电气控制与PLC技术 项目式 黄中玉 陈梦影 学习情景25 钢琴琴弦绕线机的速度控制新.pptVIP

学习情景25 钢琴琴弦绕线机的速度控制 一、钢琴琴弦绕线机的速度控制 （一）情景描述： 某钢琴琴弦绕丝机布局图如图5－38所示： 工作基本要求是： 当机架处于起点位置且钢丝被拉紧时，按下起动按钮，绕丝机开始工作，机架向左行走；当机架行走到减速传感器位置时，主轴转速减速；机架继续向左行走，到终点传感器位置时，主轴电机停止工作；主轴电机停止工作3秒后，主轴电机反转，带动机架向右行走，行走到起点位置时，主轴电机停止，机架停止于起点位置处，准备进入下一个循环。 情景分析 1．机架向左或者向右行走是如何实现的呢？机架的行走是由三相交流异步电动机带动主轴实现行走的，机架向左或者向右行走即要求三相交流异步电动机要能实现正转和反转控制； 2．机架向右行走到减速位置时，要求主轴减速，即三相交流异步电动机要能实现速度控制——即变频器多段速度控制。 （二）相关知识 变频器的基本构成 变频器分为交—交和交—直－交两种形式。交－交变频器是直接将工频交流转换成频率、电压均可控制的交流，常称为变频器；交－直－交变频器则是先把工频交流通过整流器转换成直流，然后再把直流转换(逆变)成频率、电压均可控制的交流(由直流转换成交流的装置也常称为逆变器），其基本构成如图5－39所示。主要由主电路（包括整流器、中间直流环节、逆变器）和控制电路组成。 变频器的调速原理 因为三相交流异步电动机的转速公式为 式中　　n0 ——同步转速； 　　　　? ——电源频率，单位为HZ； 　　　　p ——电动机极对数。 s ——电动机转差率。 从公式可知，改变电源频率即可实现调节电动机的速度。 对三相交流异步电动机实现调速时，如果只改变电源的频率，而不改变加在三相交流异步电动机上的电压，将对三相交流异步电动机是不利的，只改变电源频率，希望主磁通保持不变，因为磁通太弱，铁芯利用不充分，同样转子电流下转矩减小，电动机的负载能力下降；若磁通太强，铁芯发热，波形变坏。如何实现磁通不变呢？根据三相异步电动机定子每相电动势的有效值为 E1＝4.44?1N1Φm 式中　　?1 ——电动机定子频率，单位为Hz； 　　　　N1 ——定子绕组有效匝数； 　　　　Φm ——每极磁通量，单位为Wb。 从公式可知，对E和f进行适当控制即可维持磁通量不变。 因此，三相异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频器获得电压和频率均可调节的供电电源。 变频器的基本参数 变频器用于单纯可变速运行时，可按出厂设定的参数运行即可，若考虑负荷、运行方式时，必须设定必要的参数。对于三菱FR－A540变频器（有几百个参数），可以根据实际需要来设定，这里仅介绍一些常用的参数，有关其他参数，请参考有关使用手册。 （1）输出频率范围（Pr.1、Pr.2、Pr.18、），Pr.1为上限频率，用Pr.1设定输出频率的上限，既使有高于设定值的频率指令输入，输出频率也被钳位在上限频率。Pr.2为下限频率，用Pr.2设定输出频率的下限。Pr.18为高速上限频率，在120Hz以上运行时，用Pr.18设定输出频率的上限。 （2）多段速度运行（ Pr.4、Pr.5、Pr.6、Pr.24~ Pr.27），Pr.4、Pr.5、Pr.6为三速设定（高速、中速和低速）的参数号，分别设定变频器的运行频率，至于变频器实际运行哪个参数设定的频率，则分别由其控制端子RH、RM和RL的闭合来决定。Pr.24~ Pr.7为4~7段速度设定，实际运行哪个参数设定的频率由端子RH、RM和RL的组合（闭合）来决定，如图5－40所示。 注意： 上述功能只在外部操作模式或Pr.79=4时，才能生效，否则无效。 说明：1．多段速度比主速度优先。2．多段速度在PU和外部运行模式下都可以设定。3．Pr.24~ Pr.27及Pr.232~ Pr.239之间的设定没有优先之分。4．运行期间参数值能被改变。5．当用Pr.180~ Pr.186改端子功能时，其运行将发生改变。 （三）情景实现 设计思路 三相异步电动机的正反转以及多速运行，采用外部控制端子和变频器的多段运行来控制；变频器的外部控制端子和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控制变频器的RL、RM、RH以及STR、STF端子与SD端子的通和断来实现控制三相异步电动机的正转、反转及多速运行。 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选择和多段速度设定等参数，具体参数如下： 上限频率Pr1=50Hz； 下限频率Pr2=0Hz； 基底频率Pr3=50Hz； 加速时间Pr7=0.5S； 减速时间Pr8=0.5S； 电子过电流保