运动控制技术基础课件 项目10 应用模拟量控制三相异步电动机变频运行

BasicsOfMotionControlTechnology运动控制技术基础项目10应用模拟量控制三相异步电动机变频运行背景描述

项目10

应用模拟量控制三相异步电动机变频运行多段速调速较好地解决了电动机对生产设备的转速匹配问题，但仍然不能满足很多应用场景的需求。多段速调速存在的主要问题有两个:一是可实现的转速是有限的，在某一范围内，只能实现有限的若干种运行转速；二是在进行转速切换时由于转速不连续会导致较大的机械冲击，这一问题在平滑变速为主要技术指标时会尤其显得严重。无级调速可以很好地解决这些问题。进行无级调速时，电动机的转速可在某一范围内连续平滑改变。无级调速因其调速范围宽、控制灵活，传动效率高，获得了广泛的应用。示范实例：资讯

项目8中的Y90S-2三相异步电动机因为生产工艺升级，要求运行频率在48Hz~25Hz之间连续可调。设备设有正转启动按钮、反转启动按钮以及停止按钮，速度信号由其它控制单元通过数据（整数或实数）传送给PLC。该设备采用S7-300PLC进行控制，变频器主电路已连接好，控制电路按钮、PLC等元器件已准备好，请根据控制要求完成以下任务：1.确定I/O分配表；2.完成PLC-变频器控制电路图；3.完成PLC-变频器控制电路连接；4.完成PLC程序编写；5.完成PLC程序下载并控制电机变频运行。项目10

应用模拟量控制三相异步电动机变频运行示范实例：资讯

变频器进行无级调速时通常采用模拟量信号输入。S7-300PLC支持模拟量的输入与输出，其模拟量信号分为电流信号和电压信号，其中电流信号包括+/-20mA、0~20mA和4~20mA，电压信号包括+/-10V和0~10V。当外部输入模拟量信号时，PLC会将其转换为一个整数存入一个长度为十六位的存储空间，即进行模数转换（ADC）。这些整数都是按左对齐的方式以补码的形式存储的，存储空间的最高位都是符号位，0表示正数，1表示负数，剩下最多十五位表示模拟量的数值。如果转换精度低于十五位，则从最低位开始补0，直至补够十五位。当PLC输出一个模拟量信号时，PLC是将一个十六位整数转换为模拟量信号，即进行数模转换（DAC）。使用的PLC的模拟量输入输出功能时，需要根据实际情况选择所需的信号类型和规格，并遵循必要的接线规则。相关细则可以查询S7-300模块数据设备手册。项目10

应用模拟量控制三相异步电动机变频运行示范实例：资讯

S7-300PLC的单极性模拟量输入：0~27648称为额定范围，对应模拟量信号量程的0%~100%；26749~32511称为过冲范围，32511对应模拟量信号量程的117.589%；32767称为上溢，对应模拟量信号量程的>118.515%；-1~-4864称为下冲范围，-4864对应模拟信号量程的-17.593%；-32768称为下溢，对应模拟量信号量程的≤-17.596%。S7-300PLC的双极性模拟量输入：-27648~27648称为额定范围，对应模拟量信号量程的-100%~100%；26749~32511称为过冲范围，32511对应模拟量信号量程的117.589%；32767称为上溢，对应模拟量信号量程的>118.515%；-27649~-32512称为下冲范围，-32512对应模拟量信号量程的-117.593%；-32768称为下溢，对应模拟量信号量程的≤-117.596%。项目10

应用模拟量控制三相异步电动机变频运行示范实例：资讯

S7-300PLC的单极性模拟量输出：0~27648称为额定范围，对应模拟量信号量程的0%~100%；26749~32511称为过冲范围，32511对应模拟量信号量程的117.589%；≥32512称为上溢，对应模拟量信号量程的0%；-1~-32512称为下冲范围，对应模拟量信号量程的0%；≤-32513称为下溢，对应模拟量信号量程的0%。S7-300PLC的双极性模拟量输出：-27648~27648称为额定范围，对应模拟量信号量程的-100%~100%；26749~32511称为过冲范围，32511对应模拟量信号量程的117.589%；≥32512称为上溢，对应模拟量信号量程的0%；-27649~-32512称为下冲范围，-32512对应模拟量信号量程的-117.593%；≤-32513称为下溢，对应模拟量信号量程的0%。项目10

应用模拟量控制三相异步电动机变频运行示范实例：计划

序号项目内容时间人员1编制I/O分配表确定所需要的I/O点数并分配具体用途，编制I/O分配表（需提交）5分钟全体人员2绘制PLC-变频器控制电路图根据I/O分配表绘制PLC-变频器控制电路图15分钟全体人员3连接PLC-变频器控制电路根据PLC-变频器控制电路图完成控制电路连接20分钟全体人员4设置变频器参数根据控制要求设置变频器参数10分钟全体人员5编写无级调速控制PLC程序根据控制要求编写无级调速控制PLC程序20分钟全体人员6下载PLC程序运行把控制程序下载到PLC，控制变频器实现电机的无级调速变频运行10分钟全体人员项目10

应用模拟量控制三相异步电动机变频运行示范实例：决策

按照工作计划表，项目小组全体成员共同确定I/O分配表，然后按两个小组分别实施系统硬件装调、参数设置和程序编写，共同进行调试运行，合作完成任务并提交任务评价表。项目10

应用模拟量控制三相异步电动机变频运行示范实例：实施

（一）编制I/O分配表（二）绘制PLC-变频器控制电路图（三）连接PLC-变频器控制电路（四）变频器硬件设置与参数设置（五）编写PLC程序1.S7-300PLC模拟量输出的硬件组态与编程地址2.正反转启停控制程序3.速度信号控制程序（六）下载PLC程序运行项目10

应用模拟量控制三相异步电动机变频运行示范实例：检查

项目分值评分标准检查情况得分编制I/O分配表101.所有输入地址编排合理，节约硬件资源，元件符号与元件作用说明完整，5分；2.所有输出地址编排合理，节约硬件资源，元件符号与元件作用说明完整，5分。

绘制PLC-变频器控制电路图101.电路图元件齐全，标注正确，5分；2.电路功能完整，布局合理，5分。

连接PLC-变频器控制电路101.安全违章扣10分；2.安装不达标一项扣2分。

设置变频器参数10能根据需要正确修改参数设定值。

编写无级调速控制PLC程序501.功能正确，程序段合理，30分；2.符号表正确完整，10分；3.绝对地址、符号地址显示正确，程序段注释合理，10分。

下载PLC程序运行101.程序下载正确，PLC指示灯正常，5分；2.程序运行操作正确，能实现预定功能，5分。合计100

项目10

应用模拟量控制三相异步电动机变频运行示范实例：评价

表10-6应用模拟量信号控制三相异步电动机变频运行项目自评表

签名：日期：表10-7应用模拟量信号控制三相异步电动机变频运行项目他评表

签名：日期：项目10

应用模拟量控制三相异步电动机变频运行实践练习

项目8实践练习中生产线选料电机型号为Y80M2-4，根据设备工况需要，要求运行频率在48Hz~25Hz之间连续可调。设备设有正转启动按钮、反转启动按钮以及停止按钮，速度信号由电位器输入0~10V电压。该设备采用S7-300PLC进行控制，变频器主电路已连接好，控制电路按钮、PLC等元器件已准备好，请根据控制要求完成以下任务：1.确定I/O分配表；2.完成PLC-变频器控制电路图；3.完成PLC-变频器控制电路连接；4.完成PLC程序编写；5.完成PLC程序下载并控制电机变频运行。项目10

应用模拟量控制三相异步电动机变频运行扩展提升

某车间有一台溶液搅拌电机，型号为Y112M-6，额定容量2.2Kw，额定转速940rpm，过载能力为ND。根据溶液温度需调整搅拌速度，拟采用台达变频器控制电机实现45Hz~20Hz之间的速度连续可调。速度信号采用电位器输入0~5V