而输出电压信号 Vi ，该模拟信号反馈到 PLC

模拟量（电压）输入端，在 PLC 内部与给定量经过 PID 运算处理后，通过 PLC 模拟量（电压）输出端输出一路 DC 0 ～ +10V 电压信号加到变频器的模拟量输入端口，来控制变频器的输出，从而实现闭环控制的目的。



图 16-5 系统接线图



实训步骤16.7

1 ． MM420 变频器与 PLC 、编码器的连接。2 ．变频器及电动机的参数设置。3 ．编写变频器闭环定位控制程序。4 ．程序调试及实验数据记录。



实训注意事项16.8

1 ．变频器的输出端 “ U 、 V 、 W” 应接鼠笼电机，千万不可将其连接至交流电源，否则会损坏变频器。2 ．实验前要确认电机上的接地线是否已经接好，编码器的电源线是否接上，否则电机外壳将会有高压！3 ．在插拔 PROFIBUS—DP 电缆接头时，一定断电，否则极易损坏网络接头，严重可使网络接口烧毁。



思考题

1 ．旋转编码器如何与 PLC 、变频器实现闭环连接？2 ．如何正确设置变频器参数？3 ．如何正确选择 PID 运算参数？

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