8.2.5 PLC与变频器在异步电机多速控制中的应用
1）实习目的
（1）了解PLC和变频器综合控制的一般方法。
（2）了解变频器外部端子的作用。
（3）熟悉变频器多段调速的参数设置和外部端子的接线。
（4）能运用变频器的外部端子和参数实现变频器的多段速度控制。
2）实习器材
（1）变频器1台（三菱FR-E540）。
（2）电位器1个（2W/1kΩ）。
（3）PLC 1台（FX2N-48MR）。
（4）计算机（已安装编程软件）1台。
（5）三相异步电动机1台（Y-112-0.55）。
（6）电工常用工具1套。
（7）按钮开关2个。
（8）导线若干。
（9）实习控制台1台。
3）实习要求
用PLC、变频器设计一个电动机三速运行的控制系统。其控制要求如下：
按下启动按钮，电动机以30Hz速度运行，5s后转为45Hz速度运行，再过5s转为20Hz速度运行，按停止按钮，电动机停转。
4）软件设计
（1）设计思路
电动机的三速运行是由变频器的多段运行来控制的。变频器的多段运行信号通过PLC的输出端子来提供，即通过PLC控制变频器RL、RM、RH以及STF端子与SD端子的通和断。
（2）变频器的设定参数
根据控制要求，除了设定变频器的基本参数以外，还必须设定操作模式和多段速度等参数，具体参数如下：
①上限频率Pr1＝50Hz；
②下限频率Pr2＝0Hz；
③基底频率Pr3＝50Hz；
④加速时间Pr7＝2s；
⑤减速时间Pr8＝2s；
⑥端子过电流保护Pr9＝电动机的额定电流；
⑦操作模式选择（组合）Pr79＝3；/DC 0～10V输入；
⑧多段速度设定（1速）Pr4＝20Hz；
⑨多段速度设定（2速）Pr5＝45Hz；
⑩多段速度设定（3速）Pr6＝30Hz。
（3）PLC的I/O分配
根据系统的控制要求、设计思路和变频器的设定参数，PLC的I/O分配如下：
X0：停止（复位）按钮、X1：启动按钮；Y0：运行信号（STF）、Y1：1速（RL）、Y2：2速（RM）、Y3：3速（RH）、Y4：复位（RES）。
（4）控制程序
该控制系统是一个典型的顺序控制，所以，首选状态转移图来设计系统的程序。其状态转移图如图8.11所示。
5）系统接线
根据控制要求及I/O分配，其系统接线图如图8.12所示。
6）系统调试
（1）按上述变频器的设定参数值设定变频器的参数。
（2）按如图8.11所示的状态转移图正确输入程序。
（3）按如图8.12所示的系统接线图正确连接好输入设备，进行PLC的模拟调试，观察PLC的输出指示灯是否按要求指示（按下启动按钮X1，PLC输出指示灯Y0、Y1亮；5s后Y1灭，Y0、Y2亮；再过5s后Y2灭Y0、Y3亮。任何时候按下停止按钮X0，Y0～Y3都熄灭，Y4闪一下）。否则，检查并修改程序，直至指示正确。
图8.11 电动机多速运行控制状态转移图
图8.12 电动机多速运行系统接线图
（4）空载调试，按如图8.12所示的系统接线图，将PLC与变频器连接好（不接电动机），进行PLC、变频器的空载调试，通过变频器的操作面板观察变频器的输出频率是否符合要求（即按下启动按钮X1，变频器输出30Hz，5s后输出45Hz，再过5s后输出20Hz；任何时候按下停止按钮X0，变频器减速至停止），否则，应检查系统接线、变频器参数、PLC程序，直至变频器按要求运行。
（5）按如图8.12所示的系统接线图正确连接好全部设备，进行系统调试，观察电动机能否按控制要求运行（即按下启动按钮X1，电动机以30Hz速度运行，5s后转为以45Hz速度运行，再过5s后转为以20Hz速度运行；任何时候按下停止按钮X0，电动机在2s内减速至停止），否则，应检查系统接线、变频器参数、PLC程序，直至电动机按控制要求运行。
7）实习报告要求
（1）实习总结
①描述电动机的运行情况，说明其特点。
②实习中，设置了哪些参数？使用了哪些外部端子？
（2）完成下列思考题
①请用基本逻辑指令设计PLC的控制程序。
②若将电动机由三速运行改为五速运行，如何设计PLC的控制程序和系统接线图？
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