单元四 搬运工作站外围控制系统的设计

1、工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电工业机器人工作站系统集成主讲教师：汪励单元四 搬运工作站外围控制系统的设计工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电工作任务描述:应用PLC控制机器人搬运工作站变频器的运行。学习目标:通过本任务学习，应能：1.掌握光电传感器的工作原理与连接要求。2.掌握变频器的工作原理及使用方法。3.掌握PLC控制变频器运行的硬件与软件设计。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电 PLC是工业机器人搬运工作站的核心控制设备，除此以外，外围控制设备还有检测工件的传感器、控制输送线运行的变频器等设备。知识准备知识准备 工业机器

2、人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 传感器种类繁多，例如光电传感器、光纤传感器、位移传感器、视觉传感器、旋转编码器、超声波传感器等等，每种传感器都有自身的特点和应用范围。 在工业机器人工作站中大量使用光电传感器、光纤传感器，用于工件有无的检测、设备运行中位置的检测等。光电传感器、光纤传感器以其无触点、无机械碰撞、响应速度快、控制精度高等特点在工业控制装置和机器人中得到了广泛的应用。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 1 1光电传感器的工作原理光电传感器的工作原理光电传感器是利用光的各种性

3、质，检测物体的有无或表面状态的变化，若输出形式为开关量，称之为光电式接近开关，也简称为光电传感器。光电传感器主要由光发射器（投光器）、光接收器（受光器）和检测电路构成。如果光发射器发射的光线因被检测物体不同而被遮掩或反射，到达光接收器的光将会发生变化。光接收器的敏感元件将检测出这种变化，并转换为电信号进行输出。大多使用可视光和红外光。光纤传感器是一种放大器与敏感元件分离型的光电传感器。光纤传感器把发光器发出的光用光纤引导到检测点，再把检测到的光信号用光纤引导到光接收器就组成了光纤传感器。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 1 1光电传感

4、器的工作原理光电传感器的工作原理光纤传感器具有抗电磁干扰，可工作于恶劣环境，传输距离远，使用寿命长等优点，此外，由于光纤头具有较小的体积，所以可以安装在很小空间的地方。光纤传感器放大器的灵敏度调节范围较大，当光纤传感器灵敏度调得较小时，反射性较差的黑色物体，光电探测器无法接收到其反射信号，而反射性较好的白色物体，光电探测器就可以接收到反射信号。反之，若调高光纤传感器灵敏度，则即使对反射性较差的黑色物体，光电探测器也可以接收到反射信号。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类按照检测方式分类，光电传感器主

5、要分为对射型、回归反射型、扩散反射型三大类。(1) 对射型对射型光电传感器的投光器与受光器分开安装，为了使投光器发出的光能进入受光器，投光器与受光器对向设置。如果被检测物体进入投光器和受光器之间遮蔽了光线，进入受光器的光量将减少。根据这种光的变化，便可进行检测。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(1) 对射型对射型光电传感器工作原理如图所示。当光路中无物体遮挡时，受光器能接受投光器发出的光能，传感器输出OFF（或ON）；当光路中有物体遮挡时，受光器接受不到或接受很少投光器发出的光能，传感器输出信号

6、发生反转，由OFF（或ON）反转为ON（或OFF），由此可以检测光路中有无物体。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(1) 对射型对射型光电传感器的特点：1) 动作的稳定度高，检测距离长（数cm数10m）；2) 即使检测物体的通过线路变化，检测状态也不变；3) 检测物体的光泽、颜色、倾斜等的影响很少；对射型光电传感器的应用如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(2) 回归反射型回归反射型光电传感器

7、的投光器与受光器装在同一个机壳里，通常投光器发出的光线将反射到相对设置的反射板上，回到受光器。如果检测物体遮蔽光线，进入受光器的光量将减少。根据这种光的变化，便可进行检测。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(2) 回归反射型回归反射型光电传感器工作原理如图所示。当光路中无物体遮挡时，投光器发出的光通量被反射板全部反射到受光器，传感器输出OFF（或ON）；当光路中有物体遮挡时，受光器接受不到或接受很少反射板反射的的光能，传感器输出信号发生反转，由OFF（或ON）反转为ON（或OFF），由此可以检测光

8、路中有无物体。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(2) 回归反射型回归反射型光电传感器的特点：1) 检测距离为数cm数m；2) 布线.光轴调整方便；3) 检测物体的颜色、倾斜等的影响很少；4) 光线通过检测物体2次，所以适合透明体的检测；回归反射型光电传感器的应用如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(3) 扩散反射型扩散反射型又称为漫射型。扩散反射型光电传感器的投光器与受光器也是装在同一个机壳

9、里，但不需要反射板。通常光线不会返回受光部，如果投光器发出的光线碰到检测物体，检测物体反射的光线将进入受光器，受光量将增加。根据这种光的变化，便可进行检测。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(3) 扩散反射型扩散反射型光电传感器工作原理如图所示。当传感器前方一定距离内没有物体时，没有光被反射到受光器，传感器输出OFF（或ON）；反之当传感器的前方一定距离内出现物体，只要反射回来的光强度足够，受光器接收到足够的漫射光，传感器输出信号发生反转，由OFF（或ON）反转为ON（或OFF）。由此可以检测传感

10、器前方有无物体。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(3) 扩散反射型扩散反射型光电传感器的特点：1) 检测距离为数cm数m；2) 便于安装调整；3) 在检测物体的表面状态（颜色、凹凸）中光的反射光量会变化，检测稳定性也变化；扩散反射型光电传感器的应用如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(4) 限定反射型限定反射型光电传感器与扩散反射型一样，投光器和受光器置于一体。由发射器发出光信号，并在限定范

11、围内由接收器接受被检物反射的光，并引起光电传感器动作，输出开关控制信号。如图所示，呈正反射光结构,检测距离限定于某个范围，不易受到背景物体的干扰。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(4) 限定反射型限定反射型光电传感器的特点：1) 可检测微妙的段差；2) 限定与传感器的距离，只在该范围内有检测物体时进行检测；3) 不易受检测物体的颜色的影响；4) 不易受检测物体的光泽、倾斜的影响；限定反射型光电传感器的应用如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准

12、备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(5) 距离设定型距离设定型光电传感器在检测方式和前面介绍的反射型光电传感器一样，但是受光素子是PSD（位置检测元件），PSD上的光点的位置决定输出，而不是光量。如图所示，PSD上的光点位置变化其阻值也发生变化，当PSD阻值达到门槛值时，输出发生反转。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类(5) 距离设定型距离设定型光电传感器具有BGS和FGS两种功能。BGS具有不会对比设定距离更远的背景进行检测的功能；FGS具有不会对比设定距离更近的物体，以及回到受

13、光器的光量少于规定的物体进行检测的功能。回到受光器光量少的物体是指检测物体的反射率极低，比黑画纸更黑的物体；反射光几乎都回到投光侧，如镜子等物体；反射光量大，但向随机方向发散，有凹凸的光泽面等物体。有些情况下，根据检测物体的移动，有时反射光会暂时回到受光侧，所以需要通过OFF延迟定时器来防止高速颤动。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 2 2光电传感器的分类光电传感器的分类距离设定型光电传感器的特点：1) 可对微小的段差进行检测；2) 不易受检测物体的颜色影响；3) 不易受背景物体的影响；4) 有时会受检测物体的斑点影响；距离设定型光电

14、传感器的应用如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 3 3光电传感器的技术参数光电传感器的技术参数(1) 检测距离：指被检测物体按一定方式移动，当开关动作时测得的基准位置（光电开关的感应表面）到检测面的空间距离。(2) 额定动作距离：指接近开关动作距离的标称值。(3) 回差距离：指动作距离与复位距离之间的绝对值。(4) 响应频率：指在规定的ls的时间间隔内，允许光电开关动作循环的次数。(5) 输出状态：分常开和常闭。当无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作；当检测到物体时，晶体管导通，

15、负载得电工作。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 3 3光电传感器的技术参数光电传感器的技术参数(6) 检测方式：根据光电开关在检测物体时发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，可分为对射型、反射型、漫反射型等。(7) 输出形式：有NPN、PNP型；二线、三线、四线制；常开/常闭输出。在选择光电传感器时，要充分考虑检测对象的材质属性、检测距离、对象的大小、供电类型、输出类型、检测对象的前景或背景是否要抑制等。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 4 4光电传感器在搬运工作站中

16、的应用光电传感器在搬运工作站中的应用工业机器人搬运工作站所搬运的工件为有机玻璃，尺寸3802705，透明。传送带工件上料检测、落料台工件检测、平面仓库料满检测的检测距离分别为15mm（正面检测）、32mm(侧面检测）、20mm(侧面检测）。用于检测物体有无的传感器有很多种类，如超声波传感器、电感式接近开关、电容式接近开关等。超声波传感器检测距离远，但价格昂贵，并且反射型超时波传感器还存在检测盲区；电感式接近开关只能检测金属材质的物体。电容式接近开关可用于传送带工件上料检测、落料台工件检测，不适合用平面仓库料满检测。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识

17、准备知识准备 4 4光电传感器在搬运工作站中的应用光电传感器在搬运工作站中的应用搬运工作站传送带工件的上料检测、落料台的工件检测，选择的是欧姆龙E3Z-LS63距离设定型光电传感器，平面仓库料满检测选择的是欧姆龙E3X-NA11通用型光纤传感器。(1) E3Z-LS63光电传感器E3Z-LS63光电传感器的实物外形如图所示。传感器的正面是投光器和受光器；传感器上面是调节面板。a） 光电传感器外形 b） 调节面板工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 4 4光电传感器在搬运工作站中的应用光电传感器在搬运工作站中的应用(1) E3Z-LS63光

18、电传感器动作选择开关：用于选择受光动作模式（Light）或遮光动作模式（Drag）。开关旋转至“L”侧，则进入检测到工件输出为ON模式；开关旋转至“D”侧，则进入检测到工件输出为OFF模式。距离设定旋钮：用于调整检测距离。调整的方法是，首先向“min”方向将距离调节器充分旋到最小检测距离，然后将工件放入输送线且靠近传感器一侧，向“max”方向逐步旋转距离调节器，直到传感器动作，这是近点；再将工件推向远离传感器一侧，继续向“max”方向进一步旋转距离调节器，使传感器再次动作，一旦动作，反方向旋转距离调节器直到传感器复位，这是远点。近点与远点之间的中点为稳定检测物体的最佳位置。工业机器人工作站系统

19、集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 4 4光电传感器在搬运工作站中的应用光电传感器在搬运工作站中的应用(1) E3Z-LS63光电传感器E3Z-LS63光电传感器主要技术参数见表。检测模式切换检测模式切换根据根据BGS/FGS转换方式，可以对应各种各样的检测物体转换方式，可以对应各种各样的检测物体/背景背景的结合。的结合。BGS机能：开放或者连接机能：开放或者连接GNDFGS机能：连接机能：连接Vcc设定距离范围设定距离范围20mm80mm 检测距离范围检测距离范围BGS2mm设定距离FGS设定距离80mm以上控制输出控制输出负载电源电压DC26.4V以下

20、，负载电流100mA以下（残留电压1V以下），集电极开路输出NPN，入光时ON/遮光时ON开关切换模式保护电路保护电路电源反向连接保护、输出短路保护、防止相互干扰功能工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 4 4光电传感器在搬运工作站中的应用光电传感器在搬运工作站中的应用(1) E3Z-LS63光电传感器如图所示，为E3Z-LS63光电传感器工作原理框图。搬运工作站传送带工件的上料检测、落料台的工件检测光电传感器分别采用FGS（粉色线接高电平）、BGS（粉色线不接或者接0V）接法。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、

21、光电传感器的选型知识准备知识准备 4 4光电传感器在搬运工作站中的应用光电传感器在搬运工作站中的应用(2) E3X-NA11光纤传感器E3Z-NA11光纤传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是分离的两个部分，光纤检测探头的尾部连接二根光纤，一根传送发射光、一根传送反射光，二根挂光纤分别插入放大器的两个光纤孔中。E3Z-NA11光纤传感器为反射型光纤传感器，光纤传感器组件及示意图如图1、2所示。图1图2工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 4 4光电传感器在搬运工作站中的应用光电传感器在搬运工作站中的应用(2) E3

22、X-NA11光纤传感器E3X-NA11光纤传感器主要主要技术参数见表。电源电压电源电压DC1224V10 脉动脉动10以下以下消耗电流消耗电流40mA以下控制输出控制输出NPN集电极开路输出型负载电流50mA以下（剩余电压1V以下）入光时ON/遮光时ON 开关转换式响应时间响应时间动作、复位：各200s以下，连接配置8台以上时，为 350s以下灵敏度调灵敏度调8回转无终端旋钮（带指示器）保护回路保护回路电源逆向连接保护、输出短路保护定时功能定时功能无定时器、OFF延时定时器：40ms固定连接方式连接方式导线引出式（标准导线长2m）工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电

23、传感器的选型知识准备知识准备 4 4光电传感器在搬运工作站中的应用光电传感器在搬运工作站中的应用(2) E3X-NA11光纤传感器1) 放大器单元E3X-NA11光纤传感器放大器单元的俯视图如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 4 4光电传感器在搬运工作站中的应用光电传感器在搬运工作站中的应用(2) E3X-NA11光纤传感器1) 放大器单元 8旋转灵敏度高速旋钮：可以对放大器灵敏度进行调节（顺时针旋转灵敏度增大），调节时，会看到“入光量显示灯”发光的变化。当传感器检测到工件时，“动作显示灯”会亮，提示检测到物料。动作状态切换开

24、关：用于选择受光动作模式（Light）还是遮光动作模式（Drag），即开关拨至“L”侧，则检测到工件输出为ON模式，开关拨至“D”侧，则检测到工件输出为OFF模式。定时开关：用于设定对信号输出是否延时。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感器的选型知识准备知识准备 4 4光电传感器在搬运工作站中的应用光电传感器在搬运工作站中的应用(2) E3X-NA11光纤传感器2) 光纤检测探头 光纤检测探头选用的是欧姆龙E32-D21，安装方式螺纹型，检测方式反射型，检出方向直线，检测距离80mm，如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电一、光电传感

25、器的选型知识准备知识准备 4 4光电传感器在搬运工作站中的应用光电传感器在搬运工作站中的应用(3) 传感器与PLC的连接工业机器人搬运工作站中使用的光电传感器与光纤传感器，选择的都是NPN型集电极开路输出，三线制。与CP1L PLC输入端的连接如图所示。COM0.060.070.08+-1棕3黑2蓝4粉B1+24V0V上料检测落料台工件检测仓库料满检测(光纤传感器)+-1棕3黑2蓝4粉B2+-1棕3黑2蓝B3CP1L-M40DR-D数字量输入部分0.00-0.11（0CH)工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 1 1负载特性的类型负载特性的类

26、型(1) 恒转矩负载恒转矩负载的特点是负载转矩TL与转速n无关，任何转速下TL总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并且有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行，应该考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 1 1负载特性的类负载特性的类(2) 恒功率负载机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩，大体与转速成反比，这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功率

27、性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时，受机械强度的限制，TL不可能无限增大，在低速下转变为恒转矩性质。 负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时，最大容许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大容许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 1 1负载特性的类负载特性的类(3) 风机类负载在各种风机、水泵、油泵中，随叶轮的转动

28、，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。随着转速的减小，转速按转速的2次方减小。这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。当所需风量、流量减小时，利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量，可以大幅度地节约电能。由于高速时所需功率随转速增长过快，与速度的三次方成正比，所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 2 2变频器的选型原则变频器的选型原则(1) 根据负载特性选择变频器。(2) 选择变频器时应以电机实际电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。另外应充分考虑变频

29、器的输出含有高次谐波，会造成电动机的功率因数和效率都会变坏。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流增加10%而温升增加约20%。所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这种情况，适当留有裕量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。(3) 变频器与电机之间的电缆过长时，应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 2 2变频器的选型原则变频器的选型原则(4) 当变频器用于控制并联的几台电机时，一定要考虑变频器到电动

30、机的电缆的长度总和应在变频器的容许范围内。如果超过规定值，要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下，变频器的控制方式只能为V/F控制方式，并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护，此时需在每台电动机上加熔断器和热继电器来实现保护。(5) 对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等，此时会引起变频器的降容，变频器需放大一档选择。(6) 使用变频器控制高速电机时，由于高速电动机的电抗小，高次谐波会增加输出电流值。因此，选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 2

31、2变频器的选型原则变频器的选型原则(7) 变频器用于变极电动机时，应充分注意选择变频器的容量，使其最大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外，在运行中进行极数转换时，应先停止电动机工作，否则会造成电动机空转，恶劣时会造成变频器损坏。(8) 驱动防爆电动机时，变频器没有防爆构造，应将变频器设置在危险场所之外。(9) 使用变频器驱动齿轮减速电动机时，使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时，在低速范围内没有限制；在超过额定转速以上的高速范围内，有可能发生润滑油用光的危险。因此，不要超过最高转速容许值。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识

32、准备 2 2变频器的选型原则变频器的选型原则(10) 对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下，如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器，有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。因此，应了解工频运行情况，选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频器。变频器驱动潜水泵电动机时，因为潜水泵电动机的额定电流比通常电动机的额定电流大，所以选择变频器时，其额定电流要大于潜水泵电动机的额定电流。(11) 当变频器控制罗茨风机时，由于其起动电流很大，所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。(12) 选择变频器时，一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘、水

33、汽会影响变频器的长久运行。(13) 单相电动机不适用变频器驱动。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器三菱FR-D700变频器，是一种小型、高性能变频器，电源分为三相AC380V和单相AC220V二种类型，输出功率0.1kW7.5kW。FR-D700系列变频器的外观和型号的定义如图所示。a）外观 b）型号定义工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(1) 变频器接线端子1

34、) 主电路接线端 FR-D700系列变频器单相电源的主电路接线图如图所示。交流接触器MC用作变频器安全保护的目的，不要通过此交流接触器来启动或停止变频器，否则可能降低变频器寿命，MCCB为电源断路器。主电路接线时，电源进线必须连接至L1、N，绝对不能接U、V、W，否则会损坏变频器。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(1) 变频器接线端子主电路端子的功能见表。端子记号端子记号端子名称端子名称端子功能说明端子功能说明L1、N交流电源输入连接工频电源。U、V、W变频器输出连接3相鼠笼

35、电机。+、PR制动电阻器连接在端子+和PR间连接选购的制动电阻器（FR-ABR、MRS）。（0.1KW、0.2KW不能连接）端子记号端子记号端子名称端子名称端子功能说明端子功能说明+、-制动单元连接连接制动单元（FR-BU2）、共直流母线变流器（FR-CV）以及高功率因数变流器（FRHC）。+、P1直流电抗器连接拆下端子+和P1间的短路片，连接直流电抗器。 接地变频器机架接地用。必须接大地。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系系列变频器列变频器(1) 变频器接线端子2) 控制电路接线端 FR-D7

36、00系列变频器控制电路接线图如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(1) 变频器接线端子2) 控制电路接线端 图中，控制电路端子分为控制输入、频率设定（模拟量输入）、继电器输出（异常输出）、集电极开路输出（状态检测）和模拟电压输出等五部分区域，各端子的功能可通过调整相关参数的值进行变更。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器 2) 控制电路接线端种类端子编号端

37、子名称端子功能说明接点输入 STF正转启动STF信号ON时为正转、OFF时为停STF、STR信号同时ON时变成停止指令。STR反转启动STR信号ON时为反转、OFF时为停止指令。RHRMRL多段速度选择用RH、RM和RL信号的组合可以选择多段速度SD接点输入公共端（漏型）（初始设定）接点输入端子（漏型逻辑）的公共端子。外部晶体管公共端（源型）源型逻辑时当连接晶体管输出（即集电极开路输出）、例如可编程控制器（PLC）时，将晶体管输出用的外部电源公共端接到该端子时，可以防止因漏电引起的误动作。DC24V电源公共端DC24V 0.1A电源（端子PC）的公共输出端子。与端子5及端子SE绝缘。PC外部晶

38、体管公共端（漏型）（初始设定）漏型逻辑时当连接晶体管输出（即集电极开路输出）、例如可编程控制器（PLC）时，将晶体管输出用的外部电源公共端接到该端子时，可以防止因漏电引起的误动作。接点输入公共端（源型）接点输入端子（源型逻辑）的公共端子。DC24V电源可作为DC24V、0.1A的电源使用。频率设定10频率设定用电源作为外接频率设定（速度设定）用电位器时的电源使用。（按照Pr.73 模拟量输入选择）2频率设定（电压）如果输入DC05V （或010V），在5V （10V）时为最大输出频率，输入输出成正比。通过Pr.73 进行DC05V（初始设定）和DC010V输入的切换操作。4频率设定（电流）如果

39、输入DC420mA （或05V，010V） ，在20mA时为最大输出频率，输入输出成正比。只有AU信号为ON时端子4的输入信号才会有效（端子2的输入将无效）。通过Pr.267 进行420mA（初始设定）和DC05V、DC010V输入的切换操作。电压输入（05V/010V）时，请将电压电流输入切换开关切换至“V” 。5频率设定公共频率设定信号（端子2或4）及端子AM的公共端子。请勿接大地。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器 2) 控制电路接线端种类端子记号端子名称端子功能说明继电

40、器A、B、C继 电 器 输 出（异常输出）指示变频器因保护功能动作时输出停止的接点输出。异常时：B-C间不导通（A-C间导通），正常时：B-C间导通（A-C间不导通）。集电极开路RUN变频器正在运行变频器输出频率大于或等于启动频率（初始值0.5Hz）时为低电平，已停止或正在直流制动时为高电平。低电平表示集电极开路输出用的晶体管处于ON（导通状态）。高电平表示处于OFF（不导通状态）。SE 集电极开路输出公共端端子RUN的公共端子模拟AM模拟电压输出可以从多种监示项目中选一种作为输出。变频器复位中不被输出。输出信号与监示项目的大小成比例。输出项目：输出频率（初始设定）工业机器人工作站系统集成工业

41、机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(2) 控制输入信号端的接线方式变频器控制输入信号端的接线方式根据电源的来源可分为内部电源和外部电源；根据电流的方向可分为漏型逻辑和源型逻辑。内部电源：使用变频器自身的DC24V电源；外部电源：使用外部DC24V电源供电；漏型逻辑：电流从输入端子流出；源型逻辑：电流从输入端子流入。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(2) 控制输入信号端的接线方式1) 内部

42、电源漏型逻辑 变频器漏型、源型开关选择漏型SINK，使用变频器内部电源。接线图如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(2) 控制输入信号端的接线方式2) 内部电源源型逻辑 变频器漏型、源型开关选择源型SOURCE，使用变频器内部电源。接线图如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(2) 控制输入信号端的接线方式3) 外部电源漏型逻辑 变频器漏型、源型开

43、关选择漏型SINK，使用外部电源。接线图如图所示。变频器的SD端子不能与外部电源的0V端子连接。另外，把端子PC-SD间作为DC24V电源使用时，变频器的外部不可以设置并联的电源，可能会因漏电流而导致误动作。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(2) 控制输入信号端的接线方式4) 外部电源源型逻辑 变频器漏型、源型开关选择漏型SOURCE，使用外部电源。接线图如图所示。变频器的PC端子不能与外部电源的+24V端子连接。另外，把端子PC-SD间作为DC24V电源使用时，变频器的外部

44、不可以设置并联的电源，可能会因漏电流而导致误动作。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(3) 变频器操作面板FR-D700变频器的操作面板如图所示。 使用操作面板可以对变频器运行方式、频率、参数等进行设定，还可以监视变频器的运行状态。操作面板的上半部为显示器，下半部为旋钮和各种按键。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(3) 变频器操作面板运行状态显示显示功能运行模

45、式显示PU：PU运行模式时亮灯；EXT：外部运行模式时亮灯；NET：网络运行模式时亮灯监视器（4位LED）显示频率、参数编号等监视数据单位显示Hz AHz：显示频率时亮灯；A：显示电流时亮灯。（显示电压时熄灯，显示设定频率监视时闪烁。）工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(3) 变频器操作面板运行状态显示显示功能运行状态显示RUN当变频器动作中亮灯或者闪烁；其中：亮灯正转运行中；缓慢闪烁（1.4秒循环）反转运行中；下列情况下出现快速闪烁（0.2秒循环）： 按键或输入启动指令都无法

46、运行时 有启动指令，但频率指令在启动频率以下时 输入了MRS信号时参数设定模式显示PRM参数设定模式时亮灯监视器显示MON监视模式时亮灯工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(3) 变频器操作面板旋钮、按键功能旋钮和按键功能M旋钮旋动该旋钮用于变更频率设定、参数的设定值。按下该旋钮可显示以下内容。监视模式时的设定频率校正时的当前设定值报警历史模式时的顺序模 式 切 换 键MODE用于切换各设定模式。和运行模式切换键同时按下也可以用来切换运行模式。长按此键（2秒）可以锁定操作。设定确

47、定键SET各设定的确定。此外，当运行中按此键则监视器出现“运行频率”、“输出电流”、“输出电压”循环显示。运行模式切换键PU/EXT用于切换PU外部运行模式。使用外部运行模式（通过另接的频率设定电位器和启动信号启动的运行）时请按此键，使表示运行模式的EXT处于亮灯状态。切换至组合模式时，可同时按MODE 键 0.5秒，或者变更参数Pr.79。启 动 指 令 键 RUN在PU模式下，按此键启动运行。通过Pr.40 的设定，可以选择旋转方向。停 止 运 行 键STOP/RESET在PU模式下，按此键停止运转。保护功能（严重故障）生效时，也可以进行报警复位。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系

48、统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式所谓变频器运行模式，是指对变频器的启动指令和频率指令的来源进行指定。一般来说，使用控制电路端子、外部设置电位器和开关来进行操作的是“外部运行模式”，使用操作面板或参数单元输入启动指令、频率指令的是“PU运行模式”，通过PU接口进行RS-485通讯或使用通讯选件的是“网络运行模式（NET运行模式）”。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器

49、的运行模式FR-D700系列变频器通过参数Pr.79的值来指定变频器的运行模式，见表。Pr.79设定值设定值工作模式工作模式0电源接通时为外部操作模式，通过 PU/EXT 可以在外部和PU间切换 运行模式频率指令启动指令1PU运行模式用操作面板，参数单元的按键进行设定操作面板的RUN（FWD，REV）键2外部运行模式端子2-4的电压、电流信号以及多段速信号、JOG外部信号输入(端子STF，STR)3外部/PU组合操作模式1用操作面板、PU设定或外部信号输入（多段速设定，端子4-5间（AU信号ON时有效）外部信号输入（端子STF，STR）4外部/PU组合操作模式2外部信号输入（端子2、4、多段速

50、、JOG选择等）操作面板的RUN（FWD，REV）键6切换模式：在运行状态下，进行PU操作、外部运行、网络运行的切换。 7外部操作模式（PU操作互锁） X12信号ON：可切换到PU操作模式（正在外部运行时输出停止）X12信号OFF：禁止切换到PU操作模式 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式1) PU运行模式（Pr.79 = 1） “PU运行模式”就是利用操作面板或参数单元进行操作，不需要控制端子的接线，完全用操作面板上的操作按键即可完成对变频器进行启停控

51、制以及运行频率的设定，它是变频器的基本运行方式之一。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 外部运行模式，就是用变频器控制端子上的外部接线控制电动机启停以及设定运行频率的一种方法，此时参数单元操作无效，实际中这种操作模式应用较多。 频率给定方式 在Pr.79=2的外部模式下，可以通过变频器的外部信号输入端子2-5之间的电压信号、4-5之间的电流信号或多段速功能对变频器的运行频率进行设定。工业机器人工作站系统集成工业机器

52、人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 频率给定方式 a) 电位器设定 如图所示，在端子10与端子5之间连接一个1K、1/2W的电位器，电位器的中间抽头接端子2，给端子2提供DC05V或DC010V的电压信号。改变电位器的位置，可使变频器的的运行频率从下限频率到上限频率之间变化。5V电压或10V电压可通过参数Pr.73选择。1025工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700F

53、R-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 频率给定方式 b) 外部电压设定 如图所示，在端子2与端子5之间连接一个DC05V或DC010V的电压信号。改变电压值，可使变频器的的运行频率从下限频率到上限频率之间变化。5V电压和10V电压通过参数Pr.73选择。1025+-DC0-5VORDC0-10V工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 频率给定方式 c) 外部电

54、流设定 在端子4与端子5之间连接一个DC420mA电流信号。改变电流值，可使变频器的的运行频率从下限频率到上限频率之间变化。作为频率设定信号用于电流输入时，应将参数Pr.180Pr.182（输入端子功能选择）的任一个设定为“4”，将其对应的端子RL、RM、 RH中的一个设置为“AU”，即“电流输入选择”功能，并设置Pr.267=0（电流选择）。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 频率给定方式 c) 外部电流设定 例

55、如，将端子RL作为电流信号输入的选择端子，设定参数Pr.180 = 4，即端子RL被设定为“电流输入选择”AU功能，再通过开关触点将端子RL与端子SD接通即可。如图所示。外部电压设定与外部电流设定的信号一般来源于传感器的检测信号。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 频率给定方式 d) 多段速选择设定 FR-D700变频器的多段速度运行共有15种运行速度，通过外部输入端子的控制可以运行在不同的速度上。工业机器人工作站

56、系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 频率给定方式 d) 多段速选择设定 由RH、RM、RL三个输入端子的通断组合，可设置七段速度。速度由Pr.4Pr.6和Pr.24Pr.27七个参数预先设定。输入端子状态输入端子状态RHRMRLRMRLRHRLRHRMRHRMRL参数号参数号Pr.4Pr.5Pr.6Pr.24Pr.25Pr.26Pr.27速度速度1速2速3速4速5速6速7速工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二

57、、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 频率给定方式 d) 多段速选择设定 在以上七种速度的基础上，借助于端子REX信号，又可实现八种速度，其对应的参数是Pr.232Pr.239。输入端输入端子状态子状态REXREXRLREXRMREXRMRLREXRHREXRHRLREXRHRMREXRHRMRL参数号参数号Pr.232Pr.233Pr.234Pr.235Pr.236P.237Pr.238Pr.239速度速度8速9速10速11速12速13速14速15速工业机器人工作站系统集

58、成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 频率给定方式 d) 多段速选择设定 多段速度运行与输入端子的关系如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 运行控制方式外部操作变频器的启动、停止，一般有二种控制方式，即2线制（开关）和3线制（按钮自保持）控制方式。a)

59、 2线制控制方式 2线制（开关）控制方式接线如图所示。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 运行控制方式当K1闭合，“STF”接通，电机正转，K1断开，“STF”断开，电机停止；当K2闭合，“SRT”接通，电机反转，K2断开，“SRT”断开，电机停止。如果K1、K2同时闭合，“STF”和“SRT”同时接通，电动机不启动；如果在运行期间K1、K2同时闭合，电动机减速至停止状态。如果设定Pr.250=“10001100、

60、8888”，STF信号则为启动指令，STR信号则为正转、反转指令。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电二、变频器的选型知识准备知识准备 3 3三菱三菱FR-D700FR-D700系列变频器系列变频器(4) 变频器的运行模式2) 外部运行模式（Pr.79 = 2） 运行控制方式b) 3线制控制方式3线制（按钮自保持）控制方式如图所示，启动与停止信号使用的元件均为按钮。所谓“按钮自保持控制方式”，就是启动与停止信号为瞬时信号，状态由变频器内部保持。利用“按钮自保持控制方式”，需将参数Pr.180Pr.182（输入端子功能选择）的任一个设定为“25”，将端子RL、RM、RH中的任