基于PLC控制变频器调速实验报告电控学院电气实训目的：本次实验针对电气工程及其自动化专业。

通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。

要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。

在整个试验过程中，摆脱以往由教师设计，检查处理故障的传统做法，由学生完全自己动手，互相查找处理故障，培养学生动手能力。

学生实验应做到以下几点：1. 通过电动机变频调速控制系统实验，进一步了解可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用。

2. 通过系统设计，进一步了解PLC、变频器及编码器之间的配合关系。

3. 通过实验线路的设计，实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。

4. 培养动手能力，增强对可编程控制器运用的能力。

5. 培养分析，查找故障的能力。

6. 增加对可编程控制器外围电路的认识。

实训主要器件：欧姆龙CPM2AH-40CDR可编程控制器（PLC），欧瑞F1000-G系列变频器，三相异步电机第一部分采样转速的采样采用的是欧姆龙的光电编码器，结合PLC的高速计数器端子，实现高精度的采样。

编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是1还是0；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是1还是0，通过1和0的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。

欧姆龙（OMRON）编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。

它分为单路输出和双路输出两种。

技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。

单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组A/B相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。

欧姆龙光电编码器的内部由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。

编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。

分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线（本次采用的是360线）。

CPM2AH内置高速计数器是一个基于对CPU单元的内置点00000～00002输入的计数器。

高速计数器本身有一个点，它可以依据模式设置提供一个递增/递减计数器或一个仅递增的计数器。

CPM2A/CPM2C的CPU单元有一个可用于高速计数器的内置通道，它能以20KHz的最大频率进行计数输入。

使用此通道并结合中断功能，可以在不偏离循环时间条件下执行目标值比较控制或区间比较控制。

输入模式及复位介绍如图1所示。

图1 高速计数器输入模式器件原理图：1、光电编码器COM01030002040CH2、变频器高速计数器的使用流程如图2所示2.2K0~20mA模拟量输入三相输入380VAC 50/60Hz输出2：4~20mA输出1：0~10V 12通讯RS-485图2 高速级数器的操作实例手册上高速计数器PC设置个位的定义如图3所示，根据本次设计高速计数器输入采样增/减脉冲输入模式，并采用软件复位，因此在DM6642中写入0112。

图3 DM6642各位定义经过实验测得，实训要求的三段频率和高速计数器的数值范围对应关系如表1所示表1 频率与高速计数器数值对应表第二部分 控制部分一、速度控制：1、3段加速，2、4、6匀速（2、6段匀速频率为25hz ，4段匀速频率为45hz ，），5、7减速。

在电机学中，我们知道三相异步电机的转速由以下公式决定)1(60s P fn -=从上式可见，改变供电频率f 、电动机的极对数p 及转差率s 均可太到改变转速的目的。

本次实训是使用变频器来调速。

变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。

变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。

其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗； 应用范围广，可用于笼型异步电动机；1234567调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。

本次采用欧瑞传动电气有限公司的F1000-G系列变频器的功率回路端子如下图4所示。

图4 功率回路端子各端子定义如图5所示图5 功率回路端子说明控制回路端子如图6所示图6 控制回路端子OP1-OP8为可输入定义端子，本次实训需要用到OP2-OP5这四个端子来控制三相异步电动机，实现三段调速。

各端子的定义如图7所示图7 各端子定义一览表在开始编程前，通过控制面板设置OP2-OP5的定义，本次设计中，所用到端子的定义如表2所示。

表2 端子设定值端子控制作用设定值OP2 正转13OP3 反转14OP4 加速11OP5 减速12在实现端子控制之前，还要对变频器的基本参数进行设置，为了实现使用可输入定义端子控制变频器，参考F1000-G手册，基本参数设置如表3所示。

表3 基本参数设置设置代码及内容设置设定值F100 用户密码8F200 启动控制端子指令 1F204 基本调速方式端子调速 2F206 方向给定正反转端子电平给定 2设置完成后，进行PLC与变频器和三相异步电动机的接线，接线图如图8所示。

图8 接线图实验总结线图第三部分 软件控制的基本思路是讲采样的结果作为反馈量，输入到PLC 中与所想要的频率对应值比较，然后再由PLC 做出相应的控制。

软件实现的流程图如图9所示读取高速计数器的计数值匀速保持5S匀速保持5S 减速停车是是采样完成？正转/反转启动加速否采样完成？复位高速计数器，重新开启采样读取计数器的计数值加速复位高速计数器，重新开启采样保持5S采样完成？读取计数器的计数值复位高速计数器，重新开启采样减速采样完成？读取计数器的计数值是是是否否是是否否是否否否Hz25≥Hz45≥Hz25≥Hz0=图9 软件实现流程图至此，整个实训内容介绍完毕。

梯形图见附录。

附录梯形图实验心得在为期四周的实验过程中，让我收获颇丰。

我不仅学习到了新的专业知识，还对之前的专业课程有所巩固，更重要的是收获了经验与体会，这些使我一生受用不尽，会对我今后无论在生活上还是在工作中都会有很大的帮助。

在做此次实验之前，我们虽然上过单片机的理论课并且有一定的认识，但是并没有实际的动手做过系统的实验，在老师的悉心指导之下，我开始对电路的硬件进行焊接，在焊接过程中我们要对电路的布局清晰美观，这样就能很清楚的明白电路的各个组成部分，才能使我们对做任何事都能思路清晰，不会混乱，只有这样才不会出错，更能成功。

要想做好实验就必须得提前弄懂它的目的，原理，这样才能有步骤的进行，就会甚少犯错，所谓实验嘛，就得亲力亲为，不能图省事，纸上谈兵，首先应该画出电路，明白其工作的原理，只有这样才能掌握其核心，不至于最后在调试的过程中不知道哪里出现的错误，导致实验的失败。

其次就应该多多的向指导老师请教，多学多问，这样能从中获得在课本上所不能知道的知识，知识和经验的收获可以说与勤学好问是成正比的，只有这样不断的汲取，会使我们对知识的储量越来越丰富。

最后那就是做事情不能毛毛躁躁，要认真对待每一件事，无论它是简单还是困难，都应谨慎对待，只有这样才能减少犯错误的概率，甚至达到不犯错，做实验本身就是很严肃的事情。

善于思考才能真正的消化知识，由知到识永远都不是那么简单的事，当真正学会去独立思考时，他人的知识才能变成你自己的东西。

独立思考并不代表孤立，学会独立思考的同时还应该记住与他人的交流也是非常重要的，要讲究团队的配合。

做实验时要态度认真，不能马虎，实时记录在实验过程中的数据和重要部分。

做事首先要学做人，要明白做人的道理，如何与人相处是现代社会的做人的一个最基本的问题。

对于自己这样一个即将步入社会的人来说，需要学习的东西很多，我会多向自己身边的人学习。

在此次实践中，虽遇到了很多问题但在老师的帮助下，给我们教会了很多工程实践的东西，在此感谢指导老师，我会更加努力，不辜负老师的期望。

我相信在以后的学习、工作中一定会有所帮助的。