三菱plc与变频器连接问题资料汇编.docx
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三菱plc与变频器连接问题资料汇编
如何判断用PNP还是NPN的个人工作心得
10～30VDC接近开关与PLC连接时，如何判断用PNP还是NPN的个人工作心得:
对于PLC的开关量输入回路。
我个人感觉日本三菱的要好得多，甚至比西门子等赫赫大名的PLC
都要实用和可*！
其主要原因是三菱等日本PLC从欧美那儿学来技术并优化设计，作到：
1、采用漏输入，输入端本来就设计为对地短路就引发开入有效！
不会对电源系统构成危害，也不会由于电源故障影响其他输入回路的正常工作！
2、采用源输入，是共电源输入端。
在工程实际应用中往往有太多的电缆，你可能无法保证电缆的相互接触、破损，说不定共电源的开关量线路会无意接触到设备地、外壳、其他地电位。
因此可能断路电源供应回路。
造成电源损坏或者烧掉保险，从而可能影响其他输入回路的正常工作。
除非，每个输入回路加保险……应用成本较高也容易出现其他故障！
可编程控制器与变频器连接时应注意的问题
可编程控制器与变频器连接时应注意的问题
摘要：
介绍可编程控制器（PLC）与变频器的连接和连接时应注意的问题，以免导致可编程控制器或变频器的误动作或损坏。
关键词：
可编程控制器；变频器；信号；连接
引言
可编程控制器（PLC）是一种数字运算与操作的控制装置。
PLC作为传统继电器的替代产品，广泛应用于工业控制的各个领域。
由于PLC可以用软件来改变控制过程，并有体积小，组装灵活，编程简单，抗干扰能力强及可*性高等特点，特别适用于恶劣环境下运行。
当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用PLC和变频器相配合使用，例如我厂二催化的自动吹灰系统。
PLC可提供控制信号和指令的通断信号。
一个PLC系统由三部分组成，
即中央处理单元、输入输出模块和编程单元。
本文介绍变频器和PLC进行配合时所需注意的事项。
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、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。
变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC）相连，
得到运行状态指令，如图1所示。
在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶
体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可*性。
在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，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。
例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来
的噪音有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。
图2与图3给出了正确与错误的接线例子。
当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。
正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。
如图4所示。
2.数值信号的输入
图1运行信号的连接方式
图2变频器输入信号接入方式
图3输入信号的错误接法
输入信号防干扰的接法
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给定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0～10V/5V的电压信号或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。
由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。
图5为PLC与变频器之间的信号连接图。
当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为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，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。
此外，在连线时还应注意将布线分开，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。
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。
电信号的范围通常为0～10V/5V及0/4～20ｍＡ电流信号。
无论哪种情况，都应注意：
PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以保证系统的可*性和减少误差。
另外，由于这些监测系统的组成互不相同，有不清楚的地方应向厂家咨询。
另外，在使用PLC进行顺序控制时，由于CPU进行数据处理需要时间，存在一定的时间延迟，故在较精确的控制时应予以考虑。
因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障，将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点：
（1）对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。
（2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器和降低噪音用的变压器等，另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施。
（3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC有关的电线分开。
（4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。
3结束语
PLC和变频器连接应用时，由于二者涉及到用弱电控制强电，因此，应该注意连接时出现的干扰，避免由于干扰造成变频器的误动作，或者由于连接不当导致PLC或变频器的损坏。
电机的无速度传感器控制
无论是矢量控制系统，还是直接转矩控制系统，都需要转速闭环控制，所需的转速反馈信号来自与电机同轴的速度传感器，对于高性能系统一般都用光电码盘，其成本、安装、可*性都有问题。
如果能取消光电码盘而保持良好的控制性能，显然会大受欢迎，这就是无速度传感器的高性能调速系统。
作为高性能的通用变频器都希望采用无速度传感器控制。
这时，可以通过容易测量的定子电压和电流信号间接求得转速。
常用的方法有:
（1）利用电机模型推导出转速方程式，从而计算转速;
（2）利用电机模型计算转差频率，进行补偿;
（3）根据模型参考自适应控制理论，选择合适的参考模型和可调整模型，同时辨识转速和转子磁链;
（4）利用其它辨识或估计方法求得转速;
（5）利用电机的齿谐波电势计算转速;等等。
但是，无论哪一种方法，计算或辨识精度都有限，动态转速的准确度更有限，因此目前实用的无速度传感器调速系统只能实现一般的动态性能，其高精度调速范围达到10就算不错的了。
目前，已有若干品种的无速度传感器高性能通用变频器问世，但研究工作仍在继续。
PLC在小型专用设备自动化控制中的应用
PLC在小型专用设备自动化控制中的应用
摘要：
介绍了小型PLC在自动化控制中的应用，给出了PLC与各控制对象的方框连接方法。
关键词：
设备.PLC.驱动.自动控制
1、概述
在小型专用设备中，经常参与控制的对象除感知元件、开关量外，一般是伺服电机、步进电机、
直流电机、交流电机。
而一般小型专用设备则大多是单轴或者是双轴系统，即上述单电机的开
环、闭环系统或者双电机的相互配合运动系统。
在这些系统中，只要解决了PLC和电机驱动系
统的连接，就解决了这个系统的控制部分。
2、硬件系统构成
随着现代科技的发展，PLC已具备两路PIO（方波脉冲输出）或PWM（占空比调节），这就为
整个系统的控制提供方便。
对于一般伺服电机、步进电机，它们的驱动系统接收的是PIO信号，对于伺服电机、步进电机
的速度或定位，仅需改变单位时间的脉冲个数。
硬件连接框图如下：
对于小功率交流电机的驱
动系统即变频器，现在有许多厂商开发了具有接收PWM信号功能的变频器，这样交流电机的
控制就迎刃而解。
硬件连接框图如下：
此主题相关图片如下：
一般直流电机的控制有两种方法：
移相法和PWM法。
因此可用PLC所提供的PWM信号，自行设
计一种PWM方法的驱动系统来控制直流电机。
硬件连接框图如下：
解决了控制部分，监控部分又怎么解决？
我们可采用单片机、触摸屏、PC等上位机与PLC的通讯来解决整机的监控部分。
并对应于不同的专用设备，仅须改变上位机及PLC的软件部分。
从而使整机的设计周期就得到缩短，同时使整机的可*性得到了提高。
3、应用
由于小型PLC具备两路PIO或PWM输出，四路高速计数输入，所以对于二轴系统，可用高速计数输入口定时采样当前电机码盘运行的速度，通过PLC内部强大的数字处理及PID调节功能，使二轴间以一定的运动关系相互配合，以完成整机的要求。
对于许多三轴控制系统，如果对这种方法加以变形使用，也会很方便解决。
此主题相关图片如下：
PLC在数控车床的侧面加工中的应用
PLC在数控车床的侧面加工中的应用
车床CincomB12型是一种轻型，高精密数控车床。
主要适用于钟表精密零件的加工，但它只能进行外圆的车削加工，从而限制了它的加工范围。
我公司现有此种型号的数控车床几十台，如果对其进行改造增加一些配制，就可以加大其加工范围，那么将会提升公司的经济效益。
我们现在机床刀板的右下则有一定的空间，加装一台小型马达进行侧面加工是可行的。
而且在其电器说明书中可以看到其机床的控制系统有空余开关量输出，分别是M61.M62.M63.M64.M65，那么我们可以利用这些输出来控制侧面加工。
为了配合机床本身的高精密度我们选择了三菱的伺服马达，其型号为HC-KSF23及伺服驱动器，其型号为MR-J2S20A。
用PLC构成的控制系统可以把主要精力用于软件编程，实现系统的控制功能。
现在市面上的各种PLC都有比较强的软件功能，尤其是各类功能指令，其功能更为丰富。
三菱FX系列用以替代继电器控制系统的基本逻辑指令有20条，但其功能指令就有100条之多，可以直接进行各种数据的算术运算，逻辑运算，传送比较，移位，循环等，还有一些直接的外部I/O指令。
编程的灵活性不比单片机逊色，而且由于采用梯形编程，程序的编制，检查，调试极为方便。
在本系统中我们采用了型号为FX1S-20MR的PLC。
其梯形图如下：
（见另一附加文件）
说明：
X0ALM
X1M61速度1
X2M62速度2
X3M63速度3
X4M64马达反转
X5M65马达停止
Y1OVER外部准备完了
Y2机台内部过载保护
Y3伺服开启
Y4SP1
Y5SP2
Y6ST1正向启动
Y7ST2反向启动
由于空间有限，本系统用一台伺服马达带动两把NSK小型高速主轴，两轴同时运转，及两把铣刀只能同时旋转，其缺点是降低了主轴的使用寿命，但相对于能够加大机床的加工范围还是利大于弊的。
我们设定M61.M62.M63为伺服马达的三段速度，M64为反转，M65为马达停止。
经过试运行三段速度可以满足加工的要求。
PLC因其性能可*，操作方便，程序修改简单等特点，深受控制行业和维护人员的青睐。
变频器选型注意事项
1.负载类型和变频器的选择：
变频器不是在任何情况下都能正常使用，因此用户有必要对负载、环
境要求和变频器有更多了解,电动机所带动的负载不一样，对变频器的要求也不一样。
A:
风机和水泵是最普通的负载：
对变频器的要求最为简单，只要变频器容量等于电动机容量即
可（空压机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉需加大容量）。
B:
起重机类负载：
这类负载的特点是启动时冲击很大，因此要求变频器有一定余量。
同时，在
重物下放肘，会有能量回馈，因此要使用制动单元或采用共用母线方式。
C:
不均行负载：
有的负载有时轻，有时重，此时应按照重负载的情况来选择变频器容量，例如
轧钢机机械、粉碎机械、搅拌机等。
D:
大惯性负载：
如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑，此类负载惯性很大，因此启动时可能会振
荡，电动机减速时有能量回馈。
应该用容量稍大的变频器来加快启动，避免振荡。
配合制动单元消除回馈电能。
2.长期低速动转，由于电机发热量较高，风扇冷却能力降低，因此必须采用加大减速比的方式
或改用6级电机，使电机运转在较高频率附近。
3.变频器安装地点必需符合标准环境的要求，否则易引起故障或缩短使用寿命；变频器与驱动
马达之间的距离一般不超过50米，若需更长的距离则需降低载波频率或增加输出电抗器选件才能正常运转。
电机节能的方法
要电机节能的最好方法是采用目前国际上己广泛运用于风机节能和恒压供水领域的先进变频
调速技术和智能控制技术变频器：
多电平直接高压变频器、模糊控制器。
1、多电平直接高压变频器有如下优点：
高质量的功率输入、高功率因数、高效率、高质量的
功率输出和最大限度的不间断运行。
2、采用模糊控制器有如下优点：
最大限度地适应被控对象的复杂性、控制精度高、响应快、
超调小、控制规律简单。
国内外多项应用实例证明采用上述技术后与原系统相比节电20—60%：
3、1600kw锅炉供水水泵应用上述技术后，经测算年节电13824036kwh,节电效率为36%，以每
度电0.45元计，年效益为220万元人民币。
4、高炉400kw除尘风机应用上述技术后，经测算年节电1175040kwh,节电效率为34%，以每
度电0.45元计，年效益为53万元人民币。
由于变频器每千瓦的成本随着其功率增大而减少，变频调速装置的经济性也随着电机功率的增
大而提高。
变频调速装置投资回收期为一年左右，使用寿命约10年。
总之交流变频调速技术，具有十分显著的经济效益和社会效益，应用变频调速技术不仅是当前推进企业节能降耗的重要技术手段，也是实现经济增长方式转变的重要途径。
要节能用变频目前，我国的风机、水泵在运行中普遍存在以下三个问题：
1、单机效率低，国内产品比国外的效率约低5%～10%。
这是市场竞争条件下制造厂应提高产
品技术质量的问题。
2、系统运行效率低。
这是因为系统单机选型匹配不当、系数裕度过大和不合理的调节方式所
造成。
参数裕度过大由两方面造成：
一是设计规范的裕度系数过大，“宽打窄用”；另一是系统中单机选型过大，向上*档、宁大勿小。
最终造成整套系统“大马拉小车”欠载运行的不合理匹配状况。
3、由于第2项原因，多数风机、水泵都要*风门或闸阀来节流，人为地增加管网阻力以减小流
量，因此阻力损失相应增加，而此时风机和水泵的特性曲线不变，叶片转速不变，系统输入功率并无减少，而是白白地损失在节流过程中。
所以当风量变化时，就风机系统而言，会浪费大量的电能。
另外，在节流调节方式中，电动机、风机、水泵等长期处于高速、大负载下运行，造成维护工作量大，设备寿命低，并且运行现场噪声大，影响环境。
经测算，当机泵的流量由100%降到50%时，若分别采用出口和入口阀门的节流调节方式，则
此时电机的输入功率分别为额定功率的84%和60%，而此时机泵的轴功率仅为12.5%，即损失功
率分别为71.5%和47.5%，这说明即使机泵的设计效率为100%，在不采用先进的调节措施时，其
实际的运行效率可能只有百分之十几或更低。
改变这种状况的最好方法是采用目前国际上己广泛运用于风机节能和恒压供水领域的先进变
频调速技术和智能控制技术变频器：
多电平直接高压变频器、模糊控制器。
矢量变频器之应用
一、变频器在恒压供水自动控制系统中的应用：
变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使供水行业的技术装备水
平从90年代初开始经历了一次飞跃。
恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。
变频恒压供水自动控制系统工作原理如下：
系统正常运行时，用户用水管网上的压力传感器对用户的用水水压进行数据采样，并将压力信
号转换为电信号，传输至PID调节器，然后与用户设定的压力值进行比较和运算，并将比较和运算的结果转换为频率调节信号和水泵启动台数信号分别送至变频器和可编程控制器（PLC）；变频器据以调节水泵电机的电源频率，进而调整水泵的转速；可编程控制器械根据PID调节器传输过来的水泵启动台数信号控制水泵的运转。
通过对水泵的启动和停止台数及其中变频泵转速的调节，将用户管网中的水压恒移稳于用户预先设计的压力值，使供水泵组“提升”的水量与用户管网不断变化的用水量保持一致，达到“变量恒压供水”的目的。
以下威科矢量变频器在某市市政供水工程中的应用系统由可编程控制器，威科变频器和电动机
组成，采用可编程序控制器（PLC）控制变频调速器，具有控制水泵恒压供水的功能。
通过安装在管网上的压力传感器，把水压转换成4～20mA的模拟信号，通过PLC内置的PID控制器，来改变电动水泵转速。
当用户用水量增大，管网压力低于设定压力时，变频调速的输出频率将增大，水泵转速提高，供水量加大，当达到设定压力时，电动水泵的转速不在变化，使管网压力恒定在设定压力上；反之亦然。
这样通过闭环PID控制就达到恒压供水的目的。
当电机出现故障（即：
过压、过流、过载、电机过热保护）后，系统会自动停止运行，当系
统恢复后，再重新按操作步骤进行操作。
二、变频器在纺织机械中的应用
棉纺织设备的大部分机器采用了变频调速技术、可编程控器（PLC）技术，也已有相当一部分的
产品采用了工控机、单片机、交流伺服系统、触摸屏人机界面以及现场总线技术，实现了纺机产品的机电一体化，变频器在纺织设备上应用很普及，从清花、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒、整经、浆纱、无梭织机等均已采用。
按使用情况可分为三种类型：
第一类：
一台主机选用一台变频器控制一台电动机，如并条机、粗纱机、细纱机等。
第二类：
一台主机选用一台变频器控制多台电动机，如并纱机、气流纺机（单锭单电机传动型）
等。
第三类：
一台主机用多台变频器分别控制多台电动机，并由计算机控制多电机协调同步，和实
现卷绕成形功能，如取消锥轮的新型粗纱机、取消长边轴传动和无级变速器的新型浆纱机，分条整
经机等。
纺织设备上应用的变频器的容量范围：
0.37KW～500KW，90%以上为0.37KW～37KW。
威科矢量变频器在梳棉机中的应用。
某棉纺厂使用的梳棉机老机在设计方面由于受到当时的技术条件、设备制造成本，市场需要等
因素的限制不可避免的存在着一些缺陷。
如A186D型梳棉机道传动系统中的电磁离合器由于故障较高，经常造成停机，不时出火警，给生产效率与产品质量造成一定的损失，要保持与维护需投入大量的人力与物力。
惯性轮电磁离合器被弃用。
这样在由慢转快的过程中产生细条，严重时出现破边，棉网拉断的现象影响生产质量。
为避免这种现象，操作工用不当的操作办法来弥补以上设备缺陷，但要造成大量的废条，同样是不可取的。
使用威科矢量变频器改善梳棉机运行状态的过程：
A186D梳棉机为了使道夫达到升、降速平
滑，在机械传动中设计双速电机，惯性轮、电磁离合器，用电气加机械的手段来实现。
A186E、A186F、FA201梳棉机设计中又增加了电动机的星-三角转换这一控制环节，从而进一步改善了升、降速频率。
FA201B、FA212梳棉机采用了威科矢量变频器调速，从而实现了道夫升速斜率的任意调节，道夫工艺转速的任意可变的功能。
为老机改造提供一个好的范例。
对A186D老机进行矢量变频器调速改造，不但提高设备性能，降低故障停机。
还能提高生产
效率与生产质量。
三、变频器在提升设备中的应用
威科变频调速器以32位微处理器为核心，内部包括控制和驱动两大部分。
变频器可通过其外
部控制端子实现启停、正反转、S曲线加减速及多段速度控制。
矢量控制运算中要用到的电机本身的一些参数，可由变频器自动测出。
此外，该变频器还具有过流、过载、电动机过热、过压及欠压，超速及失速等保护功能。
变频器还能提供运行停止信号，零速信号，速度到达信号及运行准备信号等，可编程控制器综合外部信号和变频器给出的控制信号，经分析及逻辑运算向外部设备及变频器给出控制命令。
电梯调速控制的关键是启动加速和减速平层，对其控制时要掌握以下几点：
1、启动控制
为使电梯启动时平稳无冲击，无反向溜车，启动控制应按以下顺序：
（1）首先向变频器发出预励磁命令，给电动机建立磁场（此时速度给定为零）；
（2）经第一级延时后发出打开抱闸指令；
（3）再经第二级延时确认抱闸打开后给出速度指令。
2、减速平层控制
电梯减速按照距离直接停车平层，即要求各层站的减速距离完全一致。
减速到平层时无爬行过
程，由运行速度直接向零速减速。
为保证停车时的舒适感，应确认电梯到达零速时（此信号由变频器给出）才给出合抱闸命令，再经一级延时，给出停止励磁指令。
若停车后电梯没有平层，应进行再平层控制。
3、再平层控制
若电梯停车后没有准确平层，或平层后因钢丝绳形变使轿厢移位，应进行再平层。
再平层应在
较低的速度下进行（通常为运行速度的1%），且应在电梯门打开，电梯处在平层区内的情况下进行。
变频器有很好的低频转矩扭力，我们测得电梯在110%额定载重下仍能可*地进行再平层。
由于控制系统采用了脉冲编码定位控制技术，故井道内省略了减速感应器，只在轿顶留下了一
套平层感应装置，并具有再平层功能。
实践证明，改造后的电梯运行舒适感好，启动、减速、平层的舒适感不因轿厢负载的变化而变
化，取得了令人满意的效果。
改造中应注意的几个问题
电梯技术改造并没有固定模式，一切应根据现场实际情况来定。
但我们在将旧式交流双速梯和
调压调速梯改造成变频调速电梯过程中觉得以下几个常遇到的问题应特别引起注意，以确保改造后
电梯的安全使用。
1、货梯改全自动集选控制方式时，应补装安全触板或光电保护装置，无测重装置的应设法补
装。
2、保持原额定载重量，额定速度不变，保持钢丝绳原曳引比方式不变。
3、应用线路或软件保证轿顶行慢车时，轿内和机房不能走车，以确保轿顶操作人员的安全。
4、层门无自动关闭装置的应在每层层门上增设可*的层门自动关闭装置。
5、层门门扇是由绳、链联接时，被动门扇应补设电气安全装置。
6、检查测试限速器、安全钳及其联动情况，不合格的限速器必须更换。
7、制动器应作全面分解，闸带上不允许有油垢，电磁铁可动铁芯与铜套间要干净，并用石墨
粉润滑。
四、变频器在水泥机械中的应用
变频调速技术在我国水泥行业的应用日趋广泛。
在生产工艺需要调速的许多环节，如回转窑、
单冷机、喂料机、配料系统、风机、水泵等，以交流变频调速取代调压调速、滑差调速以及直流调速已成为一种必然趋势。
在水泥粉磨工艺中，球磨机入磨物料粒度的大小，对其台时产量影响较大，预破碎工艺作为提
高磨机台时产量、降低粉磨电耗的重要途径，引起了许多水泥企业的重视。
根据工艺要求，水泥立窑放料每次持续2～3min，间隔2～3min，但目前几乎所有水泥企业中破碎机处于工频恒速运行状态，24h连续运转，造成电能的巨大浪费，并影响电机和破碎机的使用寿命。
另一方面，由于破碎机具有十分大的惯性，不易频繁启停，所以即使使用变频器也难以解决系统制动时产生的泵升电压引起保护电路动作，使系统无法正常工作。
针对系统的以上特点，利用系列变频器实现破碎机的变频调速和软启动；利用再生能量回馈单
元克服破碎机制动过程中产生的过高的泵升电压；利用PLC实现系统的逻辑闭环控制，使破碎机的工作与立窑放料同步，实现间歇运行。
从而在改善工艺控制质量的同时，最大限度地节约了电能，降低了生产成本。
现场调试和运行结果表明，系统运行可*，节电率可达60%以上。
上述系统已在某水泥厂投入实际运行。
系统根据送料信号自动实现启制动运行，破碎机运行速
度连续可调。
电机可以实现频繁软启动，基本无启动电流冲击，启动力矩足够。
系统在变频运行条件下，若变频器突然故障，则自动切换至“工频”状态继续运行
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