基于三菱PLC和变频器的多段速控制应用

潘晓贝

（三门峡职业技术学院, 河南 三门峡 472000）

一、引言

交流异步电动机的变频调速控制以其性能好、造价低的优势广泛应用于各种控制系统中[1]。变频调速具有调节范围宽、精度高，可靠性好、效率高、操作方便等优点，随着技术的发展及价格的降低，变频调速在工业控制的应用越来越广泛[2]。用PLC来控制变频器使用接线少，控制方便，编程容易，可靠性高，抗干扰能力强，在工业现场中被广泛使用。本系统通过PLC控制变频器实现七段速控制。

二、系统硬件设计

（一）系统组成

本文的控制系统设计如图1所示。

图1 控制系统图

图1中由主令单元发出指令，控制系统的启动和停止以及其他控制要求等；由PLC根据位置检测指令判断当前位置，控制变频器输出不同频率控制电机以设定的转速运行；负载运行到相应的位置时，由位置检测开关检测到位置信息并及时的传送给PLC。

（二）硬件组成

系统硬件中PLC选择为FX3G-40M，变频器为FRD700系列，电机为额定电压为380V、额定电流为10A、功率为5Kw的三相交流异步电动机。位置检测开关SQ1-SQ7。系统硬件组成接线图如图2所示。PLC输入端X0和X1分别为启动端和停止端，X10-X16对应SQ1-SQ7，分别用于检测7个设定的不同检测位。PLC输出端Y10用于控制变频器的电机正转控制端STF，Y11用于控制变频器的电机反转控制端STR，Y12-Y14用于控制变频器的低速、中速和高速端。

图2 硬件组成接线图

三、变频器设置

（一）七段速实现方法

本控制系统为单系统，可以通过RH、RM、RL信号的组合，可以设定七段速控制。七段速时对应的端子组合如表1所示。表1中，变频器的高速用RM端控制，中速用RM端控制，低速用RL端控制，4速用RM和RL组合控制，5速用RH和RL组合控制，6速用RH和RM组合控制，7速用RH、RM和RL组合控制。

表1 七段速时对应的端子组合

（二）变频器参数设置

变频器的段速调速是变频器的参数设定实现的，频率的设定由参数Pr.4～Pr.6和Pr.24～Pr.27决定，其中默认值是 50Hz，30Hz、10Hz，Pr.24～Pr.27 的默认值均为“9999”，即默认时这几个参数不可用[3]。现需要对主轴电机实现7速控制，需要对参数Pr.4～Pr.6和Pr.24～Pr.27这七个参数进形设定。本文中，需要设定的参数如表2所示。表2中将7段速的频率分别设定为 50Hz、30 Hz、10 Hz、15 Hz、25 Hz、35 Hz、45 Hz。电机容量参数为Pr.80设置为5Kw，电机励磁电流参数为Pr.82设置为10A，电机额定电压参数为Pr.83设置为380V，电机额定频率参数为Pr.84设置为50Hz。

表2 变频器参数设定

四、PLC控制

（一）PLC控制的I/O分配表

PLC控制的I/O分配表如表3所示。表3中启动SB1和停止SB2接入X0和X1；X10-X16连接位置开关SQ1-SQ7；输出端Y10和Y11对应正转STF和反转STR，Y12-Y14对应RL低速、RM中速和RH高速。

表3 PLC控制的I/O分配表

（二）PLC控制程序

本文中的程序主要是七段速的控制。启动后由Y0控制工作状态指示灯。SQ1-SQ7为位置检测传感器，根据现场具体要求安装在相应的位置上，在SQ1位置上，输出电机正转速度为低速；在SQ2位置上，电机正转速度为中速；在SQ3位置上，电机正转速度为高速；在SQ4位置上，电机正转速度为4速；在SQ5位置上，电机反转速度为5速；在SQ6位置上，电机反转速度为6速；在SQ7位置上，电机反转速度为7速。七段速对应的频率的设定由参数Pr.4～Pr.6和Pr.24～Pr.27决定，可根据现场实际情况来设定[4]。PLC控制程序如图3所示。在SQ1位置（X10）时，控制变频器输出低速正转，在SQ2位置（X11）时，控制变频器输出中速正转，在SQ3位置（X12）时，控制变频器输出高速正转，在SQ4位置（X13）时，控制变频器输出4速正转，在SQ5位置（X14）时，控制变频器输出5速反转，在SQ6位置（X15）时，控制变频器输出6速反转，在SQ7位置 （X16）时，控制变频器输出7速反转。

图3 PLC控制梯形图

五、结论

本文综合PLC和变频器（FRD700）对多段速度控制进行相应的设置与探究，实现了由PLC控制变频器的七段速控制[5]。PLC与变频器控制实现的多段速控制系统具有运行稳定可靠、定位精度高等优点，控制系统操作简单、方便，大大提高了生产效率，对于大多数控制系统具有一定的参考价值。

[1]曹胜敏.变频器多段速在长距离运料车控制中的应用[J].唐山学院学报，2014，(6)：56-57.

[2]廖常初.S7-1200PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2015：12-30,244-246..

[3]徐春妹,陈芳芳.基于FX3U-48M和变频器的多段速度控制系统[J].自动化应用，2013，(6)：82-83.

[4]宋向前,赵振江.基于PLC的变频器多段速控制系统[J].电工技术，2012，(11)：33-34.

[5]庞 智.基于变频器和组态软件的多段速控制综合应用[J].南方农机，2017，(8)：113-114.