中职高二劳保版《可编程序控制器及其应用》课题五 任务3　PLC与变频器控制电动机实现多段速运行课件

1. 了解变频器电路的结构和工作原理，掌握变频器的安装和调试方法。 2. 能正确进行 PLC 和变频器端子的连接，能使用 PLC 控制变频器进行逻辑切换。 3. 能完成 PLC 与变频器构成的调速系统的设计、安装和调试。 学习目标 任务3　PLC与变频器控制电动机实现多段速运行 本任务就是使用 S7-200 系列 PLC 和西门子 V20 变频器联机实现电动机多段速运行控制。控制要求如下： 1. 按下启动按钮 SB1，电动机启动并运行在第一段，频率为 10 Hz；延时 20 s 后电动机反向运行在第二段，频率为 30 Hz；再延时 20 s 后电动机正向运行在第三段，频率为 50 Hz。按下停止按钮 SB2，电动机停止运行。 2. 具有短路保护等必要的保护措施。 任务引入 实施本任务所使用的实训设备可参考表。 实训设备清单 西门子 V20 变频器是用于控制三相鼠笼式异步电动机速度的一种小型变频器，如图 5-3-1 所示。它有七种外型尺寸可以选择，功率范围是 0.12 ～ 30 kW，可为用户提供简单、经济的驱动控制解决方案。同时西门子V20 变频器具有调试过程快捷、易于操作、稳定可靠以及经济高效的特点。 相关知识 西门子 V20 变频器 V20 变频器由微处理器控制并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）技术。它使用可选择的脉冲频率来调制脉宽，从而大大降低了电动机运行的噪声。同时，V20 变频器具有全面而完善的保护功能。西门子 V20 变频器既可用于单独驱动系统，也可以通过输入 / 输出信号集成到自动化系统中。 一、西门子 V20 变频器电路 如图所示，V20 变频器电路主要包括主电路和控制电路两部分。主电路完成电能的转换（整流、逆变），控制电路完成信息的收集、变换和传输。 在主电路中，首先输入单相或三相恒压恒频的交流电，经过整流模块并通过滤波器滤波后，转换成恒定的直流电，供给逆变模块（IGBT）。逆变模块在 CPU（DSP 处理器部分）的控制下，将恒定的直流电压逆变成电压和频率（频率为 0 ～ 600 Hz）均可调的三相交流电压输出给电动机负载。V20 变频器的直流环节是通过电容进行滤波的，因此属于电压型交—直—交变频器。开关电源通过输入的直流电，为各个模块分配电压。 V20 变频器电路图 a）原理图 V20 变频器电路图 b）接线图　c）用户端子 二、西门子 V20 变频器调试 西门子 V20 变频器操作面板示意图如图所示。 西门子 V20 变频器操作面板示意图 当“M”和“OK”两个按键被同时按下时，可在手动 / 点动 / 自动操作模式间循环切换，如图所示。值得注意的是，只有在电动机停止状态下，才能启用点动模式。 不同运行模式的切换 1. 参数复位 参数复位是将变频器参数恢复到出厂状态下默认值的操作。一般在变频器出厂和参数出现混乱时进行此操作，其操作流程如图所示。 参数复位操作流程 2. 快速调试 快速调试是指通过设置电动机参数和变频器的命令源及频率给定源，达到快速运转电动机的目的。快速调试状态需要用户输入电动机的相关参数和一些基本驱动控制参数，使变频器可以顺利驱动电动机运转。一般在复位操作或者更换电动机后需要进行此操作。 西门子 V20 变频器通过设置菜单进行快速调试。设置菜单主要由四个子菜单组成，见表。其中，电动机数据子菜单见表。 设置菜单的四个子菜单及功能 电动机数据子菜单 电动机数据子菜单 3. 功能调试 功能调试是用户按照具体生产工艺的需要进行的设置操作。这一部分的调试工作比较复杂，常常需要在现场多次调试。 （1）开关量输入功能 （2）斜坡上升、下降时间 （3）频率限制 （4）多段速功能 一、分配 I/O 地址 根据任务分析，启动按钮 SB1 和停止按钮 SB2 属于 PLC 输入设备，变频器属于PLC 输出设备。其中，Q0.0 接 V20 变频器数字量输入端子 DI 1，作为电动机运行 / 停止（ON/OFF）控制端；Q0.1 ～ Q0.3 分别接 V20 变频器数字量输入端子 DI 2 ～ DI 4，用于电动机三段固定频率控制。I/O 地址分配见表。 任务实施 　I/O 地址分配 二、绘制并安装 PLC 控制线路 绘制如图所示的由 S7-200 系列 PLC 和西门子 V20 变频器联机实现的电动机三段速运行 PLC 控制接线图。安装时，变频器暂时不接到 PLC 输出端，待模拟调试程序通过后再连接。 PLC 控制接线图 三、设计梯形图程序 编辑符号表，如图所示。 符号表 四、模拟调试 按照 PLC 用户程序模拟调试的方法，进行梯形图程序的模拟调试。 五、联机调试 1. 变频器与 PLC 连接 2. 变频器调试 3. 系统调试 $