PLC譯碼指令在變頻器七段速控制中的應(yīng)用

安徽馬鞍山技師學(xué)院電氣工程系 關(guān) 越

皖江工學(xué)院電氣信息工程系 陳 玲

變頻器是一種電壓、頻率變換設(shè)備，是將定頻的交流電變換成電壓、頻率連續(xù)可調(diào)的交流電，從而供給電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)及調(diào)速使用。實(shí)際生產(chǎn)中變頻器常用于三相交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。

1 變頻器七段速調(diào)速原理

變頻器在進(jìn)行多段速調(diào)速控制時(shí)，主要是通過(guò)變頻器外部信號(hào)指令控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。三菱FR-D740變頻器實(shí)現(xiàn)七段速的控制是通過(guò)變頻器上的RH、RM、RL三個(gè)端子之間的相互組合來(lái)完成的，七段速度的選擇與三個(gè)端子之間的接通、斷開(kāi)狀態(tài)有著密切的聯(lián)系，具體速度的選擇如圖1所示。

圖1 變頻器七段速調(diào)速端子組合圖

圖1中“ON”表示在這個(gè)速度時(shí)處于變頻器外部控制端子的接通狀態(tài)?？梢?jiàn)，變頻器輸出不同速度時(shí)，其外部的RH、RM、RL三個(gè)端子處于不同的組合接通狀態(tài)。

根據(jù)三菱FR-D740變頻器的這一特點(diǎn)，通過(guò)控制三個(gè)端子的閉合狀態(tài)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的七段速的手動(dòng)控制。

2 PLC基本指令控制變頻器七段速調(diào)速

在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速是利用PLC程序控制變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)，下面以PLC基本指令控制電動(dòng)機(jī)正向七段速運(yùn)行為例來(lái)介紹PLC是如何控制變頻器進(jìn)行七段速運(yùn)行的。實(shí)際應(yīng)用時(shí)要根據(jù)PLC對(duì)變頻器控制運(yùn)行要求完成PLC與變頻器的外部接線(xiàn)設(shè)計(jì)。

圖2 PLC控制變頻器外部接線(xiàn)圖

2.1 PLC與變頻器的外部接線(xiàn)圖

圖2中SB1-SB7為七段速選擇按鈕，SB8為停止按鈕，把它們對(duì)應(yīng)的接到PLC輸入繼電器X1-X7和X10的端子上。PLC輸出繼電器Y1接變頻器STF端子，Y2、Y3、Y4分別接變頻器RH、RM、RL端子，COM1和COM2公共端接變頻器SD端子。完成PLC與變頻器外部接線(xiàn)后就要針對(duì)外部接線(xiàn)完成控制程序的編寫(xiě)。

2.2 基本指令編寫(xiě)的控制程序

因控制程序較多，文中只列出部分控制程序如圖3所示。

圖3 部分PLC控制程序

圖3所示程序中X1-X7是外部控制選擇七段速的輸入信號(hào)，這七個(gè)輸入繼電器在程序段中相互制約，同一時(shí)間只允許一個(gè)輸入繼電器的常開(kāi)點(diǎn)有效，具體方法是在對(duì)應(yīng)的輸入繼電器控制的程序段中去除它本身的常閉點(diǎn)。如圖3以四速輔助繼電器M4的控制程序段為例，由輸入繼電器X4控制接通輔助繼電器M4，在輸入繼電器X4后面串入其它速度控制的輸入繼電器的常閉點(diǎn)，即X1、X2、X3、X5、X6、X7的常閉點(diǎn)。以此類(lèi)推其它輔助繼電器的控制也是一樣的，這里不再做詳細(xì)說(shuō)明。PLC中的輸出繼電器有Y2、Y3、Y4對(duì)應(yīng)接入到變頻器的RH、RM、RL三個(gè)端子上，根據(jù)變頻器七段速調(diào)速原理，為了得到不同的速度要求，RH、RM、RL三個(gè)端子組合接通。例如四速控制程序段中，輔助繼電器M4的常開(kāi)點(diǎn)分別放置在輸出繼電器Y3和Y4控制程序段中，這樣當(dāng)輔助繼電器M4得電工作后，其常開(kāi)點(diǎn)閉合，這是輸出繼電器Y3和Y4動(dòng)作，對(duì)應(yīng)PLC的Y3和Y4輸出點(diǎn)輸出信號(hào)，使得RM和RL端子接通，變頻器以四速輸出帶動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。這樣控制的目的是針對(duì)三菱PLC編程軟件語(yǔ)法嚴(yán)禁雙線(xiàn)圈輸出這一要求。在控制程序中使用了輔助繼電器M來(lái)控制輸出繼電器Y，從而達(dá)到避免雙線(xiàn)圈輸出，程序中M1-M7這七個(gè)輔助繼電器相當(dāng)于七段速的切換選擇控制單元。

通過(guò)對(duì)基本指令編寫(xiě)的控制程序分析，得知基本指令控制變頻器七段速運(yùn)行時(shí)，控制程序較多，不便嵌入到系統(tǒng)控制程序中，因此，引入譯碼指令實(shí)現(xiàn)控制。

3 PLC譯碼指令控制變頻器七段速調(diào)速

3.1 PLC譯碼指令DECO介紹

圖4所示中若目標(biāo)元件[D]選用位軟件Y、M、S，則n的取值范圍為1～8；若[D]選用字軟件T、C、D，則n的取值范圍為1～4。n表示參加該指令操作的源操作數(shù)共n位（X0、X1、X2），目標(biāo)操作數(shù)[D]共有2n個(gè)位(23=8)，即M10～M17。

圖4 譯碼指令介紹

圖5 原地址與目標(biāo)地址關(guān)系圖

例如圖4中當(dāng)X10接通時(shí)，PLC每掃描一次梯形圖就對(duì)X0、X1、X2三個(gè)輸入繼電器的狀態(tài)進(jìn)行譯碼。如圖5源地址是1+2=3，因此從M10起第3位的M13變?yōu)?（X0=1、X1=1、X2=0）。若源地址全為0（X0=0、X1=0、X2=0），譯碼后的結(jié)果為M10=1。若源地址全為1（X0=1、X1=1、X2=1），則譯碼結(jié)果為M17=1。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)要根據(jù)PLC對(duì)變頻器控制運(yùn)行要求完成PLC與變頻器的外部接線(xiàn)設(shè)計(jì)。

3.2 PLC控制變頻器外部接線(xiàn)圖

圖6 PLC控制變頻器外部接線(xiàn)圖

圖6所示中SB1為啟動(dòng)按鈕，SB2為停止按鈕，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1、SA2、SA3為速度選擇開(kāi)關(guān)，PLC輸出繼電器Y1接變頻器STF端子，Y2、Y3、Y4分別接變頻器RH、RM、RL端子，COM1和COM2公共端接變頻器SD端子。在完成PLC與變頻器外部接線(xiàn)后就要針根據(jù)外部接線(xiàn)進(jìn)行控制程序的編寫(xiě)。

3.3 譯碼指令編寫(xiě)的控制程序

結(jié)合控制程序列出按鈕組合控制七段速運(yùn)行狀態(tài)表，如表1所示。

表1 三按鈕組合實(shí)現(xiàn)七段速運(yùn)行狀態(tài)表

圖7 譯碼指令控制變頻器七段速運(yùn)行

針對(duì)圖7所示控制程序和表1分析，程序中X1接通，輔助繼電器M0動(dòng)作，M0常開(kāi)點(diǎn)自鎖，此時(shí)譯碼指令開(kāi)始工作，接收外部輸入繼電器X10、X11、X12的狀態(tài)，并做相應(yīng)的處理后，驅(qū)動(dòng)從M100到M107八個(gè)輔助繼電器狀態(tài)。而M0另外一對(duì)常開(kāi)點(diǎn)閉合，變頻器正轉(zhuǎn)控制信號(hào)STF接通，保證變頻器始終處于可以運(yùn)行的狀態(tài)。以變頻器四速運(yùn)行為例，此時(shí)只要外部輸入信號(hào)X12始終處于接通狀態(tài)，譯碼指令將接收進(jìn)來(lái)的信息處理后，驅(qū)動(dòng)輔助繼電器M104動(dòng)作輸出，程序中M104的常開(kāi)點(diǎn)分別控制了輸出繼電器Y3、Y4，使輸出繼電器Y3、Y4同時(shí)輸出。因?yàn)樽冾l器的外部控制端子RM、RL接的是PLC輸出繼電器Y3、Y4的輸出點(diǎn)，這樣RM、RL端子將同時(shí)閉合，實(shí)現(xiàn)變頻器四速運(yùn)行。若系統(tǒng)需要停止時(shí)，只需將輸入繼電器X2接通，X2的常閉點(diǎn)斷開(kāi)，輔助繼電器M0斷開(kāi)，譯碼指令停止工作，M100-M107八個(gè)輔助繼電器的常開(kāi)點(diǎn)斷開(kāi)，輸出繼電器Y3、Y4停止工作。因此，只需三個(gè)按鈕組合就可以實(shí)現(xiàn)變頻器的七段速控制。

4 兩種指令編寫(xiě)的控制程序及外部接線(xiàn)圖比較

由上述程序分析，得知基本指令編寫(xiě)的控制程序顯得過(guò)于繁瑣，尤其是七段速輔助繼電器M1-M7控制程序段中要串入很多常閉點(diǎn)，一旦在實(shí)際編程過(guò)程中少串入或多串入一個(gè)常閉點(diǎn)，就會(huì)造成整個(gè)程序在控制變頻器運(yùn)行時(shí)無(wú)法正常運(yùn)行。而利用譯碼指令編寫(xiě)的程序邏輯性強(qiáng)，只需三個(gè)按鈕組合便可以完成調(diào)速，且更貼近變頻器的調(diào)速原理。具體如下：

第一，PLC外部控制按鈕減少，增加了控制的可靠性，利用三個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1、SA2、SA3進(jìn)行組合便可以實(shí)現(xiàn)變頻器的七段速選擇。

第二，譯碼指令編寫(xiě)的控制程序比普通指令編寫(xiě)的控制程序更為簡(jiǎn)單，邏輯性強(qiáng)，更容易讓編程者理解，同時(shí)更利于嵌入到系統(tǒng)的控制程序中，這樣可以大大簡(jiǎn)化整個(gè)系統(tǒng)的控制程序。

結(jié)語(yǔ)：實(shí)踐證明，利用譯碼指令來(lái)完成變頻器的七段速運(yùn)行控制，可以大大簡(jiǎn)化外部接線(xiàn)和控制程序，為變頻器七段速控制提供了便捷的方法。