S7-200西門子PLC基礎(chǔ)教程-PLC在變頻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用課件

1、S7-200西門子PLC基礎(chǔ)教程10.1 變頻器簡(jiǎn)介 對(duì)設(shè)備來講，使用變頻器的目的總的來說有以下3個(gè)重要原因。（1）對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。（2）對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。（3）對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟制動(dòng)。第10章 PLC在變頻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用10.2.1 西門子變頻器的基本操作面板 利用變頻器的操作面板和相關(guān)參數(shù)設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的某些基本操作，如正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)等運(yùn)行。MM440變頻器有兩種操作面板：基本操作面板BOP、高級(jí)操作板AOP，基本操作面板如圖10-1所示。 基本操作面板各按鍵所代表的功能如表10-1所示。10.2 西門子變頻器MM440圖10-1 BOP基本操作面板顯示/按鈕功能功能的說明

2、狀態(tài)顯示LCD顯示變頻器當(dāng)前的設(shè)定值 啟動(dòng)變頻器按此鍵啟動(dòng)變頻器。默認(rèn)值運(yùn)行時(shí)此鍵是被封鎖的。為了使此鍵的操作有效，應(yīng)設(shè)定P0700=1 停止變頻器OFF1：按此鍵，變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停車。為了允許此鍵操作，應(yīng)設(shè)定P0700=1。OFF2：按此鍵兩次（或一次，但時(shí)間較長(zhǎng)）電動(dòng)機(jī)將在慣性作用下自由停車。此功能總是“使能”的 改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向按此鍵可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。默認(rèn)值運(yùn)行時(shí)此鍵是被封鎖的，為了使此鍵的操作有效，應(yīng)設(shè)定P0700=1 電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)在變頻器無輸出的情況下按此鍵，將使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并按預(yù)設(shè)定的點(diǎn)動(dòng)頻率運(yùn)行。釋放此鍵時(shí)，變頻器停車 功能此鍵用于瀏覽輔助信息變頻器運(yùn)

3、行過程中，在顯示任何一個(gè)參數(shù)時(shí)按下此鍵并保持不動(dòng)2s，將輪流顯示直流回路電壓、輸出電流、輸出頻率、輸出電壓 訪問參數(shù)按此鍵即可訪問參數(shù) 增加數(shù)值按此鍵即可增加面板上顯示的參數(shù)數(shù)值 減少數(shù)值按此鍵即可減少面板上顯示的參數(shù)數(shù)值表10-1BOP基本操作面板上的按鈕功能 用基本操作面板(BOP)可以修改任何一個(gè)參數(shù)。修改參數(shù)的數(shù)值時(shí)，BOP有時(shí)會(huì)顯示“busy”，表明變頻器正忙于處理優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)。在默認(rèn)設(shè)置時(shí)，用BOP控制電動(dòng)機(jī)的功能是被禁止的。如果要用BOP進(jìn)行控制，需要將參數(shù)設(shè)置為P07001，P10001。下面就以設(shè)置P1000=1的過程為例，來介紹通過基本操作面板(BOP)修改設(shè)置參數(shù)的流

4、程，如表10-2所示。操作步驟BOP顯示結(jié)果1按 鍵，訪問參數(shù) 2按 鍵，直到顯示P1000 3按 鍵，直到顯示in000，即P1000的第0組值 4按 鍵，顯示當(dāng)前值2 5按 鍵，達(dá)到所要求的值1 6按 鍵，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)置 7按 鍵，顯示r0000 8按 鍵，顯示頻率表10-2 基本操作面板（BOP）修改設(shè)置參數(shù)流程 通過變頻器操作面板設(shè)置可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)、調(diào)速控制。1變頻器與電機(jī)的連接 MM440變頻器與電機(jī)接線如圖10-2所示，檢查電路正確無誤后，合上主電源開關(guān)QS。2參數(shù)設(shè)置（1）恢復(fù)出廠值設(shè)置（2）設(shè)置電動(dòng)機(jī)參數(shù)10.2.2 通過基本操作面板控制電機(jī)運(yùn)行圖10-2 變

5、頻器與電動(dòng)機(jī)的接線參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說明P000311設(shè)定用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)P001001快速調(diào)試P010000功率以kW表示，頻率為50HzP0304230380電動(dòng)機(jī)額定電壓（V）P03053.253.7電動(dòng)機(jī)額定電流（A）P03070.751.5電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）P03105050電動(dòng)機(jī)額定頻率（Hz）P031101400電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）表10-3電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置（3）設(shè)置面板操作控制參數(shù)參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說明P000311設(shè)用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)P001000正確地進(jìn)行運(yùn)行命令的初始化P000407命令和數(shù)字I/OP070021由鍵盤輸入設(shè)定值（選擇命令源）P000311設(shè)用

6、戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)P0004010設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100021由鍵盤（電動(dòng)電位計(jì)）輸入設(shè)定值P108000電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最低頻率(Hz)P10825050電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最高頻率(Hz)P000312設(shè)用戶訪問級(jí)為擴(kuò)展級(jí)P0004010設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P1040520設(shè)定鍵盤控制的頻率值(Hz)P1058510正向點(diǎn)動(dòng)頻率(Hz)P1059510反向點(diǎn)動(dòng)頻率(Hz)P1060105點(diǎn)動(dòng)斜坡上升時(shí)間（s）P1061105點(diǎn)動(dòng)斜坡下降時(shí)間（s）表10-4面板基本操作控制參數(shù)3變頻器運(yùn)行操作（1）變頻器啟動(dòng)（2）正反轉(zhuǎn)及加減速運(yùn)行（3）點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行（4）電動(dòng)機(jī)停車10.3.1 PLC與變頻

7、器在料車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用10.3 PLC與變頻器的應(yīng)用圖10-3 料車速度運(yùn)行曲線1MM440變頻器的多段速控制功能及參數(shù)設(shè)置（1） 直接選擇（P0701 - P0706 = 15） 在這種操作方式下，一個(gè)數(shù)字輸入選擇一個(gè)固定頻率，如果有幾個(gè)固定頻率輸入同時(shí)被激活，選定的頻率是端子頻率的總和，端子與參數(shù)設(shè)置對(duì)應(yīng)如表10-5所示。端子編號(hào)對(duì)應(yīng)參數(shù)對(duì)應(yīng)頻率設(shè)置值說 明5P0701P10011頻率給定源P1000必須設(shè)置為32當(dāng)多個(gè)選擇同時(shí)激活時(shí)，選定的頻率是它們的總和6P0702P10027P0703P10038P0704P100416P0705P100517P0706P1006表10-5端子與參

8、數(shù)設(shè)置對(duì)應(yīng)表（2）直接選擇+ ON命令（P0701P0706 = 16）（3）二進(jìn)制編碼選擇+ON命令（P0701P0704 = 17）頻率設(shè)定DIN4DIN3DIN2DIN1P10010001P10020010P10030011P10040100P10050101P10060110P10070111P10081000P10091001P10101010P10111011P10121100P10131101P10141110P10151111表10-6固定頻率選擇對(duì)應(yīng)表2控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)（1）本例選擇二進(jìn)制編碼選擇 + ON命令的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)供料小車的控制，根據(jù)要求對(duì)變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，變頻器

9、參數(shù)號(hào)和設(shè)置值如表10-7所示，其余參數(shù)為出廠默認(rèn)值。參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說 明P000311設(shè)用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)P000407命令和數(shù)字I/OP070022命令源選擇由端子排輸入P000312設(shè)用戶訪問級(jí)為拓展級(jí)P000407命令和數(shù)字I/OP0701117選擇固定頻率1P0702117選擇固定頻率2表10-7變頻器的參數(shù)設(shè)定參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說 明P0703117選擇固定頻率3P070411ON接通正轉(zhuǎn)，OFF停止P000311設(shè)用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)P0004210設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100023選擇固定頻率設(shè)定值P000312設(shè)用戶訪問級(jí)為拓展級(jí)P0004010設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)

10、生器P1001050選擇固定頻率1 (Hz)P1002525選擇固定頻率2 (Hz)P10031010選擇固定頻率3 (Hz)P1020106斜坡上升時(shí)間P1021106斜坡下降時(shí)間續(xù)表（2）對(duì)PLC進(jìn)行輸入/輸出點(diǎn)分配。輸 入輸 出I0.0啟動(dòng)Q0.08（DIN4） Q0.15（DIN1） Q0.26（DIN2） Q0.37（DIN3）表10-8PLC的輸入/輸出分配（3）PLC與變頻器聯(lián)合控制的參考接線圖如圖10-4所示。（4）系統(tǒng)順序功能圖及參考程序如圖10-5和圖10-6所示。 圖10-4 PLC與變頻器聯(lián)合控制的參考接線圖 圖10-5 料車控制系統(tǒng)順序功能圖圖10-6 料車控制系統(tǒng)參

11、考程序1恒壓供水的優(yōu)點(diǎn)（1）高效節(jié)能（2）延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命（3）運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)便（4）節(jié)省投資（5）具有完善的保護(hù)功能10.3.2 PLC與變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用2變頻器PID調(diào)節(jié)基本工作原理（1）不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)（3）有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性（4）使用方便 使用變頻器構(gòu)成恒壓供水的基本工作原理如圖10-7所示。圖10-7 恒壓供水控制原理3PID控制系統(tǒng)的構(gòu)成（1）反饋信號(hào)與給定信號(hào)反饋信號(hào)xf：在恒壓供水系統(tǒng)中，反饋信號(hào)就是用壓力傳感器實(shí)際測(cè)得的壓力信號(hào)，因系統(tǒng)控制的目標(biāo)是管道壓力，現(xiàn)在又把管道壓力反送回變頻器，故稱反饋信號(hào)。西門子MM440變頻器反饋

12、信號(hào)源設(shè)置如表10-9所示。PID反饋源設(shè)定值功能解釋說 明P2264755.0模擬通道1當(dāng)模擬量波動(dòng)較大時(shí)，可適當(dāng)加大濾波時(shí)間，確保系統(tǒng)穩(wěn)定755.1模擬通道2表10-9MM440 PID反饋信號(hào)源給定信號(hào)xt：給定信號(hào)就是與所要求的管道壓力相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。給定信號(hào)的大小，總是和所選用的壓力傳感器的量程相聯(lián)系的。西門子MM440變頻器給定信號(hào)源設(shè)置如表10-10所示。PID給定源設(shè)定值功能解釋說 明P22532250BOP面板通過改變P2240改變目標(biāo)值755.0模擬通道1通過模擬量大小改變目標(biāo)值755.1模擬通道2表10-10MM440 PID給定源（2）PID控制參數(shù) 比例增益環(huán)節(jié)（P）。

13、 積分環(huán)節(jié)（I）。 微分環(huán)節(jié)（D）。（3）變頻器參數(shù)設(shè)置 控制參數(shù)如表10-11所示。參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說 明P000312用戶訪問級(jí)為擴(kuò)展級(jí)P000400參數(shù)過濾顯示全部參數(shù)P070022由端子排輸入（選擇命令源）*P070111端子DIN1功能為ON接通正轉(zhuǎn)/OFF停車表10-11控制參數(shù)表參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說 明*P0702120端子DIN2禁用*P070390端子DIN3禁用*P070400端子DIN4禁用P072511端子DIN輸入為高電平有效P100021頻率設(shè)定由BOP（）設(shè)置*P1080020電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最低頻率（下限頻率）（Hz）*P10825050電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最高頻率（上限

14、頻率）（Hz）P220001PID控制功能有效續(xù)表 設(shè)置目標(biāo)參數(shù)如表10-12所示。參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說 明P000313用戶訪問級(jí)為專家級(jí)P000400參數(shù)過濾顯示全部參數(shù)P225302250已激活的PID設(shè)定值（PID設(shè)定值信號(hào)源）P22401060由面板BOP（）設(shè)定的目標(biāo)值（%）P225400無PID微調(diào)信號(hào)源P2255100100PID設(shè)定值的增益系數(shù)P22561000PID微調(diào)信號(hào)增益系數(shù)P225711PID設(shè)定值斜坡上升時(shí)間P225811PID設(shè)定值的斜坡下降時(shí)間P226100PID設(shè)定值無濾波表10-12目標(biāo)參數(shù)表 設(shè)置反饋參數(shù)如表10-13所示。參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說 明P00

15、0313用戶訪問級(jí)為專家級(jí)P000400參數(shù)過濾顯示全部參數(shù)P2264755.0755.1PID反饋信號(hào)由AIN2+(即模擬輸入2)設(shè)定P226500PID反饋信號(hào)無濾波P2267100100PID反饋信號(hào)的上限值（%）表10-13反饋參數(shù)表參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說 明P226800PID反饋信號(hào)的下限值（%）P2269100100PID反饋信號(hào)的增益（%）P227000不用PID反饋器的數(shù)學(xué)模型P227100PID傳感器的反饋形式為正常續(xù)表 設(shè)置PID參數(shù)如表10-14所示。參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說明P000313用戶訪問級(jí)為專家級(jí)P000400參數(shù)過濾顯示全部參數(shù)*P2280325PID比例增益系

16、數(shù)*P228505PID積分時(shí)間*P2291100100PID輸出上限（%）*P229200PID輸出下限（%）*P229311PID限幅的斜坡上升/下降時(shí)間（s）表10-14PID參數(shù)表4恒壓供水系統(tǒng)主電路及控制電路（1）主電路 主電路如圖10-8所示?？傠娏?、互感器、各電機(jī)電流以及三相線電壓等的測(cè)量環(huán)節(jié)在圖中略去。圖10-8 恒壓供水控制系統(tǒng)主電路（2）控制電路 自動(dòng)時(shí)，根據(jù)變頻器頻率上下限動(dòng)作開關(guān)動(dòng)作情況，經(jīng)過PLC處理后發(fā)出控制信號(hào)，控制水泵的工作。 手動(dòng)時(shí)，變頻器頻率動(dòng)作開關(guān)不起作用，這時(shí)，可以根據(jù)水壓的情況，按下SB1（或SB3、SB5、SB7）啟動(dòng)1#（或2#、3#、4#）泵工作

17、。圖10-9 恒壓供水系統(tǒng)控制電路 恒壓供水控制系統(tǒng)PLC的I/O地址分配如表10-15所示。輸 入地 址輸 出地 址1#泵啟動(dòng)I0.0變頻器運(yùn)行Q0.01#泵停止I0.11#工頻Q0.42#泵啟動(dòng)I0.21#變頻Q0.52#泵停止I0.32#工頻Q0.63#泵啟動(dòng)I0.42#變頻Q0.73#泵停止I0.53#工頻Q1.04#泵啟動(dòng)I0.63#變頻Q1.14#泵停止I0.74#工頻Q1.2變頻故障I1.04#變頻Q1.3水池水位低I1.1 水池水位高I1.2 手動(dòng)/自動(dòng)I1.5 自動(dòng)啟動(dòng)I1.6 自動(dòng)停止I1.7 表10-15I/O地址分配表 PLC的參考程序。恒壓供水控制系統(tǒng)PLC主程序如圖

18、10-10所示。圖10-10 恒壓供水主程序 恒壓供水控制系統(tǒng)PLC手動(dòng)控制子程序如圖10-11所示。 圖10-11 恒壓供水手動(dòng)程序 恒壓供水控制系統(tǒng)PLC自動(dòng)控制子程序如圖10-12圖10-16所示。圖10-12 恒壓供水自動(dòng)子程序1圖10-13 恒壓供水自動(dòng)子程序2圖10-14 恒壓供水自動(dòng)子程序3圖10-15 恒壓供水自動(dòng)子程序4圖10-16 恒壓供水自動(dòng)子程序5 按照?qǐng)D10-17所示的頻率與時(shí)間關(guān)系，使用PLC與西門子MM440變頻器實(shí)現(xiàn)變頻器的多段速控制。實(shí)訓(xùn)課題7 變頻器的多段速運(yùn)行控制圖10-17頻率與時(shí)間關(guān)系的曲線1控制要求 按下啟動(dòng)按鈕后，要求變頻器所控制的電機(jī)按照?qǐng)D10-17頻率與時(shí)間的曲線圖運(yùn)行，運(yùn)行完畢后電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止。 在運(yùn)行過程中如果按下停止按鈕電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。PLC I/O分配如表10-16所示。地址名稱地址名稱I0.0啟動(dòng)按鈕Q0.27（DIN3）I0.1停止按鈕Q0.38（DIN4）Q0.05（DIN1）Q0.416（DIN5）Q0.16（DIN2） 表10-16變頻器多段速控制I/O分配表2變頻參數(shù)設(shè)置及程序設(shè)計(jì)（1