变频技术及应用电子教案教学课件作者宋爽变频+第6章课件.ppt

第6章 PLC与变频器组成的调速系统运行项目 6.1 项目1-PLC与变频器的连接 项目内容 利用S7-200PLC和MM440变频器实现PLC对变频器的通信控制；S7-200PLC与站号为1的变频器通信控制电机的转速。 相关知识 一个PLC系统由三部分组成:中央单元、输入/输出模块和编程单元。在一个由PLC和变频器组成的调速系统中，PLC可提供控制信号 (如速度)和指令通断信号(启动、停止、反向)给变频器。 PLC与变频器的三种连接方法 1. 开关指令信号的输入 变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、点动等运行状态进行操作的开关型指令信号 (数字输入信号)。PLC通常利用继电器触点或具有继电器触点开关特性的元器件(如晶体管)与变频器连接，获取运行状态指令。 使用继电器触点进行连接时，常因接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需要考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。 在设计变频器的输入信号电路时还应该注意到，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。 2. 数值信号的输入 变频器中也存在一些数值型 (如频率、电压等)指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种，数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来设定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常是通过0~10V(或5V)的电压信号或者0(或4)~2OmA的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，故必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。 当变频器和PLC的电压信号范围不同时，例如，变频器的输入信号范围为0~lOV而PLC的输出电压信号范围为0~5V时，或PLC一侧的输出信号电压范围为0~10V而变频器的输入信号电压范围为0~5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，则需以串联电阻的分压，以保证进行开关时不超过PLC和变频器相应部分的容量。此外，在连线时还应该注意将布线分开，保证主电路一侧的噪声不传至控制电路。 通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号，电信号范围通常为0~5V(或1OV)及0(或4)~2OmA电流信号。无论是哪种情况，都必须注意PLC一侧输入阻抗的大小以保证电路中的电压和电流不超过电路的容许值，从而提高系统的可靠性和减少误差。此外，由于这些监测系统的组成都互不相同，当有不清楚的地方时最好向厂家咨询。 由于变频器在运行过程中会带来较强的电磁干扰，为了保证PLC不因变频器主电路的断路器及开关器件等产生的噪声而出现故障，在将变频器和PLC等上位机配合使用时还必须注意: （1) 对PLC本体按照规定的标准和接地条件进行接地。此时，应避免和变频器使用共同的接地线，并在接地时尽可能使两者分开。 （2) 当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块以及输入/输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声用的变压器等。此外，如有必要在变频器一侧也应采取相应措施。 （3) 当把变频器和PLC安装在同一操作柜中时，应尽可能使与变频器和PLC有关的电线分开。 （4) 通过使用屏蔽线和双绞线达到提高抗噪声水平的目的。 3．PLC通过485通信接口控制变频器 这种控制方式的硬件接线简单，但需要增加通信用的接口模块。且要求熟悉通信模块的使用方法和设计通信程序。 二．西门子通用变频器与PLC的通信 西门子通用变频器有两种通信协议：USS协议和通过RS485接口的Profibus-DP协议。如果使用Profibus-DP协议通信，必须使用Profibus-DP模块CB15；如果使用USS协议通信，可通过一个SUB-D插座连接，采用两线制的RS485接口，以USS通信协议作为现场监控和调试协议，最多可连接31台通用变频器，最大数据传输速率为19.2kbit/s，然后可用一个主站，如工业计算机或PLC进行控制。USS总线上的每台通用变频器都有一个从站号 (在参数中设定)，各站点由唯一的标识码识别，主站依靠它来识别每一台通用变频器。 项目实施 一．设备、工具和材料 MM440变频器，S7-200PLC，通信适配器，通信电缆，三相交流电动机，直流24V电源，接触器，空气断路器，接线端子，电工工具，万用表，按钮，导线。 二．技能训练 1.按电路图接线 使用一根标准的Profibus电缆接在S7-2OOCPU通信口的1、3、8端上，电缆另一端是无插头的，对应的三根线分别接到变频器的PE、29、30端子上，如图6-3所示。S7-200的CPU最多可以接31个变频器，每个变频器要有唯一的站址，通过变频器的参数进行设置。 2.操作步骤 （1）正确连接电路。 （2）确立通信方案 西门子自动化产品的小型变频器与S7-20O的PLC之间的通信只能采用USS方式。