6ES7517-3AP00-0AB0详细说明

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近年来可编程序控制器（PLC）以及变频调速技术日益发展，性能价格比日益**，并在机械、冶金、制造、化工、纺织等领域得以普及和应用。为满足温度、速度、**等工艺变量的控制要求，常常要对这些模拟量进行控制，PLC模拟量控制模块的使用也日益广泛。

通常情况下，变频器的速度调节可采用键盘调节或电位器调节方式，但是，在速度要求根据工艺而变化时，仅利用上述两种方式则不能满足生产控制要求，因此，我们须利用PLC灵活编程及控制的功能，实现速度因工艺而变化，从而保证产品的合格率。

2、变频器简介

交流电动机的转速n公式为：

式中: f—频率;
p—极对数;
s—转差率（0～3%或0～6%）。

由转速公式可见，改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁通势的同步转速，达到调速的目的。额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频向上调（恒功率调 速），也可以从基频向下调（恒转距调速）。因此变频调速方式，比改变极对数p和转差率s两个参数简单得多。同时还具有很好的性价比、操作方便、机械特性较 硬、静差率小、转速稳定性好、调速范围广等优点，因此变频调速方式拥有广阔的发展前景。

3、PLC模拟量控制在变频调速的应用

PLC包括许多的特殊功能模块，而模拟量模块则是其中的一种。它包括数模转换模块和模数转换模块。例如数模转换模块可将一定的数字量转换成对应的模拟量（电压或电流）输出，这种转换具有较高的精度。

在设计一个控制系统或对一个已有的设备进行改造时，常常会需要对电机的速度进行控制，利用PLC的模拟量控制模块的输出来对变频器实现速度控制则是一个经济而又简便的方法。

下面以三菱FX2N系列PLC为例进行说明。同时选择FX2N-2DA模拟量模块作为对变频器进行速度控制的控制信号输出。如图1所示，控制系统采用具有两路模拟量输出的模块对两个变频器进行速度控制。、

图1 对变频器进行速度控制的信号输出

图2为变频器的控制及动力部分，这里的变频器采用三菱S540型，PLC的模拟量速度控制信号由变频器的端子2、5输入。

图2 变频器的控制及动力部分接线图

3.1 系统中PLC模拟量控制变频调速需要解决的主要问题

（1）模拟量模块输出信号的选择

通过对模拟量模块连接端子的选择，可以得到两种信号，0～10V或0～5V电压信号以及4～20mA电流信号。这里我们选择0～5V的电压信号进行控制。

（2）模拟量模块的增益及偏置调节

模块的增益可设定为任意值。然而，如果要得到大12位的分辨率可使用0～4000。如图3，我们采用0～4000的数字量对应0～5V的电压输出。当然，我们可对模块进行偏置调节，例如数字量0～4000对应4～20mA时。

图3 模块的增益设定

（3）模拟量模块与PLC的通讯

对于与FX2N系列PLC的连接编程主要包括不同通道数模转换的执行控制，数字控制量写入FX2N-2DA等等。而重要的则是对缓冲存储器（BFM）的设置。通过对该模块的认识，BFM的定义如附表。

附表 BFM的定义

从附表中可以看出起作用的仅仅是BFM的#16、#17，而在程序中所需要做的则是根据实际需要给予BFM中的#16和#17赋予合适的值。其中：

#16为输出数据当前值。
#17:b0:1改变成0时，通道2的D/A转换开始。
b1:1改变成0时，通道1的D/A转换开始。

（4）控制系统编程

对于上例控制系统的编写程序如图4所示。

图4 控制系统编程

在程序中：

1） 当M67、M68常闭触点以及Y002常开触点闭合时，通道1数字到模拟的转换开始执行;当M62、M557常闭触点以及Y003常开触点闭合时，通道2数字到模拟的转换开始执行。

2） 通道1

将保存个数字速度信号的D998赋予辅助继电器（M400～M415）;
将数字速度信号的低8位（M400～M407）赋予BFM的16#;
使BFM#17的b2=1;
使BFM#17的b2由1→0，保持低8位数据;
将数字速度信号的高4位赋予BFM的16#;
使BFM#17的b1=1;
使BFM#17的b1由1→0，执行通道1的速度信号D/A转换。

3） 通道2

将保存第二个数字速度信号的D988赋予辅助继电器（M300～M315）;
将数字速度信号的低8位（M300～M307）赋予BFM的16#;
使BFM#17的b2=1;
使BFM#17的b2由1→0，保持低8位数据;
将数字速度信号的高4位赋予BFM的16#;
使BFM#17的b0=1;
使BFM#17的b0由1→0，执行通道2的速度信号D/A转换。

4） 程序中的K0为该数模转换模块的位置地址，在本控制系统中只用了一块模块，因此为K0，假如由于工艺要求控制系统还要再增加一块模块，则新增模块在编程时只要将K0改为K1即可。

（5）变频器主要参数的设置

根据控制要求，设置变频器的运行模式为外部运行模式，运行频率为外部运行频率设定方式，Pr.79=2;模拟频率输入电压信号为0～5V，所以，Pr.73=0;其余参数根据电机功率、额定电压、负载等情况进行设定。

3.2 注意事项

（1） FX2N-2DA采用电压输出时，应将IOUT与COM短路;
（2） 速度控制信号应选用屏蔽线，配线安装时应与动力线分开。

前言：包钢炼铁厂综合料场皮带传送系统采用132KW两台电机（一主一从）进行传动。原有系统采用接触器启动。传送皮带长度大约在500米左右。正常情况下直接启动对系统没有影响，但是当发生送料过程中有意外故障而造成停机时，系统检修结束后要求再启动时，就会出现启动非常困难，造成接触器过热烧毁甚至发生因过电流造成相间短路的现象。若采用一般常用的降压软启动方式，由于启动力矩与电压的平方成正比，因此根本无法实现重载启动。为此，我们采用艾默生公司的EV3000系列高转矩、高精度变频器作为电机控制核心，配合EC20系列PLC实现两台变频器的主从控制，实现两台电机同频率或负荷平衡运转。

1、变频控制系统

1.1系统参数：

皮带电机为132KW，电流245A，四极，转速1480 R/MIN

设计采用EV3000-4T132G（高性能）系列变频器。 配合EC20系列PLC及模拟量组合模块5AM（四模入、一模出），通过PLC作PID闭环控制。其中主变频器的给定采用数字量设定或模拟量设定均可，将主变频器的输出频率作为PID的给定量，将从变频器的输出频率作为PID反馈环节，PID输出量作为从变频器的给定值，从而实现主、从变频器的频率一致运行。具体原理参见附图一至五

1.2变频参数设置

主变频：

F0.02=4 V/F控制 F0.03=0 数字设定，由面板给出

F0.04=50 主机给定 F0.05=1 端子控制

F0.10=60S 加速时间 F0.11=20 减速时间

由于现场不具备电机调谐运行（接手无法打开），因此控制方式采用V/F控制，电机参数F1.00-1.08按电机实际参数设置。

F2.09=1 停机方式为自由停车

F6.08=0 AO1输出信号为实际运行频率

F6.09=3 AO2输出信号为实际运行电流

F6.12=20% AO2信号输出偏置为20%

具体原因是：由于AO2信号送入楼上控制站计算机室，控制站PLC要求信号为4-20MA。因此，当变频器输出电流信号为4MA时，对应实际电流为0；即将4MA/20MA=20% ，输出偏置即位20%。

从变频：

F0.02=4 V/F控制 F0.03=5 模拟设定，由PLC给出

F0.05=1 端子控制

F0.10=60S 加速时间 F0.11=20 减速时间

F2.09=1 停机方式为自由停车

F6.08=0 AO1输出信号为实际运行频率

F6.09=3 AO2输出信号为实际运行电流

F6.12=20% AO2信号输出偏置为20%

2、PLC控制系统

2.1 PLC硬件配置

由主机EC20-1410BRA、模拟量组合EC20-5AM (四入一出)构成。其中输入的一通道为主变频器的实际运行频率；二通道为从变频器的实际运行频率，输入信号均为4-20MA；输出为从变频器的给定值，信号为0-10V。

2.2变频控制PID程序

LD SM1

TO 0 400 16#1 1 5AM模块初始化

LD SM1

TO 0 600 16#3311 1 输入1、2通道为电流信号3、4通道关闭。

LD SM1

TO 0 650 16#0 1 输出通道为0-10V信号

LD SM1

TO 0 500 16#1 1 通道设置更改允许

LD SM1

TO 0 800 16#1 1 输入通道设置更改确认

LD SM1

TO 0 801 16#1 1 输出通道设置更改确认

LD SM0

FROM 0 100 D100 1 读通道1数值（主变频运行频率）

LD SM0

FROM 0 101 D101 1 读通道2数值（从变频运行频率）

LD SM0

MOV D101 D21 通道2数值作为PID反馈值。

LD SM0

TO 0 0 D22 1 PID输出信号从输出通道输出（作为从变频给定）

LD SM0

CALL PID_EXE 调用PID执行程序

LD SM0

CALL PID_SET 调用PID设置程序

PID子程序

LD SM0

PID D20 D21 D0 D22 //子程序的PID指令生成公式PID S1 S2 S3 D

LD SM0

MOV D100 D20 //设定目标值

MOV 10 D0 //采样时间(Ts) 范围为1～32767(ms)但比运算周期短的时间数值无法执行

MOV 33 D1 //动作方向

MOV 0 D2 //滤波时间常数

MOV 1000 D3 //比例增益(Kp) MOV 1 D4 //积分时间TI MS

MOV 0 D5 //微分增益(KD) MOV 0 D6 //微分时间

MOV 0 D15 //输入变化量MOV 0 D16 //输入变化量

MOV 2000 D17 //输出上限设MOV 0 D18 //输出下限设

2.3实际参数调整设置

后经多次修改和调试，确定比例系数为10，积分时间为100毫秒，微分时间为零。经过运行发现能够满足现场的生产工艺，主、从皮带平稳启动。

3、连锁控制

连锁控制主要实现如下功能：

一、启动时主、从变频器一起启动，一起停止。

二、任何一台变频器故障，则另外一台变频器立即停止。

连锁控制的实现通过中间继电器（设计院设计，可以通过PLC实现）

4、实际运行情况：

经过2个月左右的运行发现，系统能够运行非常稳定，皮带启动电流为120A左右，主、从变频器启动频率完全一致，启动电流主变频器略大于从变频器，启动平稳可靠，完全能够满足生产要求。 EV3000变频器设置面板具有中文显示功能，而且参数设置非常简单，便于现场的维护；该系列变频器在过载能力方面非常的强。由于变频器在初期调试时，皮带电机的抱闸没有打开，且减速机的油泵电机没有启动，当时的过载电流几乎达到450A，在大电流限幅下运行了十几秒，变频器没有发生任何故障。

参考文献

①艾默生公司EV3000系列通用变频器 艾默生网络能源有限公司

②新型PID控制及其应用 机械工业出版社 陶永华

③EC20系统手册 艾默生网络能源有限公司

④通用变频器及其应用 机械工业出版社 韩安荣

⑤电机拖动与控制 西安电子科技大学出版社 刘保录

⑦EC20-5AM使用说明 艾默生网络能源有限公司