PLC控制的变频器起停电路
• 1.设计思路 • 采用PLC控制变频器起停运行时，首先根据控制要求，确定 PLC的输入输出，并给这些输入输出分配地址。这里的PLC采用 三菱FX2N-48MR继电器输出型PLC，变频器采用三菱FRA540变频器，其起停控制的I/O分配如表4.1所示。
输入 输入继电器 X0 X1 X2 X3 X4 输入元件 SB1 SB2 SB3 SB4 A-C 作用 接通电源按 钮 切断电源按 钮 变频器起动 变频器停止 报警信号 输出继电 器 Y0 Y1 Y4 Y5 Y6 输出 输出元件 KM STF-SD HL2 HL2 HL3 作用 接通KM 变频器起动 电源指示 运行指示 报警指示
上节作业：
• 1、变频器的电气制动方法有哪些？介绍 不同方法的特点。 • 2、变频器的外接输入控制信号的类别， 外接输出控制端子的种类有哪些？
第四章 变频器常用的控制线路
主要内容
• • • • • • • • • 变频器输入端子控制方法 变频器的外接主电路 变频器的起停控制电路 变频器正反转控制电路 变频器的外接两地控制电路 变频器并联控制电路 变频器制动及保护控制电路 工频切换电路 变频器多段速电路
• • • • •
•
图4.7 升降速端子实现的两地控制电路
4.6 变频器并联控制电路
• • • • • • • • • • • • • 变频器的并联运行、比例运行多用于传送带、流水线的控制场合。 一、由模拟电压输入端子控制的并联运行 1.运行要求 (1) 变频器的电源通过接触器由控制电路控制； (2) 通电按钮能保证变频器持续通电； (3) 运行按钮能保证变频器连续运行，且运行过程中变频器不能断电； (4) 停止按钮只用于停止变频器的运行，而不能切断变频器的电源。 (5) 任何一个变频器故障报警时都要切断控制电路，从而切断变频器 的电源。 2．主电路的设计过程 (1) 空气开关QF控制电路总电源，KM控制两台变频器的通、断电； (2) 两台变频器的电源输入端并联； (3) 两台变频器的VRF、COM端并联； (4) 两台变频器的运行端子由继电器触点控制。
• 3. 控制电路的设计过程 • (1) 两台变频器的故障输出端子串联在控制电路中； • (2) 通电按钮与KM的动合触点并联，使KM能够自锁,；保 持变频器持续通电。 • (3) 断电按钮与KM线圈串联，同时与运行继电器动合触点 并联，受运行继电器的封锁。 • (4) 运行按钮与运行继电器KA的动合触点并联，使KA能 够自锁，保持变频器连续运行。 • (5) 停止按钮与KA线圈串联，但不影响KM的状态。
• 3.变频器电源侧接接触器的原因 • 当变频器通过外接信号进行控制时，一般不 推荐由接触器KM来直接控制电动机的起动和停止。 这是因为： • （1）控制电路的电源在尚未充电至正常电压 之前，其工作状况有可能出现紊乱。尽管近代的 变频器对此已经作了处理，但所作的处理仍须由 控制电路来完成。因此，其准确性和可靠性难以 得到充分的保证。 • （2）通过接触器KM切断电源时，变频器已经 不工作了，电动机将处于自由制动状态，不能按 预置的减速时间来停机。 • （3）变频器在刚接通电源的瞬间，充电电流 是很大的，会构成对电网的干扰。因此，应将变 频器接通电源的次数降低到最少程度。
在KA线圈电路中串联KM的常开触点，是保证KM未吸 合前，继电器KA线圈不得电，从而防止先接通KA的误 动作。而当KA接通时，其常开触点闭合使停止按钮SB2 失去作用，从而保证了只有在电动机先停机的情况下， 才能使变频器切断电源。 在图4.4所示的控制电路中，串入了报警输出端子B-C 的常闭触点，其作用是当变频器发生故障而报警时， B-C触点断开，使KM和KA线圈失电，将变频器的电源切 断。
• 1.低压断路器QF • （1）主要作用 • 低压断路器QF主要有两个作用：一是隔离作用，当 变频器需要检修时，或者因某种原因而长时间不用时， 将QF切断，使变频器与电源隔离；二是保护作用， 当变频器的输入侧发生短路等故障时，进行保护。 • （2）选用原则 • 由于： • ①变频器在刚接通电源的瞬间，对电容器的充电电流 可高达额定电流的2～3倍。 • ②变频器的进线电流是脉冲电流，其峰值常可能超过 额定电流。 • ③变频器允许的过载能力为150％、1min。 • 所以，为了避免误动作，低压断路器的额定电流 IQN≥（1.3～1.4）IN，其中IN为变频器的额定电流。
图4.6 电位器实现的两地控制电路
2. 升降速端子控制
• 为了克服电位器控制缺点，采用变频器中的升、降速端子进行两 地控制，如图4.7所示。SB3和SB4是A地的升、降速按钮；SB5和SB6是 B地的升、降速按钮。首先通过参数预置使变频器的RH和RM端子具有 升降速调节功能： Pr.79＝2（外部操作模式）； Pr.59=1（使“遥控方式”有效）； Pr.182＝2（在遥控方式中，使RH端子具有升速功能）； Pr.181＝1（在遥控方式中，使RM端子具有降速功能）。 只要“遥控方式”有效，通过RH和RM端子的通断就可以实现变频 器的升降速，而不用电位器来完成。 在A地按下SB3或在B地按下SB5按钮，RH端子接通，频率上升， 松开按钮，则频率保持，即具有记忆功能；在A地按下SB5或在B地按 下SB6按钮，RM端子接通，频率下降，松开按钮，则频率保持。从而 在异地控制时，电动机的转速都是在原有的基础上升降的，很好地实 现了两地控制时速度的衔接。
• 2．晶体管开关控制
• 用晶体管的“饱和”与“截止”作为开关信号。当给晶体 管基极加入控制信号时，晶体管饱和导通，此时相当于开 关闭合；当没有控制信号时晶体管截止，此时相当于开关 断开。 • 3．光电耦合器开关控制 • 由光电耦合器作为端子的开关控制信号，当给光电耦合器 通入电流，光电二极管发光，光电三极管饱和导通，相当 于开关闭合；当光电耦合器没有信号输入，光电三极管截 止，相当于开关断开。光电耦合器控制的控制电路与变频 器之间各自构成回路，也没有电的联系，使用方便。
• 4．变频器功能参数码设定：
• 两变频器的速度给定用同一电位器，若同速运行，可将两变频器的频 率增益等参数设置相同；若比例运行，根据不同比例分别设置各自的 频率增益，每台变频器的输出频率由各自的多功能输出端子接频率表 指示。
• • • • • • • • • • • • • •
图4.9 变频器起停控制电路
• 2.参数设置 • 由于变频器采用外部操作模式，所以 设定Pr.79＝2。
3.程序设计
4.4 变频器正反转控制电路
图4.5 继电器控制的变频器正反转电路
• 按钮SB1、SB2用于控制接触器KM，从而控制变 频器接通或切断电源； • 按钮SB3、SB4用于控制正转继电器KAl，从而 控制电动机的正转运行； • 按钮SB5、SB4用于控制反转继电器KA2，从而 控制电动机的反转运行； • 在KA1和KA2线圈电路中串入KM的常开触点，是 为了实现正转与反转运行只有在接触器KM已经 动作、变频器已经通电的状态下才能进行。 • 在SB2按钮两端并联继电器KA1、KA2的常开触 点用以防止电动机在运行状态下通过KM直接停 机。
图4.3 制动单元的接线
4.3 变频器的起停控制电路
图4.4 变频器起停控制电路
• 接触器KM:控制变频器接通或断开电源， • 中间继电器KA:控制变频器起动或停止。通过接 触器KM的按钮SB1可以使变频器运行或停止，可 以通过变频器起动控制用端子（STF，STR）来 使变频器运行或停止，此时应设定Pr.79＝2 （外部操作模式）。 • 只有当接触器接通电源后，KM的常开触点闭合， 此时按下变频器起动按钮SB3，中间继电器线圈 KA才会得电并自锁，KA的常开触点闭合，接通 变频器的STR或STF端子，变频器开始运行。
• 3.输出接触器 • 变频器的输出端一般不接接触器。如由于某种需 要而接入时，如工频切换电路图4.2所示的KM2， 则因为电流中含有较强的谐波成分，故变频器的主 触点的额定电流 IKN≥1.5IMN。其中IMN是电动 机的额定电流。
图4.2 工频切换主电路
• 4. 制动电阻RB和制动单元YB （1）主要作用 • 电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制 动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直 流电压UD不断上升（该电压通常称为泵升电压）， 甚至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流 电路的能量消耗掉，使UD保持在允许范围内。制动 电阻RB就是用来消耗这部分能量的。 • 制动单元YB是由GTR或IGBT及其驱动电路构成。 其功能是当直流回路的电压UD超过规定的限值时， 接通耗能电路，使直流回路通过制动电阻RB释放能量。
4.1 变频器输入端子控制方法
• 一、模拟控制端子信号输入方法 • 1．模拟电压控制端子VRF 改变模拟输入电压值，可以 改变变频器的输出频率。应用时的两种情况及特点：
• 2．模拟电流控制端子IRF • 大多是反馈信号或远程控制信号。
• 二、接点控制端子的通断控制 • 接点控制端子是以“通”、“断”来进 行控制的，因此其控制信号也是以“有” 和“无”相区别。应用时可由以下信号 进行控制： • 1．接点开关控制 • 将需要控制的端子由手动开关、继电器 触点开关及PLC的接点输出量等进行控 制。图4-2所示为用继电器的KA1、 KA2动合触点控制变频器的正转和反转； 用点动开关SB控制复位等。 • 接点开关控制的控制电路与变频器没有 直接的电联系，应用时无需考 虑它们之间的相互影响。
• （2）制动电阻的连接 • 一般每个变频器制造厂家都会为变频器提供合适的制动单 元，称为独立选件单元。 • ①连接专用外接制动电阻（选件）。 • 内置制动电阻是连接在P和PR端子上。当内置制动电阻 在频繁地制动时，由于散热能力不足，需要安装外接制动 电阻（选件）替代内置制动电阻。 • ②连接FR-BU制动单元 （选件） • 如图4.3所示，为了提高减速时的制动能力，连接FR-BU 制动单元选件。 • 注意：连接时应使变频器端子（P、N）与FR-BU制动 单元的端子的记号相同。（接错时会损坏变频器）。另外， 对7.5kW以下型号的变频器，请拆下PR-PX间的短路片。