PLC与变频调速、伺服控制系统.ppt

PLC与变频调速、伺服控制系统
例：一个简单的继电器控制系统
用PLC实现
相同的功能
梯形图语言：
LD X401
OR X431
ANI X403
ANI Y431
OUT Y431
PLC的编程语用DCS和PLC融合的结构。DCS完成参数整定、测量、回路调节功能，PLC完成逻辑、流程、工艺过程等控制
二、变频调速器
工业控制系统中，不可避免需要机械动力源。电动机是最广泛使用的机械动力之一。
根据电动机的结构与供电方式，分为直流永磁/励磁电动机、直流无刷电机、交流异步电机、交流同步电机等。
交流异步电机主要用于动力。直流电机、同步电机一般用于伺服控制、无刷电机一般用于长寿命高可靠的应用。
作为动力源，很可能需要调整速度。交流异步电动机的转速基本由三相交流电频率决定。
异步电机的转子并无外部供电。定子上的三相交流电产生旋转磁场，在转子线圈中产生电流，该电流在转子线圈中产生相反的磁场，推动转子旋转。
转子与旋转磁场必然存在速度差，否则转自中将无电流。负荷越重，速度差越大。速度差异的比例叫做“转差率”。
功率电机中，一般转差率都较小，因此转速基本靠三相交流电的频率（角速度）决定。
改变三相交流电频率的装置，叫做“变频器”。能够用于三相异步电机的调速。
早期用变频发电机来实现。随着功率半导体的发展，GTO、MOS管、IGBT等功率器件用于变频器的输出斩波控制，体积重量稳定性都有了很大程度的提高。
矢量变频技术的出现，使交流调速获得了与直流调速同样优良的静态、动态性能。80年代中期开始发展的直接转矩控制理论，简化了结构，便于全数字化实现
左：大功率立柜式变频器
右：中小功率变频器
变频器的原理
三相交流电先被整流成直流电。再经过三相斩波（六相桥电路）逆变成三相交流功率输出。
由SPWM调制器产生不同频率的正弦脉宽调制波形，控制斩波电路工作。
斩波器只能输出有/无，而不能输出模拟电压值。按照正弦规律占空比输出电压比例(SPWM)。
决定定子线圈磁场的是电流而非电压，线圈的电感使电流不能突变，电流会按正弦规律变化。
三相错开120度，产生旋转磁场。
变频器与PLC的连接
PLC与变频器结合，能够很方便地根据现场情况及时自动的调整速度。
变频器具有以下三种调速方式：
手动调节。由面板上的电位器、按键人 工设定频率（转速）
外部IO选择速度。在变频器菜单内预置若干速度值，由外部IO选择速度。
通过通讯接口或现场总线，远程设置速度。
可以将一组PLC的输出端子接到变频器的速度选择端子上，通过输出组合来选择速度。这种方式最简单，用低端的PLC和变频器即可实现。缺点是速度切换是离散的，可选的速度数目有限。
高端的变频器一般都具有通讯接口或现场总线接口。对于同一厂家的PLC/变频器来说，通讯规约一般是相同的，而且PLC会具有相应专用的通讯指令。
对于不同厂家的系统，可以使用PLC的“无规约”通讯方式（自由通信方式），根据变频器的通讯协议，编制相应的通讯程序。
变频器与PLC、伺服系统
共同控制生产过程的例子
例：。
两者不是同一厂家的产品，查看说明书上通讯规约，前者采用Modbus，后者采用自己专用的协议。只能用无协议模式自己编写通讯程序。
查阅松下VFOC变频器通讯协议：
写：% [站号] #WD [功能号] [起始地址] [结束地址] [数据] [XOR] \CR
读：% [站号] #RD [功能号] [起始地址] [结束地址] [XOR] \CR
如果写正确，返回：%01$WD [XOR]\CR
如果读正确，返回：%01$RD [数据] [XOR]\CR
在松下VF0C系列变频器中，站号默认为01，通讯格式为9600、N、8、1，通讯方式是ASCII方式，十六进制数据也全部转换为ASCII码。设定频率的地址是DT237，而读设定频率的地址为DT133，.
因此，（10FEH）.由于串口是式为8位模式，该款变频器规定应从低位开始写入，那么应该先写FE后写10。校验码是把从起始码到数据码所有的字节进行异或所得。
XOR：%01#WDD0023700237FE10=52（HEX）
得出以下所有通讯格式码：
　 %01#WDD0023700237FE1052\CR
把这些数据依次从PLC串口发出至变频器，
编制发送上述数据字串的梯形图程序
目前大厂商的变频器/PLC之间通讯协议互不兼容。所以尽量选择同一厂家产品，利用厂家自己的专用指令