plc与变频器说课（共8篇）
如何判断用PNP 还是NPN 的个人工作心得
10～30VDC 接近开关与PLC 连接时，如何判断用PNP 还是NPN 的个人工作心得: 对于PLC 的开关量输入回路。我个人感觉日本三菱的要好得多，甚至比西门子等赫赫大名的PLC 都要实用和可*！其主要原因是三菱等日本PLC 从欧美那儿学来技术并优化设计，作到：
1、采用漏输入，输入端本来就设计为对地短路就引发开入有效！不会对电源系统构成危害，也不
会由于电源故障影响其他输入回路的正常工作！
2、采用源输入，是共电源输入端。在工程实际应用中往往有太多的电缆，你可能无法保证电缆的
相互接触、破损，说不定共电源的开关量线路会无意接触到设备地、外壳、其他地电位。因此可能
断路电源供应回路。造成电源损坏或者烧掉保险，从而可能影响其他输入回路的正常工作。除非，每个输入回路加保险„„应用成本较高也容易出现其他故障！可编程控制器与变频器连接时应注意的问题 可编程控制器与变频器连接时应注意的问题
摘要：介绍可编程控制器（PLC）与变频器的连接和连接时应注意的问题，以免导致可编程控制器
或变频器的误动作或损坏。
关键词：可编程控制器；变频器；信号；连接 引言
可编程控制器（PLC）是一种数字运算与操作的控制装置。PLC 作为传统继电器的替代产品，广泛
应用于工业控制的各个领域。由于PLC 可以用软件来改变控制过程，并有体积小，组装灵活，编程
简单，抗干扰能力强及可*性高等特点，特别适用于恶劣环境下运行。
当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用PLC 和变频器相配合使用，例如我
厂二催化的自动吹灰系统。PLC 可提供控制信号和指令的通断信号。一个PLC 系统由三部分组成，即中央处理单元、输入输出模块和编程单元。本文介绍变频器和PLC 进行配合时所需注意的事项。
1.开关指令信号的输入
变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。
变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC）相连，得到运行状态指令，如图1 所示。
在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶 体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可*性。
在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器 的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来 的噪音有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。图2 与图3 给出了正确与错误的接线例子。当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC 电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4 所示。2.数值信号的输入
图1 运行信号的连接方式 图2 变频器输入信号接入方式 图3 输入信号的错误接法 输入信号防干扰的接法
变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。
数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输入则通过接线端子由外部给
定，通常通过0～10V/5V 的电压信号或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而
异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC 的输出模块。图5 为PLC 与变频器之间的信号连接 图。
当变频器和PLC 的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC 的输出电压信号
范围为0～5V时；或PLC 的一侧的输出信号电压范围为0～10V 而变频器的输入电压信号范围为0～
5V 时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分
压方式，以保证进行开闭时不超过PLC 和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将布线分开，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。
通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号。电信号的范围通常为0～10V/5V 及
0/4～20ｍＡ电流信号。无论哪种情况，都应注意：PLC 一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压
和电流不超过电路的允许值，以保证系统的可*性和减少误差。另外，由于这些监测系统的组成互
不相同，有不清楚的地方应向厂家咨询。
另外，在使用PLC 进行顺序控制时，由于CPU 进行数据处理需要时间，存在一定的时间延迟，故
在较精确的控制时应予以考虑。
因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC 不因为变频器主电路断路器及开关器件等
产生的噪音而出现故障，将变频器与PLC 相连接时应该注意以下几点：
（1）对PLC 本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的
接地线，且在接地时使二者尽可能分开。
（2）当电源条件不太好时，应在PLC 的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器和降
低噪音用的变压器等，另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施。
（3）当把变频器和PLC 安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC 有关的
电线分开。
（4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。3 结束语
PLC 和变频器连接应用时，由于二者涉及到用弱电控制强电，因此，应该注意连接时出现的干扰，避免由于干扰造成变频器的误动作，或者由于连接不当导致PLC 或变频器的损坏。电机的无速度传感器控制
无论是矢量控制系统，还是直接转矩控制系统，都需要转速闭环控制，所需的转速反馈信号来自与
电机同轴的速度传感器，对于高性能系统一般都用光电码盘，其成本、安装、可*性都有问题。如
果能取消光电码盘而保持良好的控制性能，显然会大受欢迎，这就是无速度传感器的高性能调速系
统。作为高性能的通用变频器都希望采用无速度传感器控制。
这时，可以通过容易测量的定子电压和电流信号间接求得转速。常用的方法有:(1)利用电机模型推导出转速方程式，从而计算转速;(2)利用电机模型计算转差频率，进行补偿;(3)根据模型参考自适应控制理论，选择合适的参考模型和可调整模型，同时辨识转速和转子磁链;(4)利用其它辨识或估计方法求得转速;(5)利用电机的齿谐波电势计算转速;等等。
但是，无论哪一种方法，计算或辨识精度都有限，动态转速的准确度更有限，因此目前实用的无速
度传感器调速系统只能实现一般的动态性能，其高精度调速范围达到10 就算不错的了。目前，已
有若干品种的无速度传感器高性能通用变频器问世，但研究工作仍在继续。PLC 在小型专用设备自动化控制中的应用 PLC 在小型专用设备自动化控制中的应用
摘要：介绍了小型PLC 在自动化控制中的应用，给出了PLC 与各控制对象的方框连接方法。关键词：设备.PLC.驱动.自动控制
1、概述
在小型专用设备中，经常参与控制的对象除感知元件、开关量外，一般是伺服电机、步进电机、直流电机、交流电机。而一般小型专用设备则大多是单轴或者是双轴系统，即上述单电机的开 环、闭环系统或者双电机的相互配合运动系统。在这些系统中，只要解决了PLC 和电机驱动系 统的连接，就解决了这个系统的控制部分。
2、硬件系统构成
随着现代科技的发展，PLC 已具备两路PIO（方波脉冲输出）或PWM（占空比调节），这就为 整个系统的控制提供方便。
对于一般伺服电机、步进电机，它们的驱动系统接收的是PIO 信号，对于伺服电机、步进电机 的速度或定位，仅需改变单位时间的脉冲个数。硬件连接框图如下：对于小功率交流电机的驱 动系统即变频器，现在有许多厂商开发了具有接收PWM 信号功能的变频器，这样交流电机的 控制就迎刃而解。硬件连接框图如下： 此主题相关图片如下：
一般直流电机的控制有两种方法：移相法和PWM 法。因此可用PLC 所提供的PWM 信号，自行设 计一种PWM 方法的驱动系统来控制直流电机。硬件连接框图如下：
解决了控制部分，监控部分又怎么解决？我们可采用单片机、触摸屏、PC 等上位机与PLC 的通讯
来解决整机的监控部分。并对应于不同的专用设备，仅须改变上位机及PLC 的软件部分。从而使整
机的设计周期就得到缩短，同时使整机的可*性得到了提高。
3、应用
由于小型PLC 具备两路PIO 或PWM 输出，四路高速计数输入，所以对于二轴系统，可用高速计数
输入口定时采样当前电机码盘运行的速度，通过PLC 内部强大的数字处理及PID 调节功能，使二
轴间以一定的运动关系相互配合，以完成整机的要求。对于许多三轴控制系统，如果对这种方法加
以变形使用，也会很方便解决。此主题相关图片如下：
PLC 在数控车床的侧面加工中的应用 PLC 在数控车床的侧面加工中的应用
车床CincomB12 型是一种轻型，高精密数控车床。主要适用于钟表精密零件的加工，但它只能进
行外圆的车削加工，从而限制了它的加工范围。
我公司现有此种型号的数控车床几十台，如果对其进行改造增加一些配制，就可以加大其加工范
围，那么将会提升公司的经济效益。
我们现在机床刀板的右下则有一定的空间，加装一台小型马达进行侧面加工是可行的。而且在其
电器说明书中可以看到其机床的控制系统有空余开关量输出，分别是M61.M62.M63.M64.M65，那 么我们可以利用这些输出来控制侧面加工。为了配合机床本身的高精密度我们选择了三菱的伺服马
达，其型号为HC-KSF23 及伺服驱动器，其型号为MR-J2S20A。
用PLC 构成的控制系统可以把主要精力用于软件编程，实现系统的控制功能。现在市面上的各种
PLC 都有比较强的软件功能，尤其是各类功能指令，其功能更为丰富。三菱FX 系列用以替代继电
器控制系统的基本逻辑指令有20 条，但其功能指令就有100 条之多，可以直接进行各种数据的算
术运算，逻辑运算，传送比较，移位，循环等，还有一些直接的外部I/O 指令。编程的灵活性不比
单片机逊色，而且由于采用梯形编程，程序的编制，检查，调试极为方便。在本系统中我们采用了
型号为FX1S-20MR 的PLC。其梯形图如下：（见另一附加文件）说明： X0 ALM X1 M61 速度1 X2 M62 速度2 X3 M63 速度3 X4 M64 马达反转 X5 M65 马达停止
Y 1 OVER 外部准备完了 Y 2 机台内部过载保护 Y 3 伺服开启 Y 4 SP1 Y 5 SP2 Y 6 ST1 正向启动 Y 7 ST2 反向启动 由于空间有限，本系统用一台伺服马达带动两把NSK 小型高速主轴，两轴同时运转，及两把铣刀
只能同时旋转，其缺点是降低了主轴的使用寿命，但相对于能够加大机床的加工范围还是利大于弊 的。我们设定M61.M62.M63 为伺服马达的三段速度，M64 为反转，M65 为马达停止。经过试运行
三段速度可以满足加工的要求。
PLC 因其性能可*，操作方便，程序修改简单等特点，深受控制行业和维护人员的青睐。变频器选型注意事项
1.负载类型和变频器的选择：变频器不是在任何情况下都能正常使用，因此用户有必要对负载、环
境要求和变频器有更多了解,电动机所带动的负载不一样，对变频器的要求也不一样。
A:风机和水泵是最普通的负载：对变频器的要求最为简单，只要变频器容量等于电动机容量即 可（空压机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉需加大容量）。
B:起重机类负载：这类负载的特点是启动时冲击很大，因此要求变频器有一定余量。同时，在 重物下放肘，会有能量回馈，因此要使用制动单元或采用共用母线方式。
C:不均行负载：有的负载有时轻，有时重，此时应按照重负载的情况来选择变频器容量，例如 轧钢机机械、粉碎机械、搅拌机等。
D:大惯性负载：如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑，此类负载惯性很大，因此启动时可能会振 荡，电动机减速时有能量回馈。应该用容量稍大的变频器来加快启动，避免振荡。配合制动单元消
除回馈电能。
2.长期低速动转，由于电机发热量较高，风扇冷却能力降低，因此必须采用加大减速比的方式 或改用6 级电机，使电机运转在较高频率附近。
3.变频器安装地点必需符合标准环境的要求，否则易引起故障或缩短使用寿命；变频器与驱动 马达之间的距离一般不超过50 米，若需更长的距离则需降低载波频率或增加输出电抗器选件才能
正常运转。电机节能的方法
要电机节能的最好方法是采用目前国际上己广泛运用于风机节能和恒压供水领域的先进变频 调速技术和智能控制技术变频器：多电平直接高压变频器、模糊控制器。
1、多电平直接高压变频器有如下优点：高质量的功率输入、高功率因数、高效率、高质量的 功率输出和最大限度的不间断运行。
2、采用模糊控制器有如下优点：最大限度地适应被控对象的复杂性、控制精度高、响应快、超调小、控制规律简单。
国内外多项应用实例证明采用上述技术后与原系统相比节电20—60%： 3、1600kw 锅炉供水水泵应用上述技术后，经测算年节电13824036kwh,节电效率为36%，以每 度电0.45 元计，年效益为220 万元人民币。
4、高炉400kw 除尘风机应用上述技术后，经测算年节电1175040kwh,节电效率为34%，以每 度电0.45 元计，年效益为53 万元人民币。
由于变频器每千瓦的成本随着其功率增大而减少，变频调速装置的经济性也随着电机功率的增 大而提高。变频调速装置投资回收期为一年左右，使用寿命约10 年。总之交流变频调速技术，具
有十分显著的经济效益和社会效益，应用变频调速技术不仅是当前推进企业节能降耗的重要技术手
段，也是实现经济增长方式转变的重要途径。要节能用变频 目前，我国的风机、水泵在运行中普遍存在以下三个问题：
1、单机效率低，国内产品比国外的效率约低5%～10%。这是市场竞争条件下制造厂应提高产 品技术质量的问题。
2、系统运行效率低。这是因为系统单机选型匹配不当、系数裕度过大和不合理的调节方式所 造成。参数裕度过大由两方面造成：一是设计规范的裕度系数过大，“宽打窄用”；另一是系统中单
机选型过大，向上*档、宁大勿小。最终造成整套系统“大马拉小车”欠载运行的不合理匹配状况。
3、由于第2 项原因，多数风机、水泵都要*风门或闸阀来节流，人为地增加管网阻力以减小流 量，因此阻力损失相应增加，而此时风机和水泵的特性曲线不变，叶片转速不变，系统输入功率并
无减少，而是白白地损失在节流过程中。所以当风量变化时，就风机系统而言，会浪费大量的电能。
另外，在节流调节方式中，电动机、风机、水泵等长期处于高速、大负载下运行，造成维护工作量
大，设备寿命低，并且运行现场噪声大，影响环境。
经测算，当机泵的流量由100%降到50%时，若分别采用出口和入口阀门的节流调节方式，则 此时电机的输入功率分别为额定功率的84%和60%，而此时机泵的轴功率仅为12.5%，即损失功 率分别为71.5%和47.5%，这说明即使机泵的设计效率为100%，在不采用先进的调节措施时，其 实际的运行效率可能只有百分之十几或更低。
改变这种状况的最好方法是采用目前国际上己广泛运用于风机节能和恒压供水领域的先进变 频调速技术和智能控制技术变频器：多电平直接高压变频器、模糊控制器。矢量变频器之应用
一、变频器在恒压供水自动控制系统中的应用：
变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使供水行业的技术装备水平从90 年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变
化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持
水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。变频恒压供水自动控制系统工作原理如下：
系统正常运行时，用户用水管网上的压力传感器对用户的用水水压进行数据采样，并将压力信 号转换为电信号，传输至PID 调节器，然后与用户设定的压力值进行比较和运算，并将比较和运算 的结果转换为频率调节信号和水泵启动台数信号分别送至变频器和可编程控制器（PLC）；变频器据
以调节水泵电机的电源频率，进而调整水泵的转速；可编程控制器械根据PID 调节器传输过来的水
泵启动台数信号控制水泵的运转。通过对水泵的启动和停止台数及其中变频泵转速的调节，将用户
管网中的水压恒移稳于用户预先设计的压力值，使供水泵组“提升”的水量与用户管网不断变化的用
水量保持一致，达到“变量恒压供水”的目的。
以下威科矢量变频器在某市市政供水工程中的应用系统由可编程控制器，威科变频器和电动机 组成，采用可编程序控制器（PLC）控制变频调速器，具有控制水泵恒压供水的功能。通过安装在
管网上的压力传感器，把水压转换成4～20mA 的模拟信号，通过PLC 内置的PID 控制器，来改变
电动水泵转速。当用户用水量增大，管网压力低于设定压力时，变频调速的输出频率将增大，水泵
转速提高，供水量加大，当达到设定压力时，电动水泵的转速不在变化，使管网压力恒定在设定压
力上；反之亦然。这样通过闭环PID 控制就达到恒压供水的目的。
当电机出现故障（即：过压、过流、过载、电机过热保护）后，系统会自动停止运行，当系 统恢复后，再重新按操作步骤进行操作。
二、变频器在纺织机械中的应用
棉纺织设备的大部分机器采用了变频调速技术、可编程控器(PLC)技术，也已有相当一部分的 产品采用了工控机、单片机、交流伺服系统、触摸屏人机界面以及现场总线技术，实现了纺机产品 的机电一体化，变频器在纺织设备上应用很普及，从清花、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒、整经、浆纱、无梭织机等均已采用。按使用情况可分为三种类型：
第一类：一台主机选用一台变频器控制一台电动机，如并条机、粗纱机、细纱机等。
第二类：一台主机选用一台变频器控制多台电动机，如并纱机、气流纺机(单锭单电机传动型)等。
第三类：一台主机用多台变频器分别控制多台电动机，并由计算机控制多电机协调同步，和实 现卷绕成形功能，如取消锥轮的新型粗纱机、取消长边轴传动和无级变速器的新型浆纱机，分条整 经机等。
纺织设备上应用的变频器的容量范围：
0.37KW～500KW，90%以上为0.37KW～37KW。威科矢量变频器在梳棉机中的应用。
某棉纺厂使用的梳棉机老机在设计方面由于受到当时的技术条件、设备制造成本，市场需要等 因素的限制不可避免的存在着一些缺陷。如A186D 型梳棉机道传动系统中的电磁离合器由于故障
较高，经常造成停机，不时出火警，给生产效率与产品质量造成一定的损失，要保持与维护需投入
大量的人力与物力。惯性轮电磁离合器被弃用。这样在由慢转快的过程中产生细条，严重时出现破
边，棉网拉断的现象影响生产质量。为避免这种现象，操作工用不当的操作办法来弥补以上设备缺
陷，但要造成大量的废条，同样是不可取的。
使用威科矢量变频器改善梳棉机运行状态的过程：A186D 梳棉机为了使道夫达到升、降速平滑，在机械传动中设计双速电机，惯性轮、电磁离合器，用电气加机械的手段来实现。A186E、A186F、FA201 梳棉机设计中又增加了电动机的星-三角转换这一控制环节，从而进一步改善了升、降速频率。
FA201B、FA212 梳棉机采用了威科矢量变频器调速，从而实现了道夫升速斜率的任意调节，道夫工
艺转速的任意可变的功能。为老机改造提供一个好的范例。
对A186D 老机进行矢量变频器调速改造，不但提高设备性能，降低故障停机。还能提高生产 效率与生产质量。
三、变频器在提升设备中的应用
威科变频调速器以32 位微处理器为核心，内部包括控制和驱动两大部分。变频器可通过其外 部控制端子实现启停、正反转、S 曲线加减速及多段速度控制。矢量控制运算中要用到的电机本身 的一些参数，可由变频器自动测出。此外，该变频器还具有过流、过载、电动机过热、过压及欠压，超速及失速等保护功能。变频器还能提供运行停止信号，零速信号，速度到达信号及运行准备信号
等，可编程控制器综合外部信号和变频器给出的控制信号，经分析及逻辑运算向外部设备及变频器
给出控制命令。电梯调速控制的关键是启动加速和减速平层，对其控制时要掌握以下几点：
1、启动控制
为使电梯启动时平稳无冲击，无反向溜车，启动控制应按以下顺序：
（1）首先向变频器发出预励磁命令，给电动机建立磁场(此时速度给定为零)；（2）经第一级延时后发出打开抱闸指令；
（3）再经第二级延时确认抱闸打开后给出速度指令。
2、减速平层控制
电梯减速按照距离直接停车平层，即要求各层站的减速距离完全一致。减速到平层时无爬行过 程，由运行速度直接向零速减速。为保证停车时的舒适感，应确认电梯到达零速时(此信号由变频器
给出)才给出合抱闸命令，再经一级延时，给出停止励磁指令。若停车后电梯没有平层，应进行再平层控制。
3、再平层控制
若电梯停车后没有准确平层，或平层后因钢丝绳形变使轿厢移位，应进行再平层。再平层应在 较低的速度下进行(通常为运行速度的1%)，且应在电梯门打开，电梯处在平层区内的情况下进行。
变频器有很好的低频转矩扭力，我们测得电梯在110%额定载重下仍能可*地进行再平层。
由于控制系统采用了脉冲编码定位控制技术，故井道内省略了减速感应器，只在轿顶留下了一 套平层感应装置，并具有再平层功能。
实践证明，改造后的电梯运行舒适感好，启动、减速、平层的舒适感不因轿厢负载的变化而变 化，取得了令人满意的效果。改造中应注意的几个问题
电梯技术改造并没有固定模式，一切应根据现场实际情况来定。但我们在将旧式交流双速梯和 调压调速梯改造成变频调速电梯过程中觉得以下几个常遇到的问题应特别引起注意，以确保改造后
电梯的安全使用。
1、货梯改全自动集选控制方式时，应补装安全触板或光电保护装置，无测重装置的应设法补 装。
2、保持原额定载重量，额定速度不变，保持钢丝绳原曳引比方式不变。
3、应用线路或软件保证轿顶行慢车时，轿内和机房不能走车，以确保轿顶操作人员的安全。
4、层门无自动关闭装置的应在每层层门上增设可*的层门自动关闭装置。
5、层门门扇是由绳、链联接时，被动门扇应补设电气安全装置。
6、检查测试限速器、安全钳及其联动情况，不合格的限速器必须更换。
7、制动器应作全面分解，闸带上不允许有油垢，电磁铁可动铁芯与铜套间要干净，并用石墨 粉润滑。
四、变频器在水泥机械中的应用
变频调速技术在我国水泥行业的应用日趋广泛。在生产工艺需要调速的许多环节，如回转窑、单冷机、喂料机、配料系统、风机、水泵等，以交流变频调速取代调压调速、滑差调速以及直流调
速已成为一种必然趋势。
在水泥粉磨工艺中，球磨机入磨物料粒度的大小，对其台时产量影响较大，预破碎工艺作为提 高磨机台时产量、降低粉磨电耗的重要途径，引起了许多水泥企业的重视。根据工艺要求，水泥立
窑放料每次持续2～3 min，间隔2～3 min，但目前几乎所有水泥企业中破碎机处于工频恒速运行状 态，24 h 连续运转，造成电能的巨大浪费，并影响电机和破碎机的使用寿命。另一方面，由于破碎
机具有十分大的惯性，不易频繁启停，所以即使使用变频器也难以解决系统制动时产生的泵升电压
引起保护电路动作，使系统无法正常工作。
针对系统的以上特点，利用系列变频器实现破碎机的变频调速和软启动；利用再生能量回馈单 元克服破碎机制动过程中产生的过高的泵升电压；利用PLC 实现系统的逻辑闭环控制，使破碎机的
工作与立窑放料同步，实现间歇运行。从而在改善工艺控制质量的同时，最大限度地节约了电能，降低了生产成本。现场调试和运行结果表明，系统运行可*，节电率可达60%以上。
上述系统已在某水泥厂投入实际运行。系统根据送料信号自动实现启制动运行，破碎机运行速 度连续可调。电机可以实现频繁软启动，基本无启动电流冲击，启动力矩足够。系统在变频运行条
件下，若变频器突然故障，则自动切换至“工频”状态继续运行，同时发出声光报警信号(内部可选)。
根据现场工况需要，将有放料信号时变频运行给定频率设为43 Hz，系统运行电流为27 A，运行电 压280 V，改造后的系统平均每年耗电5.7 万度。根据现场记录，系统在改造前工作频率为工频50 Hz，运行电流为32 A，运行电压400 V，平均每年耗电19.42 万度。改造后的节电率为70.6%。该系统 的突出优点如下：
1、利用变频调速技术改造了水泥熟料破碎机的拖动系统，满足了破碎机的低速、间歇运行特 点，保证了工艺控制质量，节能效果明显，并有利于延长破碎机和电机的使用寿命。
2、利用能量回馈控制技术克服破碎机大惯性引起的泵升电压，有效地保证了变频器的安全运 行。系统除了变频器和能量回馈装置所具有的20 余种保护功能和故障自诊断功能外，还增设了电
机过热、控制回路保护及报警。
3、利用可编程控制器PLC 实现了各种逻辑控制、变频器启制动自动控制及手动/自动、工频/ 变频转换和故障自切换等功能，使系统控制灵活方便，功能齐全。
五、系列变频器在物流机械中的应用
调速皮带秤是一种用于测量和控制皮带输送机的速度和物料流量的实时连续计量装置，广泛应 用散装固态原料的计量控制和输送。
当电机驱动时，物料随着皮带的运动输出，经荷重传感器Ｗ检测并将其转换成电信号，送 入控制器中；同时速度传感器也将检测的电动机转速信号送入控制器中。速度信号和荷重信号经控
制器进行变换和处理，计算出物料的瞬时流量和累计流量等，并与设定值进行比较后，通过ＰＩＤ
等方式调节输出控制信号，以控制电动机转速，使物料的流量稳定在设定值上。由于皮带秤是一个集控制、计量与输送为一体的设备，采用变频器可以确保其在工业环境下的 稳定、可*的工作。
实践证明，在工业环境比较恶劣的情况下，采用滑差电机调速时，由于滑差离合器密封性不好，离合器容易被灰尘或异物堵死而造成飞车(失控)现象。滑差调速电动机的低速性能很差，当皮带秤
在低速运行时，皮带机的速度往往处于一种不稳定状态，严重时会影响到皮带秤的正常工作和计量
精度。另外，当要求皮带秤的设定值变化范围较大时，滑差调速电动机的调速范围就显得不够。采用变频器除了能很好的解决上述问题外，还可以利用变频器调速时机械特性很硬、转差率小 的特点。通过对皮带秤的荷重信号检测，采用预置控制与ＰＩＤ控制相结合的控制方法，大大提高
系统的响应时间。这对于皮带秤上物料忽然变化很大时，确保皮带秤的控制和计量精度是非常重要 的。
应用变频器在节能方面应用效果亦十分显著。它在水泵和风机上的应用，与传统的阀门、档板 相比可节电约40%。以１个100kW 的风机为例，按年工作时间8000h 计算，一年可节省32 万kWh。
六、变频器其余应用实例
1、中央空调变频调速：
采用变频器对中央空调系统中的冷冻水泵组、冷却水泵组进行调速，可实现一台变频器同时控 制多台水泵，高效节能，避免了“大马拉小车”现象，节电率30%~60%。同时能实现多点温、湿 度检测及集中监控、达到最佳舒适度控制。
2、注塑机变频调速控制：
注塑过程一般分为以下步骤：锁模→注射保压→熔胶加料→冷却定型→开模顶针。每个步骤的 负荷是不同的，采用变频器对油泵进行控制，可以对应每个步骤输出相应功率，从而显著节约电能，节电率30%~60%
3、行车电机变频调速控制：
行车一般有多台电机，分别控制大车、小车及吊钩上下，这几台电机都可用变频器加以改造。改造后具有以下明显优点：
（1）.电机启动电流小，转矩大，避免了大电流冲击，节电显著。（2）.节约备件，无需更换接触器等低压电器。（3）.无需人工维护，可*性极高。
4、风机，水泵变频调速改造：
传统的风机、水泵是通过风门档板或阀门来调节流量，由于流量与转速成正比、功率与转速 的3 次方成正比。因此采用变频器通过调节转速来调节流量，其功率（耗电量）会呈3 次方下降，节能效果非常明显，节电率可达30--70%.5、在绕线机、拉丝机上应用变频器：
有启动平稳、启动力矩大、无级调速的特点，能提高产量、降低故障率。
6、锅炉风机变频调速：
锅炉风机包括引风机及鼓风机，一般是通过调节风门档板改变送风量、采用变频器后，可将 风门档板调节至最大，通过变频器进行调速。一般节电率都在40%以上。
7、空压机变频调速：
通过一台变频器能同时控制多台空压机，避免电机空转耗能，无需专人值守，自动实现恒压 供气，高效节能。
用三菱编成的一个小程序
我于这个月参加了本市维修电工技术比武，其中有练习题，选拔题，竞赛题。而难度却是由难至易，竞赛题是一星---三角启动，就这一要求编制控制程序并不难，难的是整个工程你都要尽善尽美，符
合电器控制要求，从选材到安装，直到远转正常，意义是在工人当中普及PLC，以考PLC 为主，50 分，兼顾其他，50 分。其间必要的外部保护也必须考虑周到，进入PLC 内部进行连锁保护，选
材和安装不是我们这里主要讨论的，我把我编制的程序上传，大方之家见教，或对大家有抛砖引玉
之用。我只能用文本，梯形图无法上传，我将语句表传上来，给大家添麻烦了，后面再将选拔题和
练习题的语句表传上，LD X000 OR Y001 ANI X001 ANI X002 OUT Y001 输出至（KM1）主电源接触器 LD Y001 OUT T0 K50 LD Y001 ANI T0 ANI Y003(PLC 内部互锁)ANI X003 外部互锁输入点,来自三角形接触器常开触点.OUT Y002 输出至(KM2)星形接触器 LD T0 ANI Y002(PLC 内部连锁)ANI X004 外部互锁输入点, 来自星形接触器常开触点.OUT Y003 END 这个程序本身一点不难,要考虑的是外部的两个连锁输入,否则会发生当外部接触器烧粘住,内部PLC 照样远转.其他如何选材这里就不赘述了.就这题我要强调的是,PLC 内部的软接触器的动作不是我们常规的理解,同时动作,而是从上到下的动
作.在比赛是就出现了一例,他把三角形放在星形前面,由一个T0 控制,工作的顺序是先上三角形,后切
星形,造成主电路短路,应该是先切星形,再上三角形,这还是对PLC 不是很了解.给大家提个醒,下次再
把那两个的语句表传上来.變頻器基礎知識------供初學者參考
1、什麼是變頻器？
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。
2、PWM 和PAM 的不同點是什麼？
PWM 是英文Pulse Width Modulation(脈衝寬度調製)縮寫，按一定規律改變脈衝列的脈衝寬度，以調
節輸出量和波形的一種調值方式。PAM 是英文Pulse Amplitude Modulation(脈衝幅度調製)縮寫，是
按一定規律改變脈衝列的脈衝幅度，以調節輸出量值和波形的一種調製方式。
3、電壓型與電流型有什麼不同？
變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波
是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波石電感。
4、為什麼變頻器的電壓與電流成比例的改變？
非同步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果
電壓一定而只降低頻率，那麼磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要
成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁
飽和現象的產生。這種控制方式多用於風機、泵類節能型變頻器。
5、電動機使用工頻電源驅動時,電壓下降則電流增加;對於變頻器驅動,如果頻率下降時電壓也下降，那麼電流是否增加？
頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。
6、採用變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？
採用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根
據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為6~7 倍，因此，將產生機械電
氣上的衝擊。採用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5 倍，起動轉矩為70%~120%額定轉矩；對於帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。
7、V/f 模式是什麼意思？
頻率下降時電壓V 也成比例下降，這個問題已在回答4 說明。V 與f 的比例關係是考慮了電機特性
而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇。
8、按比例地改V 和f 時，電機的轉矩如何變化？ 頻率下降時完全成比例地降低電壓，那麼由於交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產生地
轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種
補償稱增強起動。可以採用各種方法實現,有自動進行的方法、選擇V/f 模式或調整電位器等方法。
9、在說明書上寫著變速範圍60~6Hz，即10:1，那麼在6Hz 以下就沒有輸出功率嗎？
在6Hz 以下仍可輸出功率，但根據電機溫升和起動轉矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz 左右，此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發熱問題。變頻器實際輸出頻率(起動頻率)根據機種
為0.5~3Hz.10、對於一般電機的組合是在60Hz 以上也要求轉矩一定，是否可以？
通常情況下時不可以的。在60Hz 以上(也有50Hz 以上的模式)電壓不變，大體為恒功率特性，在高
速下要求相同轉矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。
11、所謂開環是什麼意思？ 給所使用的電機裝置設速度檢出器(PG)，將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環”，不
用PG 運轉的就叫作“開環”。通用變頻器多為開環方式，也有的機種利用選件可進行PG 反饋。
12、實際轉速對於給定速度有偏差時如何辦？
開環時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉速在額定轉差率的範圍內(1%~5%)變動。對於要求調速精度比較高，即使負載變動也要求在近於給定速度下運轉的場合，可
採用具有PG 反饋功能的變頻器(選用件)。
13、如果用帶有PG 的電機，進行反饋後速度精度能提高嗎？
具有ＰＧ反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決於ＰＧ本身的精度和變頻器輸出頻
率的解析度。
14、失速防止功能是什麼意思？
如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速(電角頻率)的變化，變頻器將因流
過過電流而跳閘，運轉停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續運轉，就要檢出電流的大小
進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功 能。
15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什麼意義？
加減速可以分別給定的機種，對於短時間加速、緩慢減速場合，或者對於小型機床需要嚴格給定生
產節拍時間的場合是適宜的，但對於風機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可
以共同給定。
16、什麼是再生制動？
電動機在運轉中如果降低指令頻率，則電動機變為非同步發電機狀態運行，作為制動器而工作，這
就叫作再生（電氣）制動。、是否能得到更大的制動力？
從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由於電容器的容量和耐壓的關係，通用變頻
器的再生制動力約為額定轉矩的10%~20%。如採用選用件制動單元，可以達到50%~100%。18、轉矩提升問題
自控系統的設定信號可通過變頻器靈活自如地指揮頻率變化，控制工藝指標，如在煙草行業的糖料、香料工序，可由皮帶稱的流量信號來控制變頻器頻率，使泵的轉速隨流量信號自動變化，調節加料
量，均勻地加入香精、糖料。也可利用生產線起停信號通過正、反端子控制變頻器的起、停及正、反轉，成為自動流水線的一部分。此外在流水生產線上，當前方設備有故障時後方設備應自動停機。
變頻器的緊急停止端可以實現這一功能。在SANKEN、MF、FUT 和FVT 系列變頻器中可以預先設 定三四個甚至多達七個頻率，在有些設備上可據此設置自動生產流程。設定好工作頻率及時間後，變頻器可使電機按順序在不同的時間以不同的轉速運行，形成一個自動的生產流程。简述FX2N 系列PLC 在玻管生产中的应用(网友“肖岩”的文章)简述FX2N 系列PLC 在玻管生产中的应用
本公司现有拉管机系统为80 年代的技术，随着时代的发展已经不能适应生产的需要。对于生产中
所需要调节的拉速、旋转管转速、拉管长度的调整，原来都采用机械变速的方式来调整。现采用
FX2N 系列PLC 根据生产中的不同需要进行电气化改造。
1.对于旋转管转速的调整：由于生产操作人员在机尾（牵引机处）随时要根据生产情况调整旋转管 的转速，两地相距约40 米必须对旋转管电机采用变频器远程控制。将FX2N 主机+2DA 模块同 变频器安置于机头控制柜内，用模拟量输出模块的电压输出（0~10V）控制变频器的转速。通过
导线将PLC 输入信号引到机尾控制柜内用按钮给PLC 输入信号，通过程序将输入信号转变成数 字量的增加或减少从而改变模拟量输出模块输出电压的大小。达到远程控制的目的。同时将变频器 的FM 频率输出信号输入到显示仪表经过转换以后用来观察旋转管的转速。
2.对于拉速和拉管长度的调整：同样采用FX2N+4DA 模块+ 变频器（控制拉速）+ 伺服放大器（控制切割机）。拉速的调整可以类似于旋转管转速的调整，通过按钮来调整模拟量输出模块数值 的增减，改变4DA 通道1 输出电压输入到变频器从而改变拉管机转速。将增量型编码器（1000p/r 开路集电极型）安装于一定的位置测量拉管机电机的转速，将此信号（A 相脉冲）输入到FX2NPLC 的高速输入端子，利用FNC56 SPD 指令来检测牵引机速度（调整拉管长度计算用）；将B 相脉冲
输入到频率计用以显示拉速。对于拉管长度的调整可将上述输入到PLC 的拉速信号（经过计算转
换成单位为毫米/ 秒的数值），与通过按钮输入到PLC 的长度信号数字值（单位毫米）相除，得
到切割机割刀每转的时间（单位秒/ 转）。然后计算出割刀的转速，根据割刀与割刀电机传动比计
算出割刀电机的转速。通过电机转速与伺服放大器输出频率的对应关系，以及伺服放大器输出频率
与输入电压的对应关系计算出PLC 输出电压数字量。此计算的数值为伺服电机的初始速度，由于
计算时可能存在误差以及电压波动等原因的影响此时的速度并不能精确的控制切割长度，还需要通
过与伺服放大器集电极开路输出脉冲数值（根据要求通过参数设定脉冲输出数）输入到PLC 高速
技术端子进行比较，将其差值乘以系数放大后叠加到初始速度数值上，不断地通过偏差调整以达到
精确控制拉管长度的目的。最后将此数字量输出到4DA 通道2，作为伺服放大器转速控制的输 入电压（0~10V）。将切割长度数值输出到4DA 通道3，用数显表显示拉管长度设定值。这样，不管操作者改变拉管长度设定值，或者改变拉速，PLC 都可以随时调整伺服电机的转速保证切割
长度的精确控制。
FX2NPLC 在单级同步系统中的应用(网友“肖岩”的文章)利用FX2NPLC+2DA 模块+ 变频器+ 增量型编码器（1000P/R 三相开路集电极型）可以方便 的在由两个不同的动力驱动的系统中实现同步。具体应用时根据所要实现的同步要求在合适的位置 安装主、从编码器，以方便主、从编码器信号比较，即在需同步的每个单位主、从编码器转1 圈。当安装好编码器以后，分别将主、从编码器的三相脉冲用双绞屏蔽线引到FX2NPLC 的6 个高速 计数器端子上。输入端子X0 作为速度检测（FNC56）的指定端口，X1~X5 分别对应 C236~C240 ； X1 C236 主编码器B 相码道脉冲（比较用）X2 C237 主编码器Z 相零点脉冲 X3 C238 从编码器A 相码道脉冲（比较用）X4 C239 从编码器Z 相零点脉冲 X5 C240 从编码器B 相码道脉冲（调整相位用）
在程序中，首先用速度检测指令（FNC56）检测主编码器在单位时间内的脉冲数，然后根据前级
速度推算后一级的速度给定值。同时用主、从编码器（C236、C238）的比较脉冲进行比较（C237、C239 分别用于复位C236、C238），将他们的差值乘以一定的系数放大以后在叠加 到速度给定值上（用以消除累积误差）。然后通过2DA 输出0~10V 电压到变频器的速度控制输入
端子上。此时即可实现主、从编码器的零点同步，由于机械零点与电气零点会不同步。此时就必须
调整相位即调整电气零点。在调整相位时，将C240 的设定值用数据寄存器设定为一定的值（数值
大小可调整），用零点脉冲首先复位调整相位用的高速计数器C240，再用C240 复位比较用的高
速计数器C238 即可。
网友liaoleo 的文章:变频器维修 变频器：
最近维修一台三菱A540-55K 变频器，是一位维修新手维修不好才拿到我们这里来，这台机本 来是坏了一个模块，换好模块后，这位新手想测量驱动是否正常，把模块触发线拨掉，结果一通电
就跳闸，检查后发现又烧掉一个模块！他想很久都弄不明白为什么会这样！原来IGBT 模块的触发
端在触发线拨掉后有可能留有小量电压，此时模块处于半导通状态，一通电就因短路而烧坏，GTR 模块没有这特性，才可这样测试！最近维修不少三菱A240-22K 变频器，都是坏模块！原因是保养 不好，如散热器尘多堵塞、电路板太脏、散热硅脂失效等，这变频器的输出模块（PM100CSM120）是一体化模块，就是坏一路也要整个换掉，维修价格高！好的模块也难找！如果你的变频器还没坏，则要多加小心保养！特别是这几天天气炎热！
最近维修一台安川616G5-55KW 变频器，损坏严重，其原来是有一个快熔断了（三相各有一个 快熔），电工可能是没有经验，没有检查模块是否有问题，又一时找不到快熔，就用一条铜线代替，开机后发出一声巨响，两个模块炸裂，吸收回路坏，推动板也无法维修，换新板，造成重大损失！
按我们经验，如果快熔断则模块大多有问题，但模块坏快熔不一定断！铜线代替快熔的做法我们
已见过不少次！
我们发现经常有人在把三菱A240-5.5KW 变频器换成A540-5.5KW 时把A540-5.5KW“N”线接 地！一送电变频器就发出巨响！变频器损坏严重！一方面是A540-5.5KW 的“N”线与A240-5.5KW 变频器的地线的位置相似！有的电工没看清楚就把地线接上去；有的电工则误认为“N”线就是地线！
请三菱变频器用户小心接线！
很多人打来电话问到外观一样的模块怎样测出其电流的大小，其实很简单，只要用电容表，测 出模块G-E 或C-E 结的电容量，电流大的电容量也大！注意要在同类型的模块中比较！今天有一位电工打来电话，说他在给变频器试机时发现变频器输出电压有1000 多伏（输入 380V），问是否是变频器故障？是否会烧电机？他还不明白变频器只会降压，不会升压！原来他是
用数字万用表测量，由于变频器输出电压是高频载波，普通没防干扰的数字表在这里测量是很不 准！
有此粗心的电工在给三菱A540 变频器的辅助电源（R1、T1）接线时没有拿掉短接片，结果在 把变频器烧掉后还弄不明白其道理，原来当短接片没拿掉时，变频器内部R 与R1、T 与T1 是已连
在一起，电工以为从R、T 引来两条线没有分别，结果把R 接到S1、T 接到R1，造成相间短路，由于R 与R1、T 与T1 的连线是通过电源板的中间层，结果把电源板烧掉，爆开成两层！一般情况
下没必要接辅助电源（R1、T1）！
有的维修新手在维修变频器时不懂利用假负载，一当驱动有故障，烧掉模块后就说模块质量不 好！假负载就是用一个几百欧的电阻（电灯炮也可以），串在主回路上，如有快熔就把它拿掉，装
上电阻；没有快熔则可在主回上任何地方断开，串上这电阻！这个电阻起到限流作用，当模块有
短路时也不会把模块烧掉，等开机后测量变频器输出正常，才把这假负载撤掉！
很多工厂供电是发电机发电，当发电机有故障时，输出高压电常把变频器及电子仪器烧坏！这种情况是我们经常见过的，去年深圳就有一家拉丝厂一次就坏了二十几台30KW 变频器，停产十
几天，造成重大损失，工厂在发电机搞了很多保护方法可效果不太明显！
后来我们想了一个被动的保护方法，就是在变频器或仪器的输入端的空气开关上加了压敏电阻（380V 用821K，220V471K），这样当有高压电时压敏就会短路，空气开关跳闸，保护了变频器，变频器故障率大大减小，压敏电阻很便宜，这个方法可说是花小钱办大事！FX2 系列PLC 构成电梯控制系统特性分析 电梯 2004-3-15 摘要；文中分析了电梯的负载特性，阐述了采用梯形加速曲线的电梯理想速度曲线，结合变频 器和PLC 的性能，论述了电梯控制系统的构成和工作特性。阐述了电梯速度曲线产生的方法，归纳
了由PLC 构成的控制系统软件设计的特点。
关键词：负载特性理想速度曲线控制系统软件设计
1.概述随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。
电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼
叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运
行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种
控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种
方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制
造微机控制装置成本较高；而PLC 可*性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可*等特
点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
2.电梯理想运行曲线根据大量的研究和实验表明,人可接受的最大加速度为am≤1.5m/s2, 加速度
变化率ρm≤3m/s3,电梯的理想运行曲线按加速度可划分为三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形
加速度曲线实现较为困难，而三角形曲线最大加速度和在启动及制动段的转折点处的加速度变化率
均大于梯形曲线，即+ρm 跳变到-ρm 或由-ρm 跳变到+ρm 的加速度变化率，故很少采用，因梯形曲
线容易实现并且有良好加速度变化率频繁指标，故被广泛采用，采用梯形加速度曲线电梯的理想运
行曲线如图1 所示：
智能变频器是为电梯的灵活调速、控制及高精度平层等要求而专门设计的电梯专用变频器，可配用
通用的三相异步电动机，并具有智能化软件、标准接口、菜单提示、输入电梯曲线及其它关键参数
等功能。其具有调试方便快捷，而且能自动实现单多层功能，并具有自动优化减速曲线的功能，由
其组成的调速系统的爬行时间少，平层距离短，不论是双绕组电动机，还是单绕组电动机均可适用，其最高设计速度可达4m/s，其独特的电脑监控软件，可选择串行接口实现输入/输出信号的无触点
控制。变频器构成的电梯系统，当变频器接收到控制器发出的呼梯方向信号，变频器依据设定的
速度及加速度值，启动电动机，达到最大速度后，匀速运行，在到达目的层的减速点时，控制器发
出切断高速度信号，变频器以设定的减速度将最大速度减至爬行速度，在减速运行过程中，变频器 的能够自动计算出减速点到平层点之间的距离，并计算出优化曲线，从而能够按优化曲线运行，使
低速爬行时间缩短至0.3s,在电梯的平层过程中变频器通过调整平层速度或制动斜坡来调整平层精
度。即当电梯停得太早时，变频器增大低速度值或减少制动斜坡值，反之则减少低速度值或增大制
动斜坡值，在电梯到距平层位置4—10cm 时，有平层开关自动断开低速信号，系统按优化曲线实现
高精度的平层，从而达到平层的准确可*。
3.电梯速度曲线电梯运行的舒适性取决于其运行过程中加速度a 和加速度变化率p 的大小，过大 的加速度或加速度变化率会造成乘客的不适感。同时，为保证电梯的运行效率，a、p 的值不宜过小。
能保证a、p 最佳取值的电梯运行曲线称为电梯的理想运行曲线。电梯运行的理想曲线应是抛物线-直线综合速度曲线，即电梯的加、减过程由抛物线和直线构成。电梯给定曲线是否理想，直接影响
实际的运行曲线。
3.1 速度曲线产生方法采用的FX2-64MR PLC，并考虑输入输出点要求增加了FX-8EYT、FX-16EYR、FX-8EYR 三个扩展模块和FX2-40AW 双绞线通信适配器，FX2-40AW 用于系统串行通 信。利用PLC 扩展功能模块D/A 模块实现速度理想曲线输出，事先将数字化的理想速度曲线存入
PLC 寄存器，程序运行时，通过查表方式写入D/A，由D/A 转换成模拟量后将速度理想曲线输出。3.2 加速给定曲线的产生8 位D/A 输出0～5V/0～10V，对应数字值为16 进制数00～FF，共255 级。若电梯加速时间在2.5～3 秒之间。按保守值计算，电梯加速过程中每次查表的时间间隔不宜超
过10ms。由于电梯逻辑控制部分程序最大，而PLC 运行采用周期扫描机制，因而采用通常的查 表方法，每次查表的指令时间间隔过长，不能满足给定曲线的精度要求。在PLC 运行过程中，其
CPU 与各设备之间的信息交换、用户程序的执行、信号采集、控制量的输出等操作都是按照固定的
顺序以循环扫描的方式进行的，每个循环都要对所有功能进行查询、判断和操作。这种顺序和格式
不能人为改变。通常一个扫描周期，基本要完成六个步骤的工作，包括运行监视、与编程器交换信
息、与数字处理器交换信息、与通讯处理器交换信息、执行用户程序和输入输出接口服务等。在一
个周期内，CPU 对整个用户程序只执行一遍。这种机制有其方便的一面，但实时性差。过长的扫描
时间，直接影响系统对信号响应的效果，在保证控制功能的前提下，最大限度地缩短CPU 的周期
扫描时间是一个很复杂的问题。一般只能从用户程序执行时间最短采取方法。电梯逻辑控制部分的
程序扫描时间已超过10ms，尽管采取了一些减少程序扫描时间的办法，但仍无法将扫描时间降到
10ms 以下。同时，制动段曲线采用按距离原则，每段距离到的响应时间也不宜超过10ms。为满足
系统的实时性要求，在速度曲线的产生方式中，采用中断方法，从而有效地克服了PLC 扫描机制的
限制。起动加速运行由定周期中断服务程序完成。这种中断不能由程序进行开关，一旦设定，就
一直按设定时间间隔循环中断，所以，起动运行条件需放在中断服务程序中，在不满足运行条件时，中断即返回。
3.3 减速制动曲线的产生为保证制动过程的完成，需在主程序中进行制动条件判断和减速点确定。
在减速点确定之前，电梯一直处于加速或稳速运行过程中。加速过程由固定周期中断完成，加速到
对应模式的最大值之后，加速程序运行条件不再满足，每次中断后，不再执行加速程序，直接从中
断返回。电梯以对应模式的最大值运行，在该模式减速点到后，产生高速计数中断，执行减速服务
程序。在该中断服务程序中修改计数器设定值的条件，保证下次中断执行。在PLC 的内部寄存器
中，减速曲线表的数值由大到小排列，每次中断都执行一次“表指针加1”操作，则下一次中断的查
表值将小于本次中断的查表值。门区和平层区的判断均由外部信号给出，以保证减速过程的可* 性。
4.电梯控制系统
4.1 电梯控制系统特性在电梯运行曲线中的启动段是关系到电梯运行舒适感指标的主要环节,而舒
适感又与加速度直接相关,根据控制理论,要使某个量按预定规律变化必须对其进行直接控制,对于电
梯控制系统来说,要使加速度按理想曲线变化就必须采用加速度反馈,根据电动机的力矩方程 式:M—MZ=ΔM=J（dn/dt），可见加速度的变化率反映了系统动态转距的变化，控制加速度就控制系
统的动态转距ΔM=M—MZ。故在此段采用加速度的时间控制原则，当启动上升段速度达到稳态值 的90%时，将系统由加速度控制切换到速度控制，因为在稳速段，速度为恒值控制波动较小，加速
度变化不大，且采用速度闭环控制可以使稳态速度保持一定的精度，为制动段的精确平层创造条件。
在系统的速度上升段和稳速段虽都采用PI 调节器控制，但两段的PI 参数是不同的，以提高系统的
动态响应指标。在系统的制动段，即要对减速度进行必要的控制，以保证舒适感，又要严格地按
电梯运行的速度和距离的关系来控制，以保证平层的精度。在系统的转速降至120r/min 之前，为了
使两者得到兼顾，采取以加速度对时间控制为主，同时根据在每一制动距离上实际转速与理论转速 的偏差来修正加速度给定曲线的方法。例如在距离平层点的某一距离L 处，速度应降为Vm/s，而
实际转速高为V′m/s，则说明所加的制动转距不够，因此计算出此处的给定减速度值-ag 后，使其再
加上一个负偏差ε，即使此处的减速度给定值修正为-（ag+ε）使给定减速度与实际速度负偏差加大，从而加大了制动转距，使速度很快降到标准值，当电动机的转速降到120r/min 以后，此时轿厢距
平层只有十几厘米，电梯的运行速度很低，为防止未到平层区就停车的现象出现，以使电梯能较快
地进入平层区，在此段采用比例调节，并采用时间优化控制，以保证电梯准确及时地进入平层区，以达到准确可*平层。
4.2 电梯控制构成由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和
轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控
制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，轿厢 的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC 的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近
开关用于检测系统的楼层信号。为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用LED 和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。为了提
高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求PLC 能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根
据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。为了电梯的运行安全，系统应设置可*的
故障保护和相应的显示。采用PLC 实现的电梯控制系统由以下几个主要部分构成。
4.2.1PLC 控制电路；PLC 接收来自操纵盘和每层呼梯的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井
道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC 在输出显示和监控信号的同
时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。
4.2.2 电流、速度双闭环电路；变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴
联接的旋转编码器，产生a、b 两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度 闭环。
4.2.3 位移控制电路；电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求安全可*外，还要求运行
平稳，乘坐舒适，停*准确。采用变频调速双环控制可基本满足要求，利用现有旋转编码器构成速
度环的同时，通过变频器的PG 卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC 的高
速计数输入端口，通过累计脉冲数，经式（1）计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。电梯位移h=SI 式 中I—累计脉冲数；S—脉冲当量；S=plD/(pr)（1）l—减速比；D—牵引轮直径；P—旋转编码器每
转对应的脉冲数； r—PG 卡分频比。
4.2.4 端站保护；当电梯定向上行时，上行方向继电器、快车辅助接触器、快车运行接触器、门锁继
电器、上行接触器均得电吸合，抱闸打开，电梯上行。当轿厢碰到上强迫换速开关时，PLC 内部锁
存继电器得电吸合，定时器Tim10、Tim11 开始定时，其定时的时间长短可视端站层距和梯速设定。
上强迫换速开关动作后，电梯由快车运行转为慢车运行，正常情况下，上行平层时电梯应停车。如
果轿厢未停而继续上行，当Tim10 设定值减到零时，其常闭点断开，慢车接触器和上行接触器失电，电梯停止运行。在骄厢碰到上强迫换速开关后，由于某些原因电梯未能转为慢车运行，及快车运行
接触器未能释放，当Tim11 设定值减到零时，其常闭点断开，快车运行接触器和上行接触器均失
电，电梯停止运行。因此，不管是慢车运行还是快车运行，只要上强迫换速开关发出信号，不论端
站其他保护开关是否动作，借助Tim10 和Tim11 均能使电梯停止运行，从而使电梯端站保护更加可 *。
当电梯需要下行，只要有了选梯指令，下行方向继电器得电其常开点闭合，锁存继电器被复位，Tim10 和Tim11 均失电，其常闭点闭合为电梯正常下行做好了准备。下端站的保护原理与上端站保护类似
不再重复。
4.2.5 楼层计数；楼层计数采用相对计数方式。运行前通过自学习方式，测出相应楼层高度脉冲数，对应17 层电梯分别存入16 个内存单元DM06～DM21。楼层计数器（CNT46）为一双向计数器，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行加1 或减1 计数。运行中，高速计数器累计值实
时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较，相等时发出楼层计数信号，上行加1，下行减1。为防止
计数器在计数脉冲高电平期间重复计数，采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。
4.2.6 快速换速；当高速计数器值与快速换速点对应的脉冲数相等时，若电梯处于快速运行且本层有
选层信号，发快速换速信号。若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层信号，则不发换速信号。
4.2.7 门区信号；当高速计数器CNT47 数值在门区所对应脉冲数范围内时，发门区信号。4.2.8 脉冲信号故障检测；脉冲信号的准确采集和传输在系统中显得尤为重要，为检测旋转编码器和
脉冲传输电路故障，设计了有无脉冲信号和错漏脉冲检测电路，通过实时检测确保系统正常运行。
为消除脉冲计数累计误差，在基站设置复位开关，接入PLC 高速计数器CNT47 的复位端。5.软件设计特点
5.1 采用优先级队列根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上
行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级队列
为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的
楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列。上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所
处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄
存器所构成的队列。控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供 了基础。
5.2 采用先进先出队列根据电梯的运行方向，将同向的优先级队列中的非零单元(有呼叫时此单元
为七零单元，无呼叫时则此单元为零)送入寄存器队列(先进先出队列FIFO)，利用先进先出读出指
令SFRDP 指令，将FIFO 第一个单元中的数据送入比较寄存器。
5.3 采用随机逻辑控制当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向 的呼叫信号(上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫请求时，相应寄存器为l，否则为
0)，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车：如果
不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。
该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。
5.4 采用软件显示系统利用行程判断楼层，并转化成BCD 码输出，通过硬件接口电路以LED 显 示。
5.5 对变频器的控制PLC 根据随机逻辑控制的要求，可向变频器发出正向运行、反向运行、减速
以及制动信号，再由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制电机。同时，当系统出现故障时，PLC 向变频器发出信号。
6.结束语采用MIC340 电梯专用变频器构成的电梯控制系统，可实现电梯控制的智能化，但由于 候梯和电梯轿内的人到达各层的人数是智能电梯无法确定的，即使采用AITP 人工智能系统，传输 的交通客流信息也是模糊的，为解决电梯这一垂直交通控制系统的两大不可知因素，需要我们在今
后的工作中去不断的研究和探索。
CC-Link 现场总线的通信初始化设置方法和应用比较分析 2004-3-15 CC-Link 现场总线是日本三菱电机公司主推的一种基于PLC 系统的现场总线，这是目前在世界现
场总线市场上唯一的源于亚洲、又占有一定市场份额的现场总线。它在实际工程中显示出强大的生
命力，特别是在制造业得到广泛的应用。在CC-Link 现场总线的应用过程中，最为重要的一部分 便是对系统进行通信初始化设置。目前CC-Link 通信初始化设置的方法有三种，本文将对这三种不
同的初始化设置方法进行比较和分析，以期寻求在不同的情况下如何来选择最简单有效的通信初始
化设置方法。这对CC-Link 现场总线在实际工程中的使用具有重要的现实意义，一则为设计人员在
保证设计质量的前提下减少工作量和节省时间，二则也试图探索一下是否可以进一步发挥和挖掘
CC-Link 的潜力。实验系统简述为了便于比较通信初始化设置方法，我们首先在实验室中建 立了这样一个小型的CC-Link 现场总线系统.整个系统的配置如图1 所示。图1 系统配置
在硬件连接设置无误之后，就可开始进行通信初始化设置。三种设置方法的使用
图2 通信初始化程序的流程
首先采用的是最基本的方法,即通过编程来设置通信初始化参数。编制通信初始化程序的流程如图2 所示。首先在参数设定部分，将整个系统连接的模块数，重试次数，自动返回模块数以及当CPU 瘫痪时的运行规定（停止）以及各站的信息写入到存储器相应的地址中。在执行刷新指令之后缓冲
存储器内的参数送入内部寄存区，从而启动数据链接。如果缓冲存储器内参数能正常启动数据链接，这说明通信参数设置无误，这时就可通过寄存指令将参数寄存到E²PROM。这是因为一旦断 电内部寄存区的参数是不会保存的，而E²PROM 中的参数即使断电仍然保存。同时通信参数
必须一次性地写入E²PROM，即仅在初始化时才予以执行。此后CPU 运行就通过将
E²PROM 内的参数送入内部寄存区去启动数据链接。值得注意的是，如果通信参数设置有误
（如参数与系统所采用的硬件不一致，或参数与硬件上的设置不一致），数据链接将无法正常启动，但通常并不显示何处出错，要纠正只有*自己细心而又耐心地检查，别无它法。反过来，如果通信
参数设置正确而硬件上的设置有错，CC-Link 通信控制组件会提供出错信息，一般可通过编程软件
包的诊断功能发现错误的类型和错在哪里。第二种通信初试化设置的方法是使用CC-Link 通信 配置的组态软件GX-Configurator for CC-Link。该组态软件可以对A 系列和QnA 系列的PLC 进 行组态，实现通信参数的设置。整个组态的过程十分简单，在选择好主站型号之后就可以进行主
站的设置，此后再陆续添加所连接的从站，并进行从站的设置，包括从站的型号和其所占用站的个
数。最后组态完成的画面如图3 所示。
在组态过程中的各个模块的基本信息都会显示在组态完成的画面上，整个画面简单直观，系统配置
一目了然。然而在组态完成后启动数据链接时出现了问题。图3 组态完成画面
当选择“Download master parameter file”之后，弹出一对话框，要求选择是将参数写到 E²PROM 还是缓冲存储器。无论选择其中任何一种，软件都会提示“是否现在执行数据链接?”，如果选择“是”，各站点的LED 灯指示正常。然而当把此时运行正常的PLC 复位后重新运行，各站
点均出错。这种情况说明组态文件并未能真正写入到E²PROM 中，也就是说该组态软件并不
具备将参数写入E²PROM 这部分功能。因此在这种情况下为了能使用E²PROM 启动数 据链接，就必须在主站中再写入“参数寄存到E²PROM”这段程序，*组态和编程共同作用来正
常启动数据链接。显而易见，这种方法是利用组态软件包设置通信参数，再利用编程将这些参数写
E²PROM，这才得以完成数据链接所必须的最后步骤。当然这在实际使用时会带来某些不便，但它毕竟可以省略将通信参数写入缓冲寄存区的一段程序，在这个意义上也给CC-Link 的使用者带
来许多便利。最后一种方法是通过CC-Link 网络参数来实现通信参数设定。由于这是小Q 系列的
PLC 新增的功能，而A 系列和QnA 系列PLC 并不具备这项功能。因而在进行这种设置方法的实验
就必须将原先使用的主站模块换成Q 系列的PLC。整个设置的过程相当方便。只要在GPPW 软 件的网络配置菜单中，设置相应的网络参数，远程I/O 信号就可自动刷新到CPU 内存，还能自动设
置CC-Link 远程元件的初始参数。如下图所示。如果整个CC-Link 现场总线系统是由小Q 系列和
个远程I/O 模块构成的，甚至不须设置网络参数即可自动完成通信设置的初试化。比较和分析
在使用过这三种不同的方法之后，对它们的优点和弊端都有了一个更为全面地认识和理解。编制
传统的梯形图顺控程序来设置通信参数最为复杂，编程时耗费的时间长。并且在调试时一旦发现错
误，就需要一条条指令校对，寻找出错误所在，因此有着很大的工作量。然而它仍然有着其他方法
所没有的优势。首先，在编完整个设置的程序之后就能非常清晰的了解整个设置过程，掌握PLC 是如何运作，启动数据链接的。其次，整个编程的思路非常清晰，而且要编制正确的程序必须建立
在熟练的掌握各种软元件的使用条件的基础之上，因而在这个过程中能够对各个软元件的功能，接
通条件都能有非常好的理解，并能熟练使用。对初学且有志牢固掌握CC-Link 通信设计者最好从这 里入手。
采用的组态软件进行设置的最大的优势就在于简单直观，在画面上能够明了地看到整个系统的配
置，包括主站所连接的从站个数，各从站的规格和性能，一目了然。而且一旦发生错误或是要更改
参数，都能够很快地完成，节省了很多时间和工作量。然而它也有一个最大的缺陷，就是无法将参
数寄存到E²PROM 中，在复位之后，刚写入的组态内容将不复存在。倘若在实际的应用中，现场的情况错综复杂，会遇到很多预想不到的问题，如果中途需要复位，那么组态软件将无能为力，必需重新设置再写入，这样会影响工作进度。因此，在这种情况下采用组态软件，并辅以将通信参
数从缓冲积存区写入E²PROM 的程序，就能完成整个系统的初始化设置。此外，组态软件目
前还不支持小Q 系列的PLC。最后，利用网络参数设置的方法简单有效，只要按规定填写一定量 的参数之后就能够很好的取代繁冗复杂的顺控程序。在发生错误或是需要修改参数时，同组态软件
一样，也能很快地完成，减少设置时间。然而它的不足之处，在于设置过程中跳过了很多重要的细
节，从而无法真正掌握PLC 的内部的运作过程，比较抽象。例如在填写了众多参数之后，虽然各站 的数据链路能正常执行，但是却无法理解这些参数之间是如何联系的，如何作用的，如何使得各站 的数据链接得以正常完成。
小结总之，三种方法各有千秋，适用于在不同的目的和不同的情况下（譬如不同的PLC 系列）供
使用者灵活选用。如果旨在清晰地了解PLC 内部的运作，可以用编程的方法；如果旨在节省设计人
员的工作量，减少设计调试时间，可以用网络参数的方法。组态软件的方法可以算是这两种的结合。
在实际的应用中，通过网络参数来进行通信初始化设置的方法不失为一种最为优越的方法，方便、可*、功能全面这三点就已经很好的满足了系统的需求，缩短了CC-Link 现场总线在应用于各种不
同的工控场合时设计和调试的时间，降低了工作的难度，更方便了以后的故障检修和维护。遗憾的
关键词：PLC,变频器,皮带输送与分拣系统
0 引言
21世纪, 随着工业自动化、信息化、规模化发展, 产品和商品种类大幅增加, 对分拣系统提出更高要求。传统的分拣系统由于信息化和自动化程度较低, 分拣过程繁琐、效率低下、成本较高, 已难以适应和满足大规模生产和现代物流业发展需求。大量研究表明, 物流中心的分拣作业时间一般占到物流中心作业时间的60%以上, 而分拣成本也占到整个物流成本的40%[1]。目前, 国内分拣系统大多采用继电器控制, 数字化程度很低、故障率高, 造成物流成本居高不下[2]。为了降低成本, 提高市场竞争力, 一些企业开始引进效率更高的分拣系统, 尤其是对信息化和自动化程度较高的分拣系统的需求紧迫。
针对上述问题和社会发展需求, 本文利用PLC作为主控制器, 结合气动装置、传感器检测等技术进行皮带输送与分拣系统的硬件设计和软件设计, 实现分拣系统的高度机械化、自动化。该系统能够连续、大批量地分拣货物, 具有分拣速度快、误差率小、劳动强度低的特点, 对提高整体生产效率、加快商品流转速度、节约人力成本、提升经济效益具有重要作用[3]。
1 系统总体设计
1.1 系统结构设计
皮带输送与分拣系统结构如图1所示。它包括皮带输送线、旋转气缸、分拣料槽、三相异步电动机、磁性传感器、光纤传感器及电磁阀等。其主要功能是实现对物料的输送、分拣。
1.2 系统工作原理及功能
当入料口检测到物料时, 三相交流异步电机正转带动皮带开始输送工件, 料槽1电感式传感器检测金属物料, 有金属物料经过时推料气缸动作, 将金属物料推入1号料槽;料槽2光纤传感器检测白色物料, 有白色物料经过时旋转气缸动作, 将白色物料导入2号料槽;当物料为黑色物料时直接导入3号料槽。具体工作流程如图2所示。
2 系统硬件设计
2.1 PLC控制模块
PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、维护方便等特点［４］。西门子PLC由于具有高的可靠性、丰富的指令集、强大的通讯能力和丰富的扩展模块等优点, 特别适合各种场合的检测、监控。因此, 本文选用西门子S7-200系列的CPU226CN作为控制器, 结合扩展模块EM222用于皮带输送与分拣系统的控制。系统硬件接线图如图3所示。
2.2 变频器模块与PLC连接
采用西门子MM420变频器, 三相380V供电, 输出功率0.75kW。由PLC控制变频器带动三相异步电机运行实现皮带输送功能, 使得皮带上有工件时, 电机才运行;工件输送到位即刻停止。试验结果表明, 采用变频器调速, 使电机加减速时间缩短, 运行更平稳, 节能效果更显著, 设备效率也大大提高, 设备维护维修费用明显降低, 经济效益提高［５］。
2.3 气动控制模块
气动控制系统是该工作单元的执行机构, 通过PLC控制实现各执行机构的逻辑控制功能。气动控制原理见图4。图4中, 由单向电控气阀控制, 使推料气缸将物料推入料槽。在检测到有白色物料时, 导料气缸将导料块旋转到相应的位置。
3 系统软件设计
3.1 I/O口分配
皮带输送与分拣系统PLC控制的I/O端口分配如表1所示。
3.2 程序设计
皮带输送与分拣系统软件控制流程图如图5所示。
4 结语
本文详细介绍皮带输送与分拣系统的总体结构、硬件设计和软件设计。重点阐述采用西门子S7-200系列的CPU226CN和EM222扩展模块作为控制器, 启动变频器控制三相异步电动机驱动传送带转动完成物料的输送, 通过不同的传感器检测辨识物料类型, 通过相应的气缸动作把物料送入不同的分拣槽, 实现物料自动分拣任务。通过应用表明, 本文设计的皮带输送与分拣系统采用变频器控制异步电动机, 能实现分拣系统对物料的分拣, 而且系统更省电、节能、安全可靠［６］。该系统能实现高度机械化、自动化, 可提高整体生产效率、节约人力成本、提高经济效益。
本系统以皮带输送与分拣系统为研究对象, 其方法、原理和技术可扩展到烟草加工、食品加工、配送中心、产品包装等行业, 具有一定的工程实际意义和实用价值, 具有广阔的应用前景。
参考文献
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[2]张玲莉.基于PLC控制的自动识别分拣系统设计[J].自动化技术与应用, 2010, 29 (5) :110-111.
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[4]王强, 张明珠.材料自动分拣系统中的PLC应用研究[J].首都师范大学学报 (自然科学版) , 2011, 32 (6) :5-8.
[5]张道松.变频器节能探析[J].科技传播, 2012 (3) :74.
本书有以下特点：
1、内容覆盖面上，书中内容包括PLC应用、中断应用、模拟量扩展模块应用、变频器和触摸屏的应用。
2、贯穿在动手中学习的方法，本书是理论与实践一体化的教材，有电路、指令和程序都有相应的操作内容，经过编写程序——上机理论——修改——通过的实践过程，使读者能较快掌握PLC、变频器和触摸屏应用技术。
3、内容新颖，书中介绍的PLC、变频器和触摸屏都是目前国内常用的较强型号。
通过学习本书进一步理解项目教学方法坚持的是“以行为为导向，以能力为本位”的职业教育发展方向，主张围绕项目学习知识，强调学习知识的有效性和应用能力。尝试教育教学法倡导先试后导，先练后讲，在尝试中发现问题，带着问题学，学习目的明确，课提高学生分析问题的能力。其中，根据职业学校机电专业学生特点和电气安装与维修专业中PLC专业教学的特点，我们必须要改变以往“弦理论，后实践”的教学模式，采用项目教学方法和学生先尝试操作实践，教师在进行对应理论指导，既让学生先搞清楚“做什么”然后在学习“怎么做”。真正让学生手动、脑动，获得技能与理论知识的丰收而全面提升学生的综合职业能力，为学生的可持续发展做充分的铺垫。
下面是我学习本书结合自己实践的教学经验设计的一个教学案例以供大家参考。
一、项目教学法在三菱PLC控制三项异步电动机正反转为例来说的项目教学法在PLC教学的应用中
（一）組建合作学习小组
在教师的指导下，按照学生实际性能把全班同学分成几个小组或者按照同学们的自由组合分成几个小组，对每个小组的每个同学给予明确的分工，各负其责，严格小组课堂纪律，以及做工时间性。同时，每个小组长由教师选定，并进行先指导，在学习过程中尊敬指导员。
（二）明确项目
第一步和学生观看运料小车的左右运动第二步、电动机正反转控制电路实物展示并进行功能演示。在演示的过程中让学生了解PLC的作用及本次实训课的实训目标——完成PLC控制三项异步电动机正反转电路安装调试。通过实物展示让学生尽快进入状态，为下一步操作做好充分准备。
（三）使用三菱PX软件编程及调试
这一环节是PLC实训课的重点，也是难点。PLC采用了三菱FX2N系列程序采用梯形图，有教师先提供。采用三菱MELSOFT应用程序绘制梯形图，变换后导线导入PLC。开始时可先由老师指导部分优秀学生操作，等部分优秀学生基本掌握以后在由他们指导其他学生。（图略）
输入电源后进行调试，调试时用指示灯代替接触器线圈，并如下图接线，正常情况下按下正传启动按钮SB2，指示灯L2亮；按下停止按钮SB1，指示灯L2灭；再按下反转按钮SB3时，指示灯L1亮；按下停止按钮SB1，指示灯L1灭。如果出现问题有学生自行分析解决，教师可适当提示。（图略）
在学生尝试操作中通常会出现如下状况：按下启动SB2，指示灯L2不亮，则检查正转梯形图中常闭触点X1、X2、Y1是否变成常开或者字母标注是否错误。按下停止按钮SB1，指示灯不灭，则检查图中X2常闭触点是否变成常开或者字母下标注是否错误。按下启动按钮SB3，指示灯L1不亮，则检查正转梯形图中常闭触点X0、X2、Y0是否变成常开或者字母标注是否错误。按下启动按钮SB1或SB2，指示灯L2或L1亮，但松开按钮灯就灭，则检查并联常开触点Y0或Y1字母标注是否错误。
根据任务报告要求，要求学生将调试结果及体会填入任务报告中，在变成输入与调试过程中，老师可以请小组内动手能力强的同学帮助动手能力相对较差的同学，这有利于培养学生的合作意识和团队合作能力。
1、动手操作实施控制电路接线
第一步、通过对照实物图识别低压电器及符号和作用，并填入任务表格中。第二步、通过电路图了解电路的结构和组成，清楚各电器元件符号及它们之间的连接关系，并掌握如何使用进行下图所示正反转接线。（图略）
通过学习自己查资料及相互讨论提问等方法，让学生了解安全操作教程，电路由哪些器件组成？如何进行接线等等。最后教师可适当提示和补充让学生在动手操作前对所要安装的PLC控制电动机正反转电路有初步的认识和了解。
控制要求：
（1）有两台水泵，按设计要求一台运行，一台备用，自动运行时泵运行累计100小时轮换一次，手动时不切换。
（2）两台水泵分别由m1、m2电动机拖动，电动机同步转速为3000转/min，由km1、km2控制。（3）切换后起动和停电后起动须5s报警，运行异常可自动切换到备用泵，并报警。（4）采用plc的pid调节指令。
（5）变频器（使用三菱fr-a540）采用plc的特殊功能单元fx0n-3a的模拟输出，调节电动机的转速。（6）水压在0～10kg可调，通过触摸屏（使用三菱f940）输入调节。
（7）触摸屏可以显示设定水压、实际水压、水泵的运行时间、转速、报警信号等。（8）变频器的其余参数自行设定。
软件设计：
1．fx2n-48mrplc 的i/o分配：根据控制要求及i/o分配，其系统接线图如图所示。
plc输入，x1：1号泵水流开关；x2：2号泵水流开关；x3：过压保护。
plc输出，y1：km1；y2：km2；y4：报警器；10：变频器stf。
2．触摸屏画面设：根据控制要求及i/o分配，制作触摸屏画面。
触摸屏输入：m500：自动起动。m100：手动1号泵。m101：手动2号泵。m102：停止。m103：运行时间复位。m104：清除报警。d300：水压设定。
触摸屏输出：y0：1号泵运行指示。y1：2号泵运行指示。t20：1号泵故障。t21：2号泵故障。d101：当前水压。d502：泵累计运行的时间。d102：电动机的转速。
3.plc的程序：根据控制要求，画出fx2n-48mr的程序梯形图、plc程序如下图所示。
此主题相关图片如下，点击图片看大图：
plc的程序简述：plc得电后，通过程序把模块中的摸拟量压力信号转化成压力数字量(d160)，将压力的数据寄存器d160的值除以25以校正压力的实际值(由特殊功能模拟模块fx0n-3a的资料可知：因0-10kg对应的是数值是0-250，所以压力与数值的关系是1：25)。在该系统中我们规定了电动机同步转速为3000转/min，所以同步转速的设定低于3000转/min对电机的保护是有好处的。这里我们把转速设定为不能超过1250转/min，则数值与通过pid程序运算的mv（输出）值d150（即电动机转速量）的关系为1：5(由特殊功能模拟模块fx0n-3a的资料可知：因数值是0-250对应的是0-1250转/min，则数值与转速的关系是1：5)。所以电动机的转速实际值校正数d102=d150×5÷10（其中除以10是因为所有实数参与pid的sv设定值>d500，pv当前值>d160，运算都是以1000%加入的。所以要得到mv输出值>d150的实际数值需要除以10）。因该系统中电机的转速是与压力成正比的,转速加大;压力也加大!（这里要注意：动作方向【s3】+1,当前值pv，d500设定值sv，d160；即bit=1，选择逆动作）所以将压力数字量寄存器d160用于pid程序的pv（当前）数字量做为时刻检查管内的当前压力状况。
4．变频器设置：
（1）上限频率pr1=50hz；（2）下限频率pr2=30hz；（3）基底频率pr3=50hz；（4）加速时间pr7=3s；（5）减速时间pr8=3s；（6）电子过电流保护pr9=电动机的额定电流；（7）起动频率pr13=10hz；（8）du面板的第三监视功能为变频繁器的输出功率pr5=14；（9）智能模式选择为节能模式pr60=4；（10）设定端子2～5间的频率设定为电压信号0～10v，pr73=0；（11）允许所有参数的读/写pr160=0；（12）操作模式选择（外部运行）pr79=2；（13）其他设置为默认值。
5.系统调试：
（1）将触摸屏rs232接口与计算机连接，将触摸屏rs422接口与plc编程接口连接，编写好fx0n-3a偏移/增益调整程序，连接好fx0n-3a i/o电路，通过gain和offset调整偏移/增益。（2）按图设计好触摸屏画面，并设置好各控件的属性，按图所示编写好plc程序，并传送到触摸屏和plc。（3）将plc运行开关保持off，程序设定为监视状态，按触摸屏上的按钮，观察程序触点动作情况，如动作不正确，检查触摸屏属性设置和程序是否对应。（4）系统时间应正确显示。
（5）改变触摸屏输入寄存器值，观察程序对应寄存器的值变化。（6）按图连接好plc的i/o线路和变频器的控制电路及主电路。（7）将plc运行开关保持on，设定水压调整为3kg。
（8）按手动起动，设备应正常起动，观察各设备运行是否正常，变频器输出频率是否相对平稳，实际水压与设定的偏差。
[摘要]本文首先分析牵引机的功能及动作循环过程，采用plc和伺服电动机作为控制方案;然后做出部件的电气原理图，分析需要控制的部件，根据需要控制的部件具体分析控制的相关部位，并确定出控制所需的输入、输出点数，由输入、输出点数选择plc的型号，分配输入、输出通道;接着设计系统的控制方式，由系统的控制方案设计出控制流程图;最后，完成程序设计的硬件连接和程序设计。
[关键词]控制水平连铸机 牵引机 变频器 伺服电动机 压轮 选型 预置
正文
在铸铜水平连铸生产线中，牵引机是水平连铸驱动系统的被控对象，其性能的好坏直接关系到整个连铸系统能否正常运转。本文将pcl应用于控制水平连铸机牵引机系统，以完成铸铜棒生产中最关键的一环――拉坯。
一、牵引机控制系统概述
牵引机是水平连铸技术的关键设备之一，必须实现精确并 可重复的运动，而且将这些运动丝毫不走样地传递给铸坯，因此它的工作特性直接影响着连铸的工艺水平，并影响着连铸坯的产品质量。
水平连铸牵引机控制系统由系统的控制装置、电动机、减速机、压轮、牵引轮和机座等组成。
水平连铸对牵引系统有两个方面的要求：工艺要求和设备要求。
二、牵引机控制系统功能说明
水平连铸牵引机控制系统的工作原理是：在开始时牵引机引锭杆堵住结晶器的出口，使铜水在结晶器内与引锭杆前端的引锭头凝结在一起。上牵引轮是被动轮，也叫压轮，起到压紧作用;下牵引轮作为主动轮与联轴器相连接，起到牵引作用。在保温炉结晶器中凝固成形的铸铜帮材，通过牵引轮的转动，靠摩擦力拉拔出来，铸坯向前运行。然后通过对下牵引轮的反推和牵引，以及反推牵引停顿凝固，制造出表面光滑、直径均匀的金属棒。根据水平连铸拉坯理论，牵引系统采用非连续的拉坯方式，具体的拉坯方式动作为推―停―拉―停。其中，设定每次反推时间为t1，推停时间为t2，引拉时间为t3，引停时间为t4。
根据铸铜凝固的特点及连铸生产的过程要求，牵引机拖动控制系统的功能可以归纳为以下两个方面。
1.速度给定控制
2.拉停比及周期控制
三、omron plc控制变频器控制系统的设计
水平连铸牵引机驱动控制系统采用的是开环控制方案。水平连铸牵引机伺服驱动控制系统的设备主要包括：plc、变频器、电动机、减速机和牵引辊等。
1.plc控制部分的设计
(1)plc型号的选择
plc、信号输入元件、输出执行器件和显示器件构成一个plc控制系统，其中输入/输出接口电路依据其电气性质的`不同又分为开关量、模拟量和数字量。plc控制系统的设计包括这些器件的选取和连接等。一个输入信号进入plc后在plc内部可以被多处使用，而且还可以获得其常开、常闭和延时等各种形式的触点，因此，信号输入器件只要有一个触点即可。对于输出器件而言，应尽量选取相同电源电压且工作电流较小的器件。
因此，该系统共有9个输入点，7个输出点，逻辑关系较为清楚，且输入/输出信号只有正转频率和反转频率输出为模拟量。应选用plc中的小型机，同时考虑留有一定的裕量。选用ormon cp1h型小型plc，它可以通过usb接口与上位机通信，采用梯形图配功能块的结构文本语言编程，多任务的编程模式，易于连网，拥有多路高速计数与多轴脉冲输出。选用cp1h-xa40dr-a。此plc输入/输出单元的具体规格是：输入点包括0通道0.00-0.11位共12点，1通道1.00-1.11位共12点;输出点包括100通道100.00-100.07位共8点，101通道101.00-101.07位共8点。此外，对于xa型的cp1h类型plc，其模拟量输出单元的主要功能是将指定的数字量转化为标准的电压信号或电流信号。
(2)plc编程软件
本设计使用7.3版本的cx-p作为开发软件，在离线状态下进行编程。
(3)plc的程序设计
铸铜水平连铸是一个典型的顺序控制系统，牵引机的两对相互平行的辊筒将型材以一定的牵引周期从保温炉中拉出，然后按照设定的牵引力方式进行循环牵引。
首先将自动/手动转换开关切换到自动运行状态，接着按下启动按钮置输入节点0.01为on，反转继电器w1.01动作，电动机启动，开始反推牵引，持续时间为t1，当达到设定的反推
间后，反推停止，继电器w3.01动作，电动机停止且持续时间t2;反推停止时间满足要求后，正转继电器w4.00动作，电动机开始正转牵引，时间为t3，当达到t3时，正转停止，继电器w4.01动作，电动机停止t4。引停阶段结束后，下一个循环继电器w2.05动作，进入新的牵引周期。如果牵引过程中按下暂停按钮，则牵引机直接停止工作;如果牵引过程中出现事故报警，则声光报警器报警，牵引机亦停止工作。
2.变频器的设计
(1)变频器的选型和预置
所选变频器为艾默生td3000系列变频器，输入端的标志为r、s、t,接电源进线;输出端的标志为u、v、w，接电动机;外接频率给定端ai1、ai3为0-+10伏的电压信号给定端;ai2为0-10v电压信号或0-20ma电流信号给定端;fwd为正转控制端，rev为反转控制端。
为了使变频器按照预先设计的方式进行工作，要对其进行控制方式预置，升降速功能预置，电动机铭牌数据输入及电动机自动测试功能预置。
(2)plc与变频器的连线
因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证plc不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪声而出现故障，将变频器与plc相连接时应该注意以下几个方面。
①同一操作柜中同时安装有变频器和plc时，应尽可能隔离开与变频器有关的电线和与plc有关的电线。
②当提供的电源稳定性不佳时，在plc的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声的专用变压器等，以保证plc获得可靠、稳定的供电电源。另外，为确保系统的稳健性，在变频器一侧有必要采取相应的措施。
③按规定的接线标准和接地条件对plc进行接地屏蔽处理，同时应注意避免使用使plc和变频器使用共同的接地线，且接地时对二者进行隔离处理。
④对提高抗噪声干扰的水平，建议在电气连接复杂的环境中使用屏蔽线和双绞线。
张雷雷
南山纺织服饰有限公司
摘要：随着社会主义市场的经济发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术·控制技术以及通讯技术，设计高性能·高节能·能适应不同领域的恒压供水系统成为必然的趋势。
本论文采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输。本论文的变频恒压供水系统以再国内许多实际的供水控制系统中得到应用，并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。经实践证明该系统具有高度的可靠性和实时行，极大地提高了供水的质量，并且节省了人力，具有明显的经济效益和社会效益。
关键字：恒压供水：变频调速：PLC：泵切换
随着电力技术的发展，以变频调速为核心的智能供水系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，启动平稳，启动电流可限制在额定电流以内，从而避免了启动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可以延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除启动和挺及时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。
PLC变频恒压供水系统是以PLC为控制核心，由PLC控制器、变频调速器、压力传感器等其他电控设备以及4台水泵组成，如图1.1所示
图1.1 变频调速恒压供水控制系统的原理图
其工作过程：设定一个水压值后，根据变频恒压供水原理，利用安装在供水管网上的压力传感器，连续采集供水管网中的水压及水压变化率信号，并将水压信号转换为电信号送入PLC，PLC根据实际水压值与设定水压值进行比较和经PID运算，并将运算结果转换为电信号，输出送到变频器的信号给定端，变频器根据给定信号，调节水泵的电源频率，从而调整水泵的转速，以维持供水管网中水压值在设定的水压范围内。当变频器频率到达最或大最小时，由PLC控制加泵或减泵实现恒压供水，从而达到恒压供水的目的。我公司在2009年11月份正式启用了该系统，并从中受益。本文介绍基于PLC变频调速恒压供水的设计
我公司水处理车间担负了南山纺织服饰有限公司下属单位和附属单位的工业及生活消防用水的任务。包括4台22KW的工业用水水泵和2台11KW的应急不压水泵。1.控制要求
1）.水泵能自动变频软启动，四台水泵自动变频软启动，并根据用水量的大小自动调节水泵的台数。四台水泵自动轮换变频运行，工作泵故障时备用泵自动投入，可转换自动或人工手动开·停机。2）.设备具有缺相、欠压、过压、短路、过载等多种电气保护功能，具有相许保护防止水泵反转抽空，并具有缺水保护及水位恢复开机功能。且有设备工作、停机、报警指示。2.PLC及变频器控制电路 2.1）.供水系统主电路
该系统有四台水泵，如图2.1所示，合上空气开关（QS）后，当交流接触器KM1、KM3、KM5、KM7主触点闭合时，水泵为工频运行；当KM2、KM4、KM6、KM8主触点闭合时，水泵为变频运行。四个热继电器FR1、FR2、FR3、FR4分别对四台电动机进行保护，避免电动机在过载时可能产生的过热损坏。
图2.1恒压供水的主电路
2.2）.供水系统的控制电路
如图2.2所示，Y0、Y7为PLC输出软继电器触点，其中Y0、Y2、Y4、Y6控制变频运行电路；Y1、Y3、Y5、Y7控制工频电路。SAC为转换开关，实现手动、自动控制切换。当SAC切在手动位时，通过1#SB24#SB2按钮分别启动四台水泵工频运行；当SAC在自动位时，由PLC控制水泵进行变频或工频状态的启动、切换、停止运行。
图2.2恒压供水系统的控制电路
1KA为缺水保护电路的中间继电器触点，当水池缺水或水位不足时，配合缺水保护装置断开控制电路，切断主电路，实现缺水保护作用。2.3）.缺水保护电路
当水池缺水或水位不足时，若不及时切断电源就会损坏水泵，甚至发生事故。如图2.3所示。利用液位继电器等装置时刻检测水池里的水位，经电路转换及处理后对控制回路电源进行控制。水池水位正常时，控制回路电源接通，系统正常工作。水池缺水或水位不足时，液位继电器1K释放，系统报警、指示灯亮并通过1KA切断系统控制电路和主电路，水泵停止。水位正常后，液位继电器1K吸合，重新启动系统。
图2.3缺水保护电路 2.4）.缺相相序保护电路
图2.4缺相相序保护电路
水泵工作在三相交流电，电源发生缺相时，电动机中某一相无电流，而另外两相电流会增大，容易烧坏电动机；另外，为了避免电源相序相反，电动机反转水泵抽空的现象，设置了缺相相序保护电路，如图2.4所示。采用缺相相序保护电路继电器KP接在主电路电源进线空气开关之后，三项正常时，KP得电吸合，控制电路中KP的1-2触点吸合，接通PLC控制电路。反之，缺相或反相时，KP的1-2触点断开，会切断PLC控制电路，系统停止工作，缺相相序保护指示灯亮。
2.5）.硬件接线图
图2.5 硬件原理图
该系统的硬件连接图即PLC和系统的各个硬件的接线。由于PLC所输出的信号是数字信号，不能被变频器所识别，所以我们在他们之间加了个模拟量输入输出模块FXON-3A。其功能：该模块具有2路模拟量输入（0-10V直流或4-20mA直流）通道和1路模拟量输出通道。其输入通道数字分辨率为8位，A/D的转换时间为100us,在模拟与数字信号之间采用光电隔离，占用8个I/O点。2.6）.变频器频率（速度）的设定及PID 1.最高频率：水泵属于平方率负载，当转速超过额定转速时，转速将按平方规律增加，导致电动机严重过载。因此，变频器的工作频率是不允许超过额定频率的，其最高频率只能与额定频率相等，即Fmax=Fn=50HZ。
2.上限频率：一般来说，上限频率以等于额定频率为宜。但有时也可以预置得略低一些，变频器内部有转差补偿功能，同在50HZ的情况下，水泵在变频运行时的实际转速要高于工频运行时的转速，从而增大了水泵和电机的负载；变频调速系统在50HZ下运行时，还不如直接在工频下运行，可以减少变频器本身的损失。因此，将上限频率预置为49HZ或49.5HZ是适宜的。
3.下限频率：在供水系统中，转速降低，会出现水泵的全扬程小于实际扬程，形成水泵“空转”的现象。所以，下限频率预置为25-30HZ 4.启动频率:水泵在启动时，如果从0HZ开始启动，水泵基本没有压力输出，为调节时间，应预置启动频率值为15-20HZ，及设置变频器PID输出值的下限为最大值的30%-40%。
变频器利用PID控制器将被控对象的传感等检测到控制量（反馈信号），将其与目标值（流量、压力等设定值）进行比较，再有PLC控制变频器输出。如图2.60若有偏差，则通过此功能的控制动作是偏差为零，也就是是反馈量与目标值保持一致，从而达到好好的调速作用。
图2.6 PID控制器接线图 2.7 PLC在系统中的控制
根据变频恒压供水原理，利用安装在供水管网上的压力传感器，连续采集供水管网中的水压及水压变化率信号，并将水压信号转换为电信号送入PLC，PLC根据实际水压值与设定水压值进行比较和经PID运算，并将运算结果转换为电信号，输出送到变频器的信号给定端，变频器根据给定信号，调节水泵的电源频率，从而调整水泵的转速，以维持供水管网中水压值在设定的水压范围内。当变频器频率到达最或大最小时，由PLC控制加泵或减泵实现恒压供水，PLC在系统中起主导作用是控制交流接触器组近进行工频-交频的切换和水泵工作数量的调整。如图2.7
系统运行之后，在自动运行方式下开始启动运行时，首先检测水池水位，若水池水位符合设定水位要求，1#变频交流接触器吸合，电机与变频器连通，变频器输出频率从0HZ开始上升，此时压力传感器检测压力信号反馈到PLC，由PLC经PID运算后控制变频器的频率输出；如压力不够，则频率上升至50HZ,延时一定时间后，将1#水泵切换为工频，2#水泵变频交流接触器吸合，变频启动#水泵，频率逐渐上升，直至出水压力达到设定压力，以此类推增加水泵。
如用水量减少，出水压力超过设定压力，则PLC控制变频器降低输出频率，减少出水量来稳定出水压力。若变频器输出频率低于某一设定值，而出水压力仍高于设定压力值时，PLC开始计时，若在一定时间内，出水压力降低到设定压力，PLC放弃计时，继续变频调速运行；若子一定时间，内压力仍高于设定值，根据先停机的原则，PLC将停止正在运行的水泵中运行时间最长的工频泵，直至出水压力达到设定值。若系统中只有一台水泵变频运行且连续一段时间频率低于设定出水频率，则切除变频运行主泵，投入小流量泵，既保护主泵电动机，又节约能源。当外来管网压力达到设定压力时，则控制其完全停止各泵的工作。
在变频器发生故障时也要不间断供水。当变频器发生故障时蜂鸣器报警，则PLC发出指令使全部水泵停止工作，然后1#水泵工频运行，经一定演示后根据压力变化情况在使2#泵工频运行。此时，PLC切换泵则根据实际水压的变化在工频泵之间切换。当出现水池无水停机、电动机欠压、过压、错相、电机故障等情况时，均能有蜂鸣器发出报警声。3.结束语
由于变频恒压供水系统的应用，它取代了传统的水塔、高位水箱或气压罐，不但大大的提高和改善了厂区工业及生活消防供水系统的性能，而且节能环保，具有良好的经济和技术效益。我公司自2009年11月投入使用以来，未出现过大的技术问题，保障了了公司下属和附属单位的正常可靠的工业用水，为企业的发展提供了强有力的保障。
参考文献：
1 液体混合工作所需硬件要求
要利用变频器和PLC的组合控制系统对混合液体的工作进行控制, 则必须选用变频器和可编程序控制器作为控制设备, 再利用功能不一的传感器进行液体自动控制的混合搅拌作业。在工作中, 要根据工作的需求选择出相应功能的传感器, 比如在农药、饮料等液体产品的自动生产过程中, 因为要多种液体按照特定的比例进行混合、加热和搅拌等工作流程, 所以就要选择相应的液体、温度等功能的传感器才能够进行相应的工作控制。注意, 在液体混合作业中, 对液体的粘度要求不一, 则需要利用搅拌的速度来进行相应的控制, 如果要求混合液体的粘度比较大, 则相应的要进行低速的搅拌工作, 相反要求混合液体的粘度比较小, 则要进行高速的搅拌工作。这样就能够利用变频器和PLC的组合控制系统对混合液体的工作进行控制, 避免了人工操作在工作中配比、混合搅拌等环节的失误, 提高了液体生产的准确度, 也就是提高了生产产品的质量。
设计自动控制混合液体工作装置的变频器和PLC的组合控制系统时, 要根据工作的要求进行相应的设计。比如进行三种液体的混合作业时, 首先要设计出四个电磁阀门, 阀门a打开能够控制液体a能够及时的流入空间容器, 相反阀门a关闭能够控制液体a及时的停止向空间容器中流入, 同时阀门b相应的控制液体b、阀门c相应的控制液体c, 阀门b、c的控制液体流向方法和阀门a相同, 阀门d打开或关闭则控制液体空间容器能够将混合液体放出的开关。其次要根据相应的工作特点安装传感器, 比如在这三种液体按照特定比例融合时, 就要选择安装三个液体传感器, 也就是传感器a、传感器b和传感器c, 这些传感器与阀门相应的链接, 当液体接触到传感器时, 传感器就会将液体信号转换成电信号相应的传达给电磁阀, 再由电磁阀根据程序设定做出相应的判断, 比如液体a碰到传感器a时, 传感器a就会将液体a的信息转换出电信号传到给阀门a, 然后根据混合液体的比例配合相应的安置传感器。然后按照设备的设计进行链接电动机, 提供搅拌动力, 使混合液体能够按照要求进行融合搅拌。最后要按照设计要求连接电炉, 提供热能, 使混合液体能够进行加热, 此时也要按照设备的设计进行温度传感器d的安装, 感知温度的高低, 与阀门d相连接。
在进行混合液体的控制工作时, 阀门a打开使液体a流入空间容器内, 直到液体a和传感器a相接触时, 阀门a关闭停止液体a的供应, 此时将阀门b打开, 使液体b流进空间容器中, 当液体b与传感器b相接触时, 再将阀门b关闭停止液体b的供应, 然后设定电动机以特定的速度N1进行液体搅拌, 同时要设定电动机搅拌的时间, 直至两种液体和好的融合后, 再停止电动机停止混合液体的搅拌, 此时要将阀门c打开使液体c流入空间容器, 直至液体c与传感器c相接触时, 关闭阀门c停止液体c的供应, 然后再设定电动机开始以特定的速度N2进行搅拌, 在按照要求设定搅拌时间, 直至混合液体的融合度符合标准时停止电动机的动力供应, 停止搅拌。然后设定电炉将电能转换出热能给混合液体加热, 此时传感器d进行混合液体温度的检测, 直至液体的温度达到标准后, 传感器d温度信号改为电信号, 再将信号传达给阀门d, 这时电炉也停止供热, 阀门d开关打开, 将成品的混合液体放出空间容器, 然后再重复混合液体的制造过程。
2 控制过程及相应的要求
在设备工作开始前, 要进行相应的检查工作, 空间容器内必须保证是空的并且没有杂物, 各个电磁阀门都是关闭的, 各个传感器此时的状态是断开的, 同时电动机、电炉的状态都是关闭的状态, 以免造成工作过程中的失误。在工作过程中, 首先要按下开始按钮, 装置就会自动进行列的一系自动运转, 运转规律同上文所述一致, 在此要注意, 根据不同混合液体的要求, 进行一系列的调整控制, 比如混合液体的比例就要根据液体传感器安装的高度进行相应的调控, 混合液体的粘稠 (9度) 要根据电动机的转速与转动时间进行相应的调控等。当要停止设备的运行时, 必须保证混合液体的制造进行完毕一个周期, 保证容器内部没有液体, 才能够按下停止按钮停止工作的运行。
3 结束语
通过实践举例, 变频器和PLC的组合控制系统可以有效的对多种液体进行混合工作, 混合出具有特定要求的液体产品, 比如在农药、水饮等产品的生产过程中, 就可以有效的应用此此类变频器与PLC的控制系统, 这样做不仅省去了大量的劳动力, 减少了劳动力资金的输出, 间接的增加了企业的收入, 同时保证了液体产品的质量, 工作效率、工作准确度都得到了基本的保证。当然, 变频器和PLC的组合控制系统应用不仅仅是液体产品的制造, 在其他工业领域中的应用也是非常广泛的, 比如在数控机床的自动控制生产中、在汽车制造中等生产行业中代替了繁琐的人工生产, 在工作效率上、工作质量上都得到了大大的提高, 使我国的工业生产逐渐走向了科学化的生产道路。
摘要：随着科学技术的不断发展应用, 自动化控制系统的研究也取得了一定的成绩。而变频器和PLC组合系统的应用也得到了相应的重视, 在工业的生产实践与研究中, 不断涌现出多种实用型的变频器与PLC组合系统的控制方式, 给工业自动化的生产控制带来了基本的技术保障。变频器与PLC组合控制系统的应用可以应用到液体混合等工作上, 则本文通过介绍变频器和PLC的组合控制系统在液体混合上的应用来探究变频器与PLC组合控制系统的应用。
关键词：变频器,PL可编程序控制器) 组合控制
参考文献
[1]张辉.浅谈变频器-PLC在供水控制系统中的应用[J].科技致富向导.2011年19期
关键词:交流变频器 PLCDeviceNet HMIFR-E740通讯协议
中图分类号:TP368.1文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0126-02
1 引言
变频器由于其应用简便及性能可靠,且实现调速、节能的先进电机控制器,为工业及其他领域的首选的电机控制器,现代变频器采用微型计算机数字控制技术构成,并提供了标准的工业通讯接口,内置协议（例如PROFIBUS、CCLINK、DEVICENET等）,为变频器的远程监控提供了必要的基础。
DeviceNet现场总线是世界一流的自动化控制和信息解决方案供应商——美国罗克韦尔自动化（Rockwell Autmation）公司推出的最优秀的工业控制网络技术——NetLinx的底层网络。DeviceNet具有开放、低价、可靠、高效的优点,特别适合于高实时性要求工业现场的底层控制。
DeviceNet现已成为国际标准IEC62026-3(2000-07)低压开关设备和控制设备——控制器-设备接口,也已被列为欧洲标准EN50325。DeviceNet进入我国比较晚,2002年被批准为中国国家标准GB/T18858.3-2002,作为现场总线技术在我国推广与应用,已经在汽车及造纸行业得到了广泛的应用。本文以三菱公司的FR-E740为基础,研究了AB PLC与FR-E740在DeviceNet网络中通讯的实现,它在笔者主持的汽车冲壓生产车间废料输送线得到了实践论证。
2 基于DeviceNet控制系统结构的构建
FR-E740与DeviceNet的网络的连接是通过FR-A7ND通讯卡来实现的。我们把系统分为三层结构:HMI监控层、PLC控制层、执行层（变频器）。HMI作为监控层使用RSView Studio组态软件用于对系统进行监控,PLC作为控制层,它作为上位机与变频器之间数据传送的桥梁,一方面对变频器进行控制,一方面对生产线上变频器及其他数据信息（如报警,变频器速度）传送给HMI进行监控,其中HMI与PLC之间用以太网高速连接,变频器作为执行层接受PLC指令对电机进行控制。
如图1所示。
3 变频器数据通讯的实现
(1)参数设置。在进行设备通讯之前必须对变频器相关参数进行设置,首先在FR-A7ND卡上设置网络地址,必须与PLC RSNetWorx网络设置地址完全一致,这个设置主要通过FR-A7ND卡中SW2、SW1两个旋钮开关调节,另外其他参数设设置如表1它们可以通过FR-E740操作面板或在DeviceNet网络上设置。(2)CAN DeviceNet通讯协议。DeviceNet协议最初有美国的Rockwell自动化公司开发应用。目前有ODVA(Open DeviceNet Vendor Association)组织管理和推广。它是一个开放式的协议,只要付出象征性的资金获得ODVA的一个许可号码,就可以得到协议的详细内容。DeviceNet采用NetLinx核心技术CIP协议作为CAN的应用层,提供NetLinx数据通讯服务,专门面向工业自动化用户设计,属于CIP(Control and Information Protoco1)网络的范畴,CIP网络有下列特点:?(1)报文的传输类型有I/O、互索、配置、程序上下载等;(2)它是一个面向连接的协议,必须要先建立,才能通信;(3)采用生产者/消费者模型;(4)可以支持主从,多主,对等,或者三种模式的任意组合;(5)面向对象编程等特点。DeviceNet以CIP协议为基础,沿用了CAN 协议标准所规定的ISO参考模型中物理层和数据链路层的一部分,并补充了不同的报文的传送格式,总线访问仲裁规则及故障检测和隔离的发法。DeviceNet增加了传输介质的协议规范,每个网段最大只允许有64个节点,采用干线支线进行网络拓扑;5线制总线结构(2信号线,2电源线,1屏蔽线),总线支持125/250/500 kb/s三种波特率,最大传输距离为500m,DeviceNet使用5线制,可以对网络上的节点进行总线供电。又由于它采用5线制,在实际的应用中接错的可能性更大,所以要求节点能够承受由于任意的5条线误接而产生的电压。所以在这个原因下,要求在实际的应用中的收发器一定要符合DeviceNet规范的规约中,仅要求收发器能承受2条信号线的误接线产生的电压。DeviceNet要有节点的接地和隔离,即任一设备必须要有隔离栅,以及节点的误接线保护电路。吞吐量是衡量网络性能最为合适的指标,DeviceNet优异的吞吐性能应该归功于较小的网络开支和较小的数据分组,DeviceNet数据分组大小被限制在8字节的短帧格式,特别适合应用于底成本、简单设备联网要求,进行快速、高效的数据传送。较长的报文先进行分帧,组成若干数据包再传送,这种方式对于组态参数或者其他不经常出现,但是长度可能较大的报文传送特别重要。DeviceNet协议引入了对象（Object）的概念来描述每个设备的外部特征,并将这些对象按类（Class）划分为标识对象、报文路由对象、DeviceNet对象、组合对象、连接对象、应用对象等。每个类中有若干个对象,这些对象被称为实例（Instance）,一个类中的对象都有一个相同的属性（Attribute）集,属性范围0-255。服务（Service）是对象提供的一种特定功能,如读（Get_ Attribute_Single)、写（Set_ Attribute_Single)操作等,这种面向对象的方式,设计DeviceNet总线产品时要将设备特征对象化,就是把设备所有参数对应转化为类、实例、属性的概念,用组合对象（Class=0x04）将设备的多路I/O数据组成一个I/O数据报文,可以将实时的I/O数据的路径（类-实例-属性）写入属性构成I/O数据包,通过I/O报文方式传送到网络上,面向对象的方式相当于将设备的所有信息组成一个数据库通过类-实例-属性的索引方式将不同厂商的产品变成对用户开放的设备。本文FR-E740,符合ODVA协议,通过I/O输入、输出各4个字节数据长度,进行数据交换,控制字中前2个字节是一些控制位,如:启动、停止、复位等命令,后2个字节是变频器速度的设定参考值,同样状态字中前2个字节是状态位,如:变频器准备好、正转、反转、故障、达速等信号,后2个字节是速度的反馈值。变频器的控制字与状态字具体定义如表2、表3所示。
4 PLC程序的编写
在编写变频器通讯程序时,首先要读取变频器的状态字,判断变频器是否准备就绪,如果没有就绪判断是否有故障,若有故障,需判断故障类型,给出故障的相关信息。然后根据操作指令组装控制字,设定主频率值,同时实时读取从站的应答报文,完成运行状态的在线显示。首先,在PLC编程软件 RSLogix5000中 Controller（控制器作用域）生成预定义标签。标签名称遵循以下格式:Location:SlotNumber:Type.MemberName.SubMemberName.Bit位置(本地或远程):槽号:类型.成员名称.子成员名称.位。在此,我们需要了解变频器FR-E740映射在扫描仪SDN输入字和输出字的含义。如表4所示:(1)接下来,需要创建一个新的标签。右键单击Controller Tags（控制器标签）,在弹出的菜单中选择New Tag…（新建标签）。在对话框中输入名称CW,数据类型INT[2],标签类型为Base（基本型）,范围为控制器,显示类型为Decimal（十进制）。同理,继续创建标签SW。(2)创建控制器范围内的标签,如表5所示。
5 结语
本文讨论了三菱变频器FR-E740在DeviceNet网络中通讯的实现方法,该方法已经笔者的项目中通过了调试,目前正在运行中,实际运行表明设备通讯控制良好,稳定、可靠。
参考文献
[1]阳宪惠.工业数据通讯与控制网络.北京:清华大学出版社.2001.
[2]薛迎成.罗克韦尔PLC技术基础及应用.北京:中国电力出版社,2009.
