用PLC实现变频器的有级调速

以国产PLC和LG SV-iG5变频器为例，介绍了采用按钮通过PLC对变频器实现多段速的有级调速。给出了电气原理图、控制梯形图、调试时的速度升降过程。

电力电子技术的发展，变频器的性能日新月异，有调速范围宽、调速精度高、动态响应快、运行效率高、功率因数高、操作方便、便于同其他设备接口等一系列优点，使得变频器的用途越来越广。

变频器的调速通常有操作面板控制、外接电压或电流控制、总线控制和端子控制。利用PLC的开关量输出继电器触头对变频器的多功能输入端进行控制，实现三相异步电动机的正反转、多速有级控制。这里我们选用三龙SL-FX2N-28MR-4AD-2DA型PLC，利用三个输出点Y06Y07Y10的不同组合来实现8级速度控制。速度的逐级切换由按钮SB6或SB7进行加速或减速控制。按一次按钮便可以升或减一级速。

1. 变频器与PLC连接

LG公司生产的SV-iG5系列变频器，是一种功能强大、紧凑小巧的经济型变频器，该系列的变频器具有如下特性：①功率/电压等级：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变频器类型：采用IGBT的PWM控制；③控制方式：V/F空间矢量技术；④内置总线：RS-485，ModBus—RTU；⑤内置PID控制，制动单元；⑥0.5Hz输出150%转矩；⑦防失速功能，8步速控制，三段跳跃频率；⑧三个多功能输入，一个多功能输出，模拟输出（0～10V）；⑨1～10kHz载波频率。

使用三菱编程软件的国产可编程序控制器SL-FX2N-28MR-4AD-2DA型是一款嵌入式增强型PLC，具有16路开关量输入、12路开关量输出(继电器型)，4路模拟量输入，2路模拟量输出，2路高速计数（若不作高速计数用，即可增加两个普通的开关量输入点X60和X61），RS232,RS485口各一个，可以组成485网络，网络中每台产品均支持人机界面。

图1即是利用SL-FX2N-28MR-4AD-2DA型PLC与LG SV-iG5变频器实现8段速有级调速的电气原理图。图中变频器的型号为：SV-004iG-2，适用电机功率0.37kW；PLC的输入点X00接变频器的故障输出；X01接变频器的多功能输出；X02接按钮SB1，为变频器停止控制；X03接按钮SB2，为变频器正转起动；X04接按钮SB3，为变频器反转起动；X05接按钮SB4，为变频器升速按钮。X06接按钮SB5，为降速按钮。PLC输出点Y00接变频器主电源接触器KM，Y01接变频器运行指示HL1，Y02接变频器运行指示HL2， Y06、Y07、Y10分别接变频器的多功能端子P3、P2、P1，Y11接复位端子RST，Y12、Y13分别接变频器的反转、正转端子。

图1 变频器PLC有级调速控制原理图

2. 变频器参数设置

变频器实现多段速运行需要设置的参数有：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，还有I/O25～I/O38。若待设参数值与“出厂值”数值相同，就不必进行该参数值设置了。

通过设定P1、P2、P3端子为“速度-L”,“速度-M”和“速度-H”，变频器可以在参数DRV-00、DRV-05、DRV-06、DRV-07、I/O-21、I/O-22、I/O-23、I/O-24中预先设定的频率上运行，运行速度最多可达8段。每段的速度范围均在初始频率FU1-22至最大频率FU1-20之间。运行在哪一段的多步速度由P1、P2、P3端子的组合决定。P1/P2/P3的状态、参数代码与固定频率值的对应关系如表1所示。表中“0”表示断开，即“OFF”；“1”表示接通，即“ON”。

多段速加/减速时间分别在参数I/O25～I/O38中设定。这里将这些参数中的值均设定为5秒。

表1 8段速度与多段速控制端子对应表

当正转SB4或反转按钮SB5按下后，电动机按照频率10 Hz速度运行。按钮下按钮SB6，电动机升一级速度运行，每按一次，升一级速度，直到第8级速度为止。按下按钮SB7，电动机降一级速度运行，每按一次，降一级速度，直到第1级速度为止。当电机运行在中间某一级速度时，同样可以按SB6或SB7进行升或降速。

3. PLC程序编制

我们用PLC内部的辅助继电器M1～M8分别代表10Hz～50 Hz的8个频率，见表1。用PLC控制变频器实现8段速有级运行的梯形图如图2所示。图中根据数据寄存器D0中的值确定运行在哪一段速度，即辅助继电器M1～M8中的某一个吸合。然后由辅助继电器Mx依据表1控制输出继电器Y06Y07Y10来决定变频器多功能端子P1P2P3的通断，达到调速的目的。

图2 有级调速梯形图

4. 调试要点

在实际工程中，各级速度大小的设置可以根据工艺要求来设定。速度的变化要求可以在变频器参数FU1-29～FU1-37中设置相应的值来满足工艺上的要求。文中设定速度值的升速过程时PLC和变频器面板的状态如图3所示。

图3 升速时的面板状态

结束语

本文以三龙SL-FX2N-28MR-4AD-2DA型PLC与LG SV-iG5变频器为例，介绍了实现变频器8段速有级调速的控制方法。但在实际应用中，人们可以按照控制系统要求取其中的几段，并设置合适的速度（频率），使系统尽可能地工作在高效能状态。能够更好地避免机器机构上存在的运行共振频率。

利用按钮通过PLC的开关量输出继电器触头对变频器的多功能输入端进行控制，实现三相异步电动机的正反转、多速有级控制。对大多数控制系统来说，这种多级速度控制方式不仅能满足其工艺要求，而且接线简单、抗干扰能力强，使用也方便。与利用模拟信号进行速度给定的方法相比较，成本低，并且不存在因外界噪声和内部漂移带来的一些问题。因此这种控制方法值得推广应用。

（摘编自《电气技术》，原文标题为“用PLC实现变频器的有级调速”，作者为陈洁、张其努等。）

S7-1200 PLC，如何调试电机运行及变频器调速控制

上一篇文章我们讲了带参数的FB和FC如何建立以及如何使用，不知道大家掌握得怎么样了呢，有没有达到能灵活应用的程度呢?

如果没有的话，不着急，我们以一个编程实例来进行详细地讲解，如果看了这篇文章你还不会的话，那你打我吧……

【案例】电机运行及变频器调速的控制案例

控制要求： 现有2台电机，具有相同的控制方式，每台电机都是通过变频器驱动的，该控制需要用到模拟量模块，变频器的频率通过模拟量0~10V信号进行调节。

每按一次频率递增按钮，则增加1Hz频率，每按一次频率递减按钮，则频率减少1Hz;

按下启动按钮，电机启动运行，电机运行时间达到设定运行时间后会自动停止运行，按下停止按钮，电机停止运行。

分析： 因为有2台电机需要利用变频器进行调速，我们选择一个AQ02的模拟量输出控制，用于输出模拟量信号实现对电机频率的更改。

我们在创建工程项目的时候首先是进行硬件组态的配置，配置如下图所示，选择CPU1214C型号的PLC和SM1232 AQ02的模拟量输出模块，模拟量输出类型设置成电压类型，可以看到分配的地址分别是QW96和QW98。

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IO分配：

程序设计： 使用FC块编写电机运行及调速控制程序

第一步：建立PLC的数据类型

因为2台电机采用相同的控制方式，我们可以建立一个PLC数据类型表来存储电机运行相关的变量和名称，双击“添加新数据类型”，然后命名为“电机运行及调速控制”，建立如下图所示的变量。

第二步：添加DB块

添加一个DB块，命名为“电机运行数据”，在DB块中新建一个名称为“电机”的变量，变量的数据类型选择为数组，Array[1..2]of“电机运行及调速控制”，数组中的元素的数据类型选择为前面建立的PLC数据类型名称“电机运行及调速控制”，[1..2]分别代表电机1和电机2，这样可以很方便地把2台电机使用到的地址全部建立好。