史豐榮　徐海峰

摘要：變頻器采用松下VF0小型變頻器。在實(shí)際生產(chǎn)中，有些場(chǎng)合要求設(shè)備與變頻器加、減速時(shí)間匹配嚴(yán)格，應(yīng)用PLC和變頻器之間的信號(hào)配合和軟件設(shè)計(jì)可滿足此要求，而且通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)了邏輯控制和時(shí)間參數(shù)的精確調(diào)整，簡(jiǎn)化了原有的線路。

關(guān)鍵詞： PLC 變頻器；速度控制；位置控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）09-2110-02

本文所要介紹的速度-位置控制系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、交流電機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器組成?？蓪?shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的加、減速控制及工作臺(tái)的定位控制，主要針對(duì)PLC與變頻器接口的硬件設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)變頻器的驅(qū)動(dòng)。軟件系統(tǒng)采用松下FP∑型PLC，它與FP1相比具有體積小，軟件豐富等特點(diǎn)，因此，應(yīng)用于此系統(tǒng)中更容易實(shí)現(xiàn)管理的集中化和監(jiān)控的智能化。

1 PWM變頻調(diào)速方式方法及反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[1]

PWM變頻調(diào)速方法和調(diào)速方式：整個(gè)系統(tǒng)的變頻調(diào)速部分，用松下FPΣ、VF0小型變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器組成高速計(jì)數(shù)單元。變頻器通編程控制電動(dòng)機(jī)，變頻電機(jī)按理想曲線運(yùn)行，而電機(jī)何時(shí)啟動(dòng)換速以及電機(jī)的轉(zhuǎn)向是由PLC根據(jù)要求做出決定，發(fā)出控制信號(hào)給變頻器，變頻器按理想速度曲線控制電機(jī)運(yùn)行。

傳統(tǒng)變頻器控制頻率一般采用模擬信號(hào)控制，這樣控制系統(tǒng)需要D/A轉(zhuǎn)換而增加成本，VF0變頻器保留原有的模擬控制還增加PWM信號(hào)進(jìn)行控制。PLC的輸出端可以直接控制變頻器的啟動(dòng)、停止、多段運(yùn)行等，它可以將變頻器的運(yùn)行狀況從PLC輸送上位計(jì)算機(jī)，以便對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中控制。此系統(tǒng)中PLC的PWM信號(hào)輸出端子直接接于變頻器的端子8、9、3組成回路。

如下圖1所示：

PWM信號(hào)與頻率指令值之間的關(guān)系：

頻率指令值（HZ）=[ON時(shí)間PWM周期×最大輸出頻率（HZ）]

2 PLC與變頻器接口設(shè)計(jì)

當(dāng)利用變頻器構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，許多情況是采用和PLC等上位機(jī)相配合使用。PLC可提供控制信號(hào)（如速度）和指令通斷信號(hào)[2]（啟動(dòng)、停止、反向）。

2.1 PLC輸出接口形式

為了滿足各種類(lèi)型負(fù)載的要求、PLC輸出接口一般有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種形式。因繼電器輸出開(kāi)關(guān)頻率只能達(dá)到1k， 晶閘管輸出脈沖直流，關(guān)閉不了.本系統(tǒng)中PLC輸出的是PWM信號(hào)，所以只能采用晶體管輸出形式。

2.2 變頻器內(nèi)部電路

由變頻器內(nèi)部電路知，應(yīng)在控制端連接無(wú)電壓接點(diǎn)信號(hào)或開(kāi)路式集電極信號(hào)，因?yàn)槭┘与妷簳?huì)導(dǎo)致故障。這是由晶體管本身的電壓、電流容量決定的。

2.3 PLC與變頻器的內(nèi)部接線設(shè)計(jì)

PLC晶體管輸出又分NPN和PNP型，根據(jù)變頻器內(nèi)部電路需要采用低電平有效的NPN 型[3]，當(dāng)PLC內(nèi)部電路的光耦合器VL導(dǎo)通時(shí)，晶體管V的集電極輸出低電平，則變頻器內(nèi)部電路的發(fā)光二極管導(dǎo)通，發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào).

2.4 變頻器用開(kāi)路式集電極輸出驅(qū)動(dòng)感應(yīng)負(fù)荷時(shí)，一定要連接吸收二極管

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和運(yùn)行結(jié)果分析

本系統(tǒng)的主要控制功能都是由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3.1 軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)回零：無(wú)論工作臺(tái)處于什么位置，當(dāng)按下回零按鈕后，自動(dòng)回到起始點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)加減速控制：工作臺(tái)從起始點(diǎn)到終點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、加速、勻速、減速后準(zhǔn)確停止。

自動(dòng)往返控制：工作臺(tái)到達(dá)終點(diǎn)后，停3S，自動(dòng)回到起始點(diǎn)再停3S，再向終點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，如此循環(huán)。

急停；當(dāng)按下急停按鈕后，工作臺(tái)立即停止。

3.2 運(yùn)行結(jié)果分析

①速度的控制

對(duì)速度的控制是通過(guò)對(duì)輸出頻率的控制來(lái)體現(xiàn)的[4]。

當(dāng)設(shè)定變頻器的輸出頻率為75HZ時(shí)[4]：

②位置控制

工作臺(tái)的位移量： S =2πr*N/n （mm），由此可見(jiàn)，只要高速計(jì)數(shù)器的脈沖數(shù)輸出準(zhǔn)確，則位移的精度就會(huì)達(dá)到要求[5]。正轉(zhuǎn)時(shí)，要求達(dá)到2000個(gè)脈沖時(shí)停止，實(shí)際上停止時(shí)，高速計(jì)數(shù)器的脈沖個(gè)數(shù)為2003。反轉(zhuǎn)時(shí)，要求達(dá)到100個(gè)脈沖時(shí)停止，實(shí)際上停止時(shí)，高速計(jì)數(shù)器的脈沖個(gè)數(shù)為97。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：速度和位置控制技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求，能迅速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)加、減速和定位控制。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張淼.變頻器的應(yīng)用與維護(hù)[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001.

[2] 張燕賓.變頻器調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[3] 郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2003.

[4] 呂汀，石紅梅.變頻器的原理與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003

[5] 陳隆昌，閻治安，劉新正.控制電機(jī)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000.