第一篇：淺議變頻器與PLC的無協議通訊控制教學

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淺議變頻器與PLC的無協議通訊控制教學 作者：王 洪

來源：《職業·下旬》2012年第04期

摘要：變頻器與PLC的無協議通訊控制，在工業自動化控制中得到廣泛應用。許多院校已經引入了該部分的教學內容，而這部分內容對初學者而言，理解難度較大，在教學過程中講解難度也較大。本文以三菱E700變頻器與FX系列PLC的RS-485無協議通訊控制為例，闡述變頻器與PLC的無協議通訊控制的教學。

關鍵詞：變頻器PLC無協議通訊控制教學

第二篇：PLC與變頻器控制恒壓供水系統設計方案

PLC與變頻器控制恒壓供水系統設計方案

隨著變頻調速技術的發展和人們對生活飲用水品質要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統已逐漸取代原有的水塔供水系統，廣泛應用于多層住宅小區生活消防供水系統。然而，由于新系統多會繼續使用原有系統的部分舊設備（如水泵），在對原有供水系統進行變頻改造的實踐中，往往會出現一些在理論上意想不到的問題。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統，是在對一個典型的水塔供水系統的技術改造實踐中，根據盡量保留原有設備的原則設計的，該系統很好的解決了舊設備需要頻繁檢修的問題，既體現了變頻控制恒壓供水的技術優勢，同時有效的節省了資金。

1、系統介紹

變頻恒壓供水系統原理，它主要是由PLC、變頻器、PID調節器、TC時間控制器、壓力傳感器、液位傳感器、動力控制線路以及3臺水泵等組成。用戶通過控制柜面板上的指示燈和按鈕、轉換開關來了解和控制系統的運行。

通過安裝在出水管網上的壓力傳感器，把出口壓力信號送入PID調節器，經運算與給定壓力參數進行比較，得出一調節參數，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉速，調節系統供水量，使供水系統管網中的壓力保持在給定壓力上；當用水量超過一臺泵的供水量時，通過PLC控制器加泵。根據用水量的大小由PLC控制工作泵數量的增減及變頻器對水泵的調速，實現恒壓供水。當供水負載變化時，輸入電

機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構成了以設定壓力為基準的閉環控制系統。

同時系統配備的時間控制器和PID控制器，使其具有定時換泵運行功能（即鐘控功能，由時間控制器實現）和雙工作壓力設定功能（PID控制器和時間控制器實現）。此外，系統還設有多種保護功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時維修和系統的正常供水。、工作原理

2.1 運行方式該系統有手動和自動兩種運行方式： ⑴.手動運行

按下按鈕啟動或停止水泵，可根據需要分別控制1#-3#泵的啟停。該方式主要供檢修及變頻器故障時用。⑵.自動運行

合上自動開關后，1#泵電機通電，變頻器輸出頻率從0Hz上升，同時PID調節器接收到自壓力傳感器的標準信號，經運算與給定壓力參數進行比較，將調節參數送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到50Hz，1#泵由變頻切換為工頻，啟2#變頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量減小，從先啟的泵開始減，同時根據PID調節器給的調節參數使系統平穩運行。

若有電源瞬時停電的情況，則系統停機；待電源恢復正常后，系統自動恢復運行，然后按自動運行方式啟動1#泵變頻，直至在給定水壓值上穩定運行。

變頻自動功能是該系統最基本的功能，系統自動完成對多臺泵軟起動、停止、循環變頻的全部操作過程。

3、電路圖

NL1L2L3QSFU1FU2FU3U1V1W1U2V2W2U3V3W3QSKM0U1V1W19變5頻器34U2V2W2KM2KM1KM3KM5PLC傳感器KM4KM6FR1FR2FR3M13～M23～M33～

4、制電路圖

5、原理圖

6、控制流程圖

7、結語

在供水系統中采用變頻調速運行方式，系統可根據實際設定水壓自動調節水泵電機的轉速或加減泵，使供水系統管網中的壓力保持在給定值，以求最大限度的節能、節水、節地、節資，并使系統處于可靠運行的狀態，實現恒壓供水；減泵時采用“先啟先停”的切換方式，相對于“先啟后停”方式，更能確保各泵使用平均以延長設備的使用壽命；同時針對所用3臺電泵使用多年、需要定期進行檢修的實際情況，增加了硬件/軟件備用功能，有效延長了設備的使用壽命；壓力閉環控制，系統用水量任何變化均能使供水管網的服務壓力保持給定，大大提高了供水品質；變頻器故障后仍能保障不間斷供水，同時實現故障消除后自啟動，具有一定的先進性。目前該系統已投入使用，效果明顯。

第三篇：實驗 FX3U PLC控制變頻器

實驗

FX3U PLC控制變頻器

一、實驗目的

1、認識FX3U PLC 485通訊的相關功能及連接方法，通訊參數的設置、調試、主要技術指標及使用注意事項。

2、編程軟件GX-Works2的操作，簡單程序的寫入、編輯、調試、監控和模擬運行的方法。

3、了解用PLC如何進行通信的全過程。

4、熟練基本指令和RS指令的使用；

5、根據控制要求，掌握PLC的編程方法和程序調試方法；

6、了解臺達VFD-M變頻器與三相異步電動機的連接方法。

7、掌握VFD-M的相關參數設置方法。

8、掌握PLC與臺達變頻器通訊，控制三相交流異步電動機啟動、停止、調速和正反轉。

二、實驗設備

三相異步電動機、傳送帶、主控制臺、計算機、萬用表、螺絲刀等電工工具及導線若干。

三、實驗內容和原理：

Modbus是Modicon公司為其PLC與主機之間的通訊而發明的串行通訊協議。其物理層采用RS232、485等異步串行標準。由于其開放性而被大量的PLC及RTU廠家采用。Modbus通訊方式采用主從方式的查詢－相應機制，只有主站發出查詢時，從站才能給出響應，從站不能主動發送數據。主站可以向某一個從站發出查詢，也可以向所有從站廣播信息。從站只響應單獨發給它的查詢，而不響應廣播消息。MODBUS通訊協議有兩種傳送方式:RTU方式和ASCII方式。臺達變頻器能夠從RS-485端子使用Modbus RTU通訊協議，進行通訊運行和參數設定。

對象：

1.三菱PLC：FX3U+FX3U-485-BD 2.臺達變頻器：VFD-M系列。

兩者之間通過電話線連接，具體參照下圖。

1．臺達變頻器的設置

PLC與變頻器之間進行通訊時，通訊規格必須在變頻器中進行設定，每次參數初始化設定后，需復位變頻器或通斷變頻器電源。

2．三菱PLC的設置 對通訊格式D8120進行設置

D8120設置值為0C89，即數據長度為8位，無校驗，停止位長2位，波特率9600pbs，無標題符和終結符。

修改D8120設置后，確保通斷PLC電源一次。3.通訊協議

ADR（通訊地址）

合法的通訊地址范圍在 0 到 254 之間。通訊地址為 0 表示對所有交流電機驅動器進行廣播，在此情況下，交流電機驅動器將不會響應任何信息給主裝置。

例如：對通訊地址為 16(十進制)之交流電機驅動器進行通訊： ASCII 模式：(ADR 1, ADR 0)= ’1’,’0’ => ‘1’=31H, ‘0’=30H RTU 模式：(ADR)= 10H 功能碼（Function）與數據內容（Data Characters）03H：讀出寄存器內容 06H：寫入一筆數據至寄存器 10H：寫入多筆數據至寄存器 CHK（check sum：偵誤值）ASCII 模式：

ASCII 模式采用 LRC(Longitudinal Redundancy Check)偵誤值。LRC 偵誤值乃是將 ADR1至最后一個數據內容加總，得到之結果以 256 為單位，超出之部分去除(例如得到之結果為十六進位之 128H 則只取 28H)，然后計算二次反補后得到之結果即為 LRC 偵誤值。

例如：從地址為 01H 之交流電機驅動器的 0401H 地址讀取 1 個字。

RTU 模式：

RTU 模式采用 CRC(Cyclical Redundancy Check)偵誤值，CRC 偵誤值以下列步驟計算：

步驟 1：加載一個內容為 FFFFH 之 16-bit 寄存器(稱為 CRC 寄存器)。步驟 2：將命令信息第一個字節與 16-bit CRC 寄存器的低次字節進行 Exclusive OR 運算，并將結果存回 CRC 寄存器。

步驟 3：將 CRC 寄存器之內容向右移 1 bit，最左 bit 填入 0，檢查 CRC 寄存器最低位的值。

步驟 4：若 CRC 寄存器的最低位為 0，則重復步驟 3；否則將 CRC 寄存器與 A001H 進行Exclusive OR 運算。步驟 5：重復步驟 3 及步驟 4，直到 CRC 寄存器之內容已被右移了 8 bits。此時，該字節已完成處理。

步驟 6：對命令信息下一個字節重復重復步驟 2 至步驟 5，直到所有字節皆完成處理，CRC 寄存器的最后內容即是 CRC 值。當在命令信息中傳遞 CRC 值時，低字節須與高字節交換順序，亦即，低字節將先被傳送。

四、實驗步驟

1、畫出PLC與變頻器及三相異步電機的控制原理框圖，繪制相應的電氣接線圖。

2、查看手冊，完成變頻器相關參數設置。

3、編制PLC控制程序梯形圖。

3、PLC和變頻器以通訊線連接。

4、PLC與電腦連接，傳入PLC程序

5、檢查各電路連接是否正確。

6、電路連接正確，進行通電試車，查看變頻器電源和參數。

7、若出現故障必須斷電檢修，再檢查，再通電，直到試車成功。

五、注意事項

1、接線時一定要仔細按照接線圖連接外部接線。

2、確定所有輸入PLC的信號都能正常輸入后，才可以將PLC修改為“RUN”模式。

3、由于實驗設備不夠，要分組進行，所以第一組接好線后，后面的可以不要重新接線，只是檢查線是否接對，但控制程序可以更改。

4、由于沒有成套設備，要現場接線，所以每組進行時要注意用電安全。

六、實驗報告要求

1、根據實驗內容整理實驗結果，并分析和說明其控制原理。

2、根據實驗原理和要求整理本實驗的設計原理圖。

3、寫出地址分配表和調試好的帶注釋的實驗程序。

4、仔細觀察實驗現象，認真記錄實驗中發現的問題、錯誤、故障及解決方法。

5、心得體會：本次實驗中遇到的問題、解決方法及收獲。

七、思考題

本次實驗中使用哪種通訊協議，有哪些注意事項，不同通信協議各有何優缺點？

參數設置

正轉程序示例

第四篇：基于PLC與變頻器的恒壓供水系統

基于PLC與變頻器的恒壓供水系統

摘要：闡述了恒壓供水的構成框圖、工作原理及軟件構成，側重于給出恒壓供水的實現思路。

關鍵詞：PLC 變頻器 恒壓供水

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）04-0018-01

PLC作為新一代工業自動化控制裝置，具有可靠性高、編程簡單、通用性好、維護簡單等優點，被廣泛應用于冶金、化工、機械、電子、電力等幾乎所有的工業領域；觸摸屏技術的發展，也為人機對話提供了良好的平臺。

我公司大部分設備需用循環冷卻水，但又受生產淡旺季、產品結構變化等因素的影響，經常出現冷卻水供應、使用的不平衡，這主要表現在冷卻水管網水壓上，用水量大時，水壓偏低、流量偏小；用水量小時，水壓則偏高、流量偏大。將其控制系統進行改造，采用PLC、變頻器、觸摸屏等控制后，不但解決了上述水壓不穩的問題，還有操作界面友好、節能降耗、降低維護成本等優點。構成框圖

該系統由觸摸屏、PLC、變頻器、壓力變送器等組成，其構成框圖如圖1所示。

PLC：采用三菱FX1N-24MR，且選用配套的FX0N-3A模塊，采集冷卻水供水總管上的水壓信號，并將其轉換為4～20mA的電信號給PLC。變頻器：采用三菱FR-A540系列。觸摸屏：采用三菱F930GOT，顯示設定水壓、實際水壓、水泵的運行時間、轉速、報警信號等。工作原理

公司冷卻水供應由2個泵組成，安裝在公司冷卻水供水總管上的壓力變送器，采集水壓信號，并將其轉變為電信號給PLC，PLC將該信號與觸摸屏上的設定值進行比較并計算，并將結果輸出給變頻器，控制變頻器的頻率值，從而控制水泵電機的轉速，進而控制冷卻水的壓力。如用水量增大，1#泵轉速達到額定轉速也無法滿足工藝要求時，系統自動將1#泵切換到工頻電網上，同時啟動、調節2#泵，直到采集到的水壓穩定在水壓設定值。如用水量減小，2#泵運行到下限頻率時，系統自動將1#泵停運，2#泵繼續通過變頻器調節水壓。此時，如用水量又增大，2#泵轉速達到額定轉速也無法滿足工藝要求時，系統自動將2#泵切換到工頻電網上，同時啟動、調節1#泵，直到采集到的水壓穩定在水壓設定值。如此循環，實現自動恒壓供水。系統軟件

系統的軟件包括變頻器參數設定和PLC程序設計。

3.1 變頻器參數設定

變頻器變頻運行，當水泵電機轉速過低時，容易形成“空轉”現象，所以將其變頻下限設為20Hz；水泵電機可高速運行至額定功率（50Hz），所以將其變頻上限設定為50Hz。除此之外，變頻器還自帶欠壓保護、過壓保護、過載保護等功能，當電網電壓異常或水泵出現異常時可及時發出警報。

3.2 PLC程序設計

PLC的程序設計包括手動控制和自動控制的程序設計，手動部分是通過按鈕控制水泵電機在工頻下的運行與停止，供調試、維修用；自動控制程序采用PID調節指令，在此不作詳細論述。系統優點

（1）冷卻水壓力可根據產品工藝要求在可設范圍內任意設定，并將當前實際壓力與設定壓力顯示在觸摸屏上。（2）水泵電機啟動由變頻器控制，避免了直接啟動的大電流給供電電網的沖擊，既避免了對周邊設備的影響，也能延長水泵電機的有效使用壽命。（3）工作泵與備用泵輪換運行，保證各泵有基本相同的運行時間，避免了因備用泵長期不用而發生的銹蝕現象。（4）有效降低水泵電機的運行能耗，節電率至少可達30%。結語

該控制系統具有功能強大、性能穩定、運行可靠等優點，硬件品牌可根據個人實際情況合理選用，稍作改進，可廣泛用于生活供水、消防供水、中央空調系統、集中供熱等供水系統。

參考文獻

[1]王紅梅，方貴盛.基于PLC與變頻器的恒壓供水節能技術研究[J].浙江水利水電專科學校學報，2009，（12）.[2]韓衛杰.PLC和變頻器在城市小區恒壓供水中的應用[J].科學之友，2008，（10）.[3]杜韋辰，張世俊.基于PLC與觸摸屏的恒壓供水系統的設計[J].蘭州石化職業技術學院學報，2010，（6）.

第五篇：三菱PLC與變頻器連接問題

三菱PLC 應用

如何判斷用PNP 還是NPN 的個人工作心得

10～30VDC 接近開關與PLC 連接時，如何判斷用PNP 還是NPN 的個人工作心得: 對于PLC 的開關量輸入回路。我個人感覺日本三菱的要好得多，甚至比西門子等赫赫大名的PLC 都要實用和可*！其主要原因是三菱等日本PLC 從歐美那兒學來技術并優化設計，作到：

1、采用漏輸入，輸入端本來就設計為對地短路就引發開入有效！不會對電源系統構成危害，也不

會由于電源故障影響其他輸入回路的正常工作！

2、采用源輸入，是共電源輸入端。在工程實際應用中往往有太多的電纜，你可能無法保證電纜的

相互接觸、破損，說不定共電源的開關量線路會無意接觸到設備地、外殼、其他地電位。因此可能

斷路電源供應回路。造成電源損壞或者燒掉保險，從而可能影響其他輸入回路的正常工作。除非，每個輸入回路加保險??應用成本較高也容易出現其他故障！可編程控制器與變頻器連接時應注意的問題 可編程控制器與變頻器連接時應注意的問題

摘要：介紹可編程控制器（PLC）與變頻器的連接和連接時應注意的問題，以免導致可編程控制器

或變頻器的誤動作或損壞。

關鍵詞：可編程控制器；變頻器；信號；連接 引言

可編程控制器（PLC）是一種數字運算與操作的控制裝置。PLC 作為傳統繼電器的替代產品，廣泛

應用于工業控制的各個領域。由于PLC 可以用軟件來改變控制過程，并有體積小，組裝靈活，編程

簡單，抗干擾能力強及可*性高等特點，特別適用于惡劣環境下運行。

當利用變頻器構成自動控制系統進行控制時，很多情況下是采用PLC 和變頻器相配合使用，例如我

廠二催化的自動吹灰系統。PLC 可提供控制信號和指令的通斷信號。一個PLC 系統由三部分組成，即中央處理單元、輸入輸出模塊和編程單元。本文介紹變頻器和PLC 進行配合時所需注意的事項。

1.開關指令信號的輸入

變頻器的輸入信號中包括對運行/停止、正轉/反轉、微動等運行狀態進行操作的開關型指令信號。

變頻器通常利用繼電器接點或具有繼電器接點開關特性的元器件（如晶體管）與PLC）相連，得到運行狀態指令，如圖1 所示。

在使用繼電器接點時，常常因為接觸不良而帶來誤動作；使用晶體管進行連接時，則需考慮晶 體管本身的電壓、電流容量等因素，保證系統的可*性。

在設計變頻器的輸入信號電路時還應該注意，當輸入信號電路連接不當時有時也會造成變頻器 的誤動作。例如，當輸入信號電路采用繼電器等感性負載時，繼電器開閉產生的浪涌電流帶來 的噪音有可能引起變頻器的誤動作，應盡量避免。圖2 與圖3 給出了正確與錯誤的接線例子。當輸入開關信號進入變頻器時，有時會發生外部電源和變頻器控制電源（DC24V）之間的串擾。正確的連接是利用PLC 電源，將外部晶體管的集電極經過二極管接到PLC。如圖4 所示。2.數值信號的輸入

圖1 運行信號的連接方式 圖2 變頻器輸入信號接入方式 圖3 輸入信號的錯誤接法 輸入信號防干擾的接法

變頻器中也存在一些數值型（如頻率、電壓等）指令信號的輸入，可分為數字輸入和模擬輸入兩種。

數字輸入多采用變頻器面板上的鍵盤操作和串行接口來給定；模擬輸入則通過接線端子由外部給

定，通常通過0～10V/5V 的電壓信號或0/4～20ｍＡ的電流信號輸入。由于接口電路因輸入信號而

異，因此必須根據變頻器的輸入阻抗選擇PLC 的輸出模塊。圖5 為PLC 與變頻器之間的信號連接 圖。

當變頻器和PLC 的電壓信號范圍不同時，如變頻器的輸入信號為0～10V，而PLC 的輸出電壓信號

范圍為0～5V時；或PLC 的一側的輸出信號電壓范圍為0～10V 而變頻器的輸入電壓信號范圍為0～

5V 時，由于變頻器和晶體管的允許電壓、電流等因素的限制，需用串聯的方式接入限流電阻及分

壓方式，以保證進行開閉時不超過PLC 和變頻器相應的容量。此外，在連線時還應注意將布線分開，保證主電路一側的噪音不傳到控制電路。

通常變頻器也通過接線端子向外部輸出相應的監測模擬信號。電信號的范圍通常為0～10V/5V 及

0/4～20ｍＡ電流信號。無論哪種情況，都應注意：PLC 一側的輸入阻抗的大小要保證電路中電壓

和電流不超過電路的允許值，以保證系統的可*性和減少誤差。另外，由于這些監測系統的組成互

不相同，有不清楚的地方應向廠家咨詢。

另外，在使用PLC 進行順序控制時，由于CPU 進行數據處理需要時間，存在一定的時間延遲，故

在較精確的控制時應予以考慮。

因為變頻器在運行中會產生較強的電磁干擾，為保證PLC 不因為變頻器主電路斷路器及開關器件等

產生的噪音而出現故障，將變頻器與PLC 相連接時應該注意以下幾點：

（1）對PLC 本身應按規定的接線標準和接地條件進行接地，而且應注意避免和變頻器使用共同的

接地線，且在接地時使二者盡可能分開。

（2）當電源條件不太好時，應在PLC 的電源模塊及輸入/輸出模塊的電源線上接入噪音濾波器和降

低噪音用的變壓器等，另外，若有必要，在變頻器一側也應采取相應的措施。

（3）當把變頻器和PLC 安裝于同一操作柜中時，應盡可能使與變頻器有關的電線和與PLC 有關的

電線分開。

（4）通過使用屏蔽線和雙絞線達到提高噪音干擾的水平。3 結束語

PLC 和變頻器連接應用時，由于二者涉及到用弱電控制強電，因此，應該注意連接時出現的干擾，避免由于干擾造成變頻器的誤動作，或者由于連接不當導致PLC 或變頻器的損壞。電機的無速度傳感器控制

無論是矢量控制系統，還是直接轉矩控制系統，都需要轉速閉環控制，所需的轉速反饋信號來自與

電機同軸的速度傳感器，對于高性能系統一般都用光電碼盤，其成本、安裝、可*性都有問題。如

果能取消光電碼盤而保持良好的控制性能，顯然會大受歡迎，這就是無速度傳感器的高性能調速系

統。作為高性能的通用變頻器都希望采用無速度傳感器控制。

這時，可以通過容易測量的定子電壓和電流信號間接求得轉速。常用的方法有:(1)利用電機模型推導出轉速方程式，從而計算轉速;(2)利用電機模型計算轉差頻率，進行補償;(3)根據模型參考自適應控制理論，選擇合適的參考模型和可調整模型，同時辨識轉速和轉子磁鏈;(4)利用其它辨識或估計方法求得轉速;(5)利用電機的齒諧波電勢計算轉速;等等。

但是，無論哪一種方法，計算或辨識精度都有限，動態轉速的準確度更有限，因此目前實用的無速

度傳感器調速系統只能實現一般的動態性能，其高精度調速范圍達到10 就算不錯的了。目前，已

有若干品種的無速度傳感器高性能通用變頻器問世，但研究工作仍在繼續。PLC 在小型專用設備自動化控制中的應用 PLC 在小型專用設備自動化控制中的應用

摘要：介紹了小型PLC 在自動化控制中的應用，給出了PLC 與各控制對象的方框連接方法。關鍵詞：設備.PLC.驅動.自動控制

1、概述

在小型專用設備中，經常參與控制的對象除感知元件、開關量外，一般是伺服電機、步進電機、直流電機、交流電機。而一般小型專用設備則大多是單軸或者是雙軸系統，即上述單電機的開 環、閉環系統或者雙電機的相互配合運動系統。在這些系統中，只要解決了PLC 和電機驅動系 統的連接，就解決了這個系統的控制部分。

2、硬件系統構成

隨著現代科技的發展，PLC 已具備兩路PIO（方波脈沖輸出）或PWM（占空比調節），這就為 整個系統的控制提供方便。

對于一般伺服電機、步進電機，它們的驅動系統接收的是PIO 信號，對于伺服電機、步進電機 的速度或定位，僅需改變單位時間的脈沖個數。硬件連接框圖如下：對于小功率交流電機的驅 動系統即變頻器，現在有許多廠商開發了具有接收PWM 信號功能的變頻器，這樣交流電機的 控制就迎刃而解。硬件連接框圖如下： 此主題相關圖片如下：

一般直流電機的控制有兩種方法：移相法和PWM 法。因此可用PLC 所提供的PWM 信號，自行設 計一種PWM 方法的驅動系統來控制直流電機。硬件連接框圖如下：

解決了控制部分，監控部分又怎么解決？我們可采用單片機、觸摸屏、PC 等上位機與PLC 的通訊

來解決整機的監控部分。并對應于不同的專用設備，僅須改變上位機及PLC 的軟件部分。從而使整

機的設計周期就得到縮短，同時使整機的可*性得到了提高。

3、應用

由于小型PLC 具備兩路PIO 或PWM 輸出，四路高速計數輸入，所以對于二軸系統，可用高速計數

輸入口定時采樣當前電機碼盤運行的速度，通過PLC 內部強大的數字處理及PID 調節功能，使二

軸間以一定的運動關系相互配合，以完成整機的要求。對于許多三軸控制系統，如果對這種方法加

以變形使用，也會很方便解決。此主題相關圖片如下：

PLC 在數控車床的側面加工中的應用 PLC 在數控車床的側面加工中的應用

車床CincomB12 型是一種輕型，高精密數控車床。主要適用于鐘表精密零件的加工，但它只能進

行外圓的車削加工，從而限制了它的加工范圍。

我公司現有此種型號的數控車床幾十臺，如果對其進行改造增加一些配制，就可以加大其加工范

圍，那么將會提升公司的經濟效益。

我們現在機床刀板的右下則有一定的空間，加裝一臺小型馬達進行側面加工是可行的。而且在其

電器說明書中可以看到其機床的控制系統有空余開關量輸出，分別是M61.M62.M63.M64.M65，那 么我們可以利用這些輸出來控制側面加工。為了配合機床本身的高精密度我們選擇了三菱的伺服馬

達，其型號為HC-KSF23 及伺服驅動器，其型號為MR-J2S20A。

用PLC 構成的控制系統可以把主要精力用于軟件編程，實現系統的控制功能。現在市面上的各種

PLC 都有比較強的軟件功能，尤其是各類功能指令，其功能更為豐富。三菱FX 系列用以替代繼電

器控制系統的基本邏輯指令有20 條，但其功能指令就有100 條之多，可以直接進行各種數據的算

術運算，邏輯運算，傳送比較，移位，循環等，還有一些直接的外部I/O 指令。編程的靈活性不比

單片機遜色，而且由于采用梯形編程，程序的編制，檢查，調試極為方便。在本系統中我們采用了

型號為FX1S-20MR 的PLC。其梯形圖如下：（見另一附加文件）說明： X0 ALM X1 M61 速度1 X2 M62 速度2 X3 M63 速度3 X4 M64 馬達反轉 X5 M65 馬達停止

Y 1 OVER 外部準備完了 Y 2 機臺內部過載保護 Y 3 伺服開啟 Y 4 SP1 Y 5 SP2 Y 6 ST1 正向啟動 Y 7 ST2 反向啟動 由于空間有限，本系統用一臺伺服馬達帶動兩把NSK 小型高速主軸，兩軸同時運轉，及兩把銑刀

只能同時旋轉，其缺點是降低了主軸的使用壽命，但相對于能夠加大機床的加工范圍還是利大于弊 的。我們設定M61.M62.M63 為伺服馬達的三段速度，M64 為反轉，M65 為馬達停止。經過試運行

三段速度可以滿足加工的要求。

PLC 因其性能可*，操作方便，程序修改簡單等特點，深受控制行業和維護人員的青睞。變頻器選型注意事項

1.負載類型和變頻器的選擇：變頻器不是在任何情況下都能正常使用，因此用戶有必要對負載、環

境要求和變頻器有更多了解,電動機所帶動的負載不一樣，對變頻器的要求也不一樣。

A:風機和水泵是最普通的負載：對變頻器的要求最為簡單，只要變頻器容量等于電動機容量即 可（空壓機、深水泵、泥沙泵、快速變化的音樂噴泉需加大容量）。

B:起重機類負載：這類負載的特點是啟動時沖擊很大，因此要求變頻器有一定余量。同時，在 重物下放肘，會有能量回饋，因此要使用制動單元或采用共用母線方式。

C:不均行負載：有的負載有時輕，有時重，此時應按照重負載的情況來選擇變頻器容量，例如 軋鋼機機械、粉碎機械、攪拌機等。

D:大慣性負載：如離心機、沖床、水泥廠的旋轉窯，此類負載慣性很大，因此啟動時可能會振 蕩，電動機減速時有能量回饋。應該用容量稍大的變頻器來加快啟動，避免振蕩。配合制動單元消

除回饋電能。

2.長期低速動轉，由于電機發熱量較高，風扇冷卻能力降低，因此必須采用加大減速比的方式 或改用6 級電機，使電機運轉在較高頻率附近。

3.變頻器安裝地點必需符合標準環境的要求，否則易引起故障或縮短使用壽命；變頻器與驅動 馬達之間的距離一般不超過50 米，若需更長的距離則需降低載波頻率或增加輸出電抗器選件才能

正常運轉。電機節能的方法

要電機節能的最好方法是采用目前國際上己廣泛運用于風機節能和恒壓供水領域的先進變頻 調速技術和智能控制技術變頻器：多電平直接高壓變頻器、模糊控制器。

1、多電平直接高壓變頻器有如下優點：高質量的功率輸入、高功率因數、高效率、高質量的 功率輸出和最大限度的不間斷運行。

2、采用模糊控制器有如下優點：最大限度地適應被控對象的復雜性、控制精度高、響應快、超調小、控制規律簡單。

國內外多項應用實例證明采用上述技術后與原系統相比節電20—60%： 3、1600kw 鍋爐供水水泵應用上述技術后，經測算年節電13824036kwh,節電效率為36%，以每 度電0.45 元計，年效益為220 萬元人民幣。

4、高爐400kw 除塵風機應用上述技術后，經測算年節電1175040kwh,節電效率為34%，以每 度電0.45 元計，年效益為53 萬元人民幣。

由于變頻器每千瓦的成本隨著其功率增大而減少，變頻調速裝置的經濟性也隨著電機功率的增 大而提高。變頻調速裝置投資回收期為一年左右，使用壽命約10 年。總之交流變頻調速技術，具

有十分顯著的經濟效益和社會效益，應用變頻調速技術不僅是當前推進企業節能降耗的重要技術手

段，也是實現經濟增長方式轉變的重要途徑。要節能用變頻 目前，我國的風機、水泵在運行中普遍存在以下三個問題：

1、單機效率低，國內產品比國外的效率約低5%～10%。這是市場競爭條件下制造廠應提高產 品技術質量的問題。

2、系統運行效率低。這是因為系統單機選型匹配不當、系數裕度過大和不合理的調節方式所 造成。參數裕度過大由兩方面造成：一是設計規范的裕度系數過大，“寬打窄用”；另一是系統中單

機選型過大，向上*檔、寧大勿小。最終造成整套系統“大馬拉小車”欠載運行的不合理匹配狀況。

3、由于第2 項原因，多數風機、水泵都要*風門或閘閥來節流，人為地增加管網阻力以減小流 量，因此阻力損失相應增加，而此時風機和水泵的特性曲線不變，葉片轉速不變，系統輸入功率并

無減少，而是白白地損失在節流過程中。所以當風量變化時，就風機系統而言，會浪費大量的電能。

另外，在節流調節方式中，電動機、風機、水泵等長期處于高速、大負載下運行，造成維護工作量

大，設備壽命低，并且運行現場噪聲大，影響環境。

經測算，當機泵的流量由100%降到50%時，若分別采用出口和入口閥門的節流調節方式，則 此時電機的輸入功率分別為額定功率的84%和60%，而此時機泵的軸功率僅為12.5%，即損失功 率分別為71.5%和47.5%，這說明即使機泵的設計效率為100%，在不采用先進的調節措施時，其 實際的運行效率可能只有百分之十幾或更低。

改變這種狀況的最好方法是采用目前國際上己廣泛運用于風機節能和恒壓供水領域的先進變 頻調速技術和智能控制技術變頻器：多電平直接高壓變頻器、模糊控制器。矢量變頻器之應用

一、變頻器在恒壓供水自動控制系統中的應用：

變頻調速恒壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點，使供水行業的技術裝備水平從90 年代初開始經歷了一次飛躍。恒壓供水調速系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的變

化自動調節系統的運行參數，在用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持

水壓恒定以滿足用水要求，是當今最先進、合理的節能型供水系統。變頻恒壓供水自動控制系統工作原理如下：

系統正常運行時，用戶用水管網上的壓力傳感器對用戶的用水水壓進行數據采樣，并將壓力信 號轉換為電信號，傳輸至PID 調節器，然后與用戶設定的壓力值進行比較和運算，并將比較和運算 的結果轉換為頻率調節信號和水泵啟動臺數信號分別送至變頻器和可編程控制器（PLC）；變頻器據

以調節水泵電機的電源頻率，進而調整水泵的轉速；可編程控制器械根據PID 調節器傳輸過來的水

泵啟動臺數信號控制水泵的運轉。通過對水泵的啟動和停止臺數及其中變頻泵轉速的調節，將用戶

管網中的水壓恒移穩于用戶預先設計的壓力值，使供水泵組“提升”的水量與用戶管網不斷變化的用

水量保持一致，達到“變量恒壓供水”的目的。

以下威科矢量變頻器在某市市政供水工程中的應用系統由可編程控制器，威科變頻器和電動機 組成，采用可編程序控制器（PLC）控制變頻調速器，具有控制水泵恒壓供水的功能。通過安裝在

管網上的壓力傳感器，把水壓轉換成4～20mA 的模擬信號，通過PLC 內置的PID 控制器，來改變

電動水泵轉速。當用戶用水量增大，管網壓力低于設定壓力時，變頻調速的輸出頻率將增大，水泵

轉速提高，供水量加大，當達到設定壓力時，電動水泵的轉速不在變化，使管網壓力恒定在設定壓

力上；反之亦然。這樣通過閉環PID 控制就達到恒壓供水的目的。

當電機出現故障（即：過壓、過流、過載、電機過熱保護）后，系統會自動停止運行，當系 統恢復后，再重新按操作步驟進行操作。

二、變頻器在紡織機械中的應用

棉紡織設備的大部分機器采用了變頻調速技術、可編程控器(PLC)技術，也已有相當一部分的 產品采用了工控機、單片機、交流伺服系統、觸摸屏人機界面以及現場總線技術，實現了紡機產品 的機電一體化，變頻器在紡織設備上應用很普及，從清花、梳棉、并條、粗紗、細紗、絡筒、整經、漿紗、無梭織機等均已采用。按使用情況可分為三種類型：

第一類：一臺主機選用一臺變頻器控制一臺電動機，如并條機、粗紗機、細紗機等。

第二類：一臺主機選用一臺變頻器控制多臺電動機，如并紗機、氣流紡機(單錠單電機傳動型)等。

第三類：一臺主機用多臺變頻器分別控制多臺電動機，并由計算機控制多電機協調同步，和實 現卷繞成形功能，如取消錐輪的新型粗紗機、取消長邊軸傳動和無級變速器的新型漿紗機，分條整 經機等。

紡織設備上應用的變頻器的容量范圍：

0.37KW～500KW，90%以上為0.37KW～37KW。威科矢量變頻器在梳棉機中的應用。

某棉紡廠使用的梳棉機老機在設計方面由于受到當時的技術條件、設備制造成本，市場需要等 因素的限制不可避免的存在著一些缺陷。如A186D 型梳棉機道傳動系統中的電磁離合器由于故障

較高，經常造成停機，不時出火警，給生產效率與產品質量造成一定的損失，要保持與維護需投入

大量的人力與物力。慣性輪電磁離合器被棄用。這樣在由慢轉快的過程中產生細條，嚴重時出現破

邊，棉網拉斷的現象影響生產質量。為避免這種現象，操作工用不當的操作辦法來彌補以上設備缺

陷，但要造成大量的廢條，同樣是不可取的。

使用威科矢量變頻器改善梳棉機運行狀態的過程：A186D 梳棉機為了使道夫達到升、降速平滑，在機械傳動中設計雙速電機，慣性輪、電磁離合器，用電氣加機械的手段來實現。A186E、A186F、FA201 梳棉機設計中又增加了電動機的星-三角轉換這一控制環節，從而進一步改善了升、降速頻率。

FA201B、FA212 梳棉機采用了威科矢量變頻器調速，從而實現了道夫升速斜率的任意調節，道夫工

藝轉速的任意可變的功能。為老機改造提供一個好的范例。

對A186D 老機進行矢量變頻器調速改造，不但提高設備性能，降低故障停機。還能提高生產 效率與生產質量。

三、變頻器在提升設備中的應用

威科變頻調速器以32 位微處理器為核心，內部包括控制和驅動兩大部分。變頻器可通過其外 部控制端子實現啟停、正反轉、S 曲線加減速及多段速度控制。矢量控制運算中要用到的電機本身 的一些參數，可由變頻器自動測出。此外，該變頻器還具有過流、過載、電動機過熱、過壓及欠壓，超速及失速等保護功能。變頻器還能提供運行停止信號，零速信號，速度到達信號及運行準備信號

等，可編程控制器綜合外部信號和變頻器給出的控制信號，經分析及邏輯運算向外部設備及變頻器

給出控制命令。電梯調速控制的關鍵是啟動加速和減速平層，對其控制時要掌握以下幾點：

1、啟動控制

為使電梯啟動時平穩無沖擊，無反向溜車，啟動控制應按以下順序：

（1）首先向變頻器發出預勵磁命令，給電動機建立磁場(此時速度給定為零)；（2）經第一級延時后發出打開抱閘指令；

（3）再經第二級延時確認抱閘打開后給出速度指令。

2、減速平層控制

電梯減速按照距離直接停車平層，即要求各層站的減速距離完全一致。減速到平層時無爬行過 程，由運行速度直接向零速減速。為保證停車時的舒適感，應確認電梯到達零速時(此信號由變頻器

給出)才給出合抱閘命令，再經一級延時，給出停止勵磁指令。若停車后電梯沒有平層，應進行再平層控制。

3、再平層控制

若電梯停車后沒有準確平層，或平層后因鋼絲繩形變使轎廂移位，應進行再平層。再平層應在 較低的速度下進行(通常為運行速度的1%)，且應在電梯門打開，電梯處在平層區內的情況下進行。

變頻器有很好的低頻轉矩扭力，我們測得電梯在110%額定載重下仍能可*地進行再平層。

由于控制系統采用了脈沖編碼定位控制技術，故井道內省略了減速感應器，只在轎頂留下了一 套平層感應裝置，并具有再平層功能。

實踐證明，改造后的電梯運行舒適感好，啟動、減速、平層的舒適感不因轎廂負載的變化而變 化，取得了令人滿意的效果。改造中應注意的幾個問題

電梯技術改造并沒有固定模式，一切應根據現場實際情況來定。但我們在將舊式交流雙速梯和 調壓調速梯改造成變頻調速電梯過程中覺得以下幾個常遇到的問題應特別引起注意，以確保改造后

電梯的安全使用。

1、貨梯改全自動集選控制方式時，應補裝安全觸板或光電保護裝置，無測重裝置的應設法補 裝。

2、保持原額定載重量，額定速度不變，保持鋼絲繩原曳引比方式不變。

3、應用線路或軟件保證轎頂行慢車時，轎內和機房不能走車，以確保轎頂操作人員的安全。

4、層門無自動關閉裝置的應在每層層門上增設可*的層門自動關閉裝置。

5、層門門扇是由繩、鏈聯接時，被動門扇應補設電氣安全裝置。

6、檢查測試限速器、安全鉗及其聯動情況，不合格的限速器必須更換。

7、制動器應作全面分解，閘帶上不允許有油垢，電磁鐵可動鐵芯與銅套間要干凈，并用石墨 粉潤滑。

四、變頻器在水泥機械中的應用

變頻調速技術在我國水泥行業的應用日趨廣泛。在生產工藝需要調速的許多環節，如回轉窯、單冷機、喂料機、配料系統、風機、水泵等，以交流變頻調速取代調壓調速、滑差調速以及直流調

速已成為一種必然趨勢。

在水泥粉磨工藝中，球磨機入磨物料粒度的大小，對其臺時產量影響較大，預破碎工藝作為提 高磨機臺時產量、降低粉磨電耗的重要途徑，引起了許多水泥企業的重視。根據工藝要求，水泥立

窯放料每次持續2～3 min，間隔2～3 min，但目前幾乎所有水泥企業中破碎機處于工頻恒速運行狀 態，24 h 連續運轉，造成電能的巨大浪費，并影響電機和破碎機的使用壽命。另一方面，由于破碎

機具有十分大的慣性，不易頻繁啟停，所以即使使用變頻器也難以解決系統制動時產生的泵升電壓

引起保護電路動作，使系統無法正常工作。

針對系統的以上特點，利用系列變頻器實現破碎機的變頻調速和軟啟動；利用再生能量回饋單 元克服破碎機制動過程中產生的過高的泵升電壓；利用PLC 實現系統的邏輯閉環控制，使破碎機的

工作與立窯放料同步，實現間歇運行。從而在改善工藝控制質量的同時，最大限度地節約了電能，降低了生產成本。現場調試和運行結果表明，系統運行可*，節電率可達60%以上。

上述系統已在某水泥廠投入實際運行。系統根據送料信號自動實現啟制動運行，破碎機運行速 度連續可調。電機可以實現頻繁軟啟動，基本無啟動電流沖擊，啟動力矩足夠。系統在變頻運行條

件下，若變頻器突然故障，則自動切換至“工頻”狀態繼續運行，同時發出聲光報警信號(內部可選)。

根據現場工況需要，將有放料信號時變頻運行給定頻率設為43 Hz，系統運行電流為27 A，運行電 壓280 V，改造后的系統平均每年耗電5.7 萬度。根據現場記錄，系統在改造前工作頻率為工頻50 Hz，運行電流為32 A，運行電壓400 V，平均每年耗電19.42 萬度。改造后的節電率為70.6%。該系統 的突出優點如下：

1、利用變頻調速技術改造了水泥熟料破碎機的拖動系統，滿足了破碎機的低速、間歇運行特 點，保證了工藝控制質量，節能效果明顯，并有利于延長破碎機和電機的使用壽命。

2、利用能量回饋控制技術克服破碎機大慣性引起的泵升電壓，有效地保證了變頻器的安全運 行。系統除了變頻器和能量回饋裝置所具有的20 余種保護功能和故障自診斷功能外，還增設了電

機過熱、控制回路保護及報警。

3、利用可編程控制器PLC 實現了各種邏輯控制、變頻器啟制動自動控制及手動/自動、工頻/ 變頻轉換和故障自切換等功能，使系統控制靈活方便，功能齊全。

五、系列變頻器在物流機械中的應用

調速皮帶秤是一種用于測量和控制皮帶輸送機的速度和物料流量的實時連續計量裝置，廣泛應 用散裝固態原料的計量控制和輸送。

當電機驅動時，物料隨著皮帶的運動輸出，經荷重傳感器Ｗ檢測并將其轉換成電信號，送 入控制器中；同時速度傳感器也將檢測的電動機轉速信號送入控制器中。速度信號和荷重信號經控

制器進行變換和處理，計算出物料的瞬時流量和累計流量等，并與設定值進行比較后，通過ＰＩＤ

等方式調節輸出控制信號，以控制電動機轉速，使物料的流量穩定在設定值上。由于皮帶秤是一個集控制、計量與輸送為一體的設備，采用變頻器可以確保其在工業環境下的 穩定、可*的工作。

實踐證明，在工業環境比較惡劣的情況下，采用滑差電機調速時，由于滑差離合器密封性不好，離合器容易被灰塵或異物堵死而造成飛車(失控)現象。滑差調速電動機的低速性能很差，當皮帶秤

在低速運行時，皮帶機的速度往往處于一種不穩定狀態，嚴重時會影響到皮帶秤的正常工作和計量

精度。另外，當要求皮帶秤的設定值變化范圍較大時，滑差調速電動機的調速范圍就顯得不夠。采用變頻器除了能很好的解決上述問題外，還可以利用變頻器調速時機械特性很硬、轉差率小 的特點。通過對皮帶秤的荷重信號檢測，采用預置控制與ＰＩＤ控制相結合的控制方法，大大提高

系統的響應時間。這對于皮帶秤上物料忽然變化很大時，確保皮帶秤的控制和計量精度是非常重要 的。

應用變頻器在節能方面應用效果亦十分顯著。它在水泵和風機上的應用，與傳統的閥門、檔板 相比可節電約40%。以１個100kW 的風機為例，按年工作時間8000h 計算，一年可節省32 萬kWh。

六、變頻器其余應用實例

1、中央空調變頻調速：

采用變頻器對中央空調系統中的冷凍水泵組、冷卻水泵組進行調速，可實現一臺變頻器同時控 制多臺水泵，高效節能，避免了“大馬拉小車”現象，節電率30%~60%。同時能實現多點溫、濕 度檢測及集中監控、達到最佳舒適度控制。

2、注塑機變頻調速控制：

注塑過程一般分為以下步驟：鎖模→注射保壓→熔膠加料→冷卻定型→開模頂針。每個步驟的 負荷是不同的，采用變頻器對油泵進行控制，可以對應每個步驟輸出相應功率，從而顯著節約電能，節電率30%~60%

3、行車電機變頻調速控制：

行車一般有多臺電機，分別控制大車、小車及吊鉤上下，這幾臺電機都可用變頻器加以改造。改造后具有以下明顯優點：

（1）.電機啟動電流小，轉矩大，避免了大電流沖擊，節電顯著。（2）.節約備件，無需更換接觸器等低壓電器。（3）.無需人工維護，可*性極高。

4、風機，水泵變頻調速改造：

傳統的風機、水泵是通過風門檔板或閥門來調節流量，由于流量與轉速成正比、功率與轉速 的3 次方成正比。因此采用變頻器通過調節轉速來調節流量，其功率（耗電量）會呈3 次方下降，節能效果非常明顯，節電率可達30--70%.5、在繞線機、拉絲機上應用變頻器：

有啟動平穩、啟動力矩大、無級調速的特點，能提高產量、降低故障率。

6、鍋爐風機變頻調速：

鍋爐風機包括引風機及鼓風機，一般是通過調節風門檔板改變送風量、采用變頻器后，可將 風門檔板調節至最大，通過變頻器進行調速。一般節電率都在40%以上。

7、空壓機變頻調速：

通過一臺變頻器能同時控制多臺空壓機，避免電機空轉耗能，無需專人值守，自動實現恒壓 供氣，高效節能。

用三菱編成的一個小程序

我于這個月參加了本市維修電工技術比武，其中有練習題，選拔題，競賽題。而難度卻是由難至易，競賽題是一星---三角啟動，就這一要求編制控制程序并不難，難的是整個工程你都要盡善盡美，符

合電器控制要求，從選材到安裝，直到遠轉正常，意義是在工人當中普及PLC，以考PLC 為主，50 分，兼顧其他，50 分。其間必要的外部保護也必須考慮周到，進入PLC 內部進行連鎖保護，選

材和安裝不是我們這里主要討論的，我把我編制的程序上傳，大方之家見教，或對大家有拋磚引玉

之用。我只能用文本，梯形圖無法上傳，我將語句表傳上來，給大家添麻煩了，后面再將選拔題和

練習題的語句表傳上，LD X000 OR Y001 ANI X001 ANI X002 OUT Y001 輸出至（KM1）主電源接觸器 LD Y001 OUT T0 K50 LD Y001 ANI T0 ANI Y003(PLC 內部互鎖)ANI X003 外部互鎖輸入點,來自三角形接觸器常開觸點.OUT Y002 輸出至(KM2)星形接觸器 LD T0 ANI Y002(PLC 內部連鎖)ANI X004 外部互鎖輸入點, 來自星形接觸器常開觸點.OUT Y003 END 這個程序本身一點不難,要考慮的是外部的兩個連鎖輸入,否則會發生當外部接觸器燒粘住,內部PLC 照樣遠轉.其他如何選材這里就不贅述了.就這題我要強調的是,PLC 內部的軟接觸器的動作不是我們常規的理解,同時動作,而是從上到下的動

作.在比賽是就出現了一例,他把三角形放在星形前面,由一個T0 控制,工作的順序是先上三角形,后切

星形,造成主電路短路,應該是先切星形,再上三角形,這還是對PLC 不是很了解.給大家提個醒,下次再

把那兩個的語句表傳上來.變頻器基礎知識------供初學者參考

1、什麼是變頻器？

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。

2、PWM 和PAM 的不同點是什麼？

PWM 是英文Pulse Width Modulation(脈衝寬度調製)縮寫，按一定規律改變脈衝列的脈衝寬度，以調

節輸出量和波形的一種調值方式。PAM 是英文Pulse Amplitude Modulation(脈衝幅度調製)縮寫，是

按一定規律改變脈衝列的脈衝幅度，以調節輸出量值和波形的一種調製方式。

3、電壓型與電流型有什麼不同？

變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波

是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波石電感。

4、為什麼變頻器的電壓與電流成比例的改變？

非同步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果

電壓一定而只降低頻率，那麼磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要

成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁

飽和現象的產生。這種控制方式多用於風機、泵類節能型變頻器。

5、電動機使用工頻電源驅動時,電壓下降則電流增加;對於變頻器驅動,如果頻率下降時電壓也下降，那麼電流是否增加？

頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。

6、採用變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？

採用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根

據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為6~7 倍，因此，將產生機械電

氣上的衝擊。採用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5 倍，起動轉矩為70%~120%額定轉矩；對於帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。

7、V/f 模式是什麼意思？

頻率下降時電壓V 也成比例下降，這個問題已在回答4 說明。V 與f 的比例關係是考慮了電機特性

而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇。

8、按比例地改V 和f 時，電機的轉矩如何變化？ 頻率下降時完全成比例地降低電壓，那麼由於交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產生地

轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種

補償稱增強起動。可以採用各種方法實現,有自動進行的方法、選擇V/f 模式或調整電位器等方法。

9、在說明書上寫著變速範圍60~6Hz，即10:1，那麼在6Hz 以下就沒有輸出功率嗎？

在6Hz 以下仍可輸出功率，但根據電機溫升和起動轉矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz 左右，此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發熱問題。變頻器實際輸出頻率(起動頻率)根據機種

為0.5~3Hz.10、對於一般電機的組合是在60Hz 以上也要求轉矩一定，是否可以？

通常情況下時不可以的。在60Hz 以上(也有50Hz 以上的模式)電壓不變，大體為恒功率特性，在高

速下要求相同轉矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。

11、所謂開環是什麼意思？ 給所使用的電機裝置設速度檢出器(PG)，將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環”，不

用PG 運轉的就叫作“開環”。通用變頻器多為開環方式，也有的機種利用選件可進行PG 反饋。

12、實際轉速對於給定速度有偏差時如何辦？

開環時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉速在額定轉差率的範圍內(1%~5%)變動。對於要求調速精度比較高，即使負載變動也要求在近於給定速度下運轉的場合，可

採用具有PG 反饋功能的變頻器(選用件)。

13、如果用帶有PG 的電機，進行反饋後速度精度能提高嗎？

具有ＰＧ反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決於ＰＧ本身的精度和變頻器輸出頻

率的解析度。

14、失速防止功能是什麼意思？

如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速(電角頻率)的變化，變頻器將因流

過過電流而跳閘，運轉停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續運轉，就要檢出電流的大小

進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功 能。

15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什麼意義？

加減速可以分別給定的機種，對於短時間加速、緩慢減速場合，或者對於小型機床需要嚴格給定生

產節拍時間的場合是適宜的，但對於風機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可

以共同給定。

16、什麼是再生制動？

電動機在運轉中如果降低指令頻率，則電動機變為非同步發電機狀態運行，作為制動器而工作，這

就叫作再生（電氣）制動。、是否能得到更大的制動力？

從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由於電容器的容量和耐壓的關係，通用變頻

器的再生制動力約為額定轉矩的10%~20%。如採用選用件制動單元，可以達到50%~100%。18、轉矩提升問題

自控系統的設定信號可通過變頻器靈活自如地指揮頻率變化，控制工藝指標，如在煙草行業的糖料、香料工序，可由皮帶稱的流量信號來控制變頻器頻率，使泵的轉速隨流量信號自動變化，調節加料

量，均勻地加入香精、糖料。也可利用生產線起停信號通過正、反端子控制變頻器的起、停及正、反轉，成為自動流水線的一部分。此外在流水生產線上，當前方設備有故障時後方設備應自動停機。

變頻器的緊急停止端可以實現這一功能。在SANKEN、MF、FUT 和FVT 系列變頻器中可以預先設 定三四個甚至多達七個頻率，在有些設備上可據此設置自動生產流程。設定好工作頻率及時間後，變頻器可使電機按順序在不同的時間以不同的轉速運行，形成一個自動的生產流程。簡述FX2N 系列PLC 在玻管生產中的應用(網友“肖巖”的文章)簡述FX2N 系列PLC 在玻管生產中的應用

本公司現有拉管機系統為80 年代的技術，隨著時代的發展已經不能適應生產的需要。對于生產中

所需要調節的拉速、旋轉管轉速、拉管長度的調整，原來都采用機械變速的方式來調整。現采用

FX2N 系列PLC 根據生產中的不同需要進行電氣化改造。

1.對于旋轉管轉速的調整：由于生產操作人員在機尾（牽引機處）隨時要根據生產情況調整旋轉管 的轉速，兩地相距約40 米必須對旋轉管電機采用變頻器遠程控制。將FX2N 主機+2DA 模塊同 變頻器安置于機頭控制柜內，用模擬量輸出模塊的電壓輸出（0~10V）控制變頻器的轉速。通過

導線將PLC 輸入信號引到機尾控制柜內用按鈕給PLC 輸入信號，通過程序將輸入信號轉變成數 字量的增加或減少從而改變模擬量輸出模塊輸出電壓的大小。達到遠程控制的目的。同時將變頻器 的FM 頻率輸出信號輸入到顯示儀表經過轉換以后用來觀察旋轉管的轉速。

2.對于拉速和拉管長度的調整：同樣采用FX2N+4DA 模塊+ 變頻器（控制拉速）+ 伺服放大器（控制切割機）。拉速的調整可以類似于旋轉管轉速的調整，通過按鈕來調整模擬量輸出模塊數值 的增減，改變4DA 通道1 輸出電壓輸入到變頻器從而改變拉管機轉速。將增量型編碼器（1000p/r 開路集電極型）安裝于一定的位置測量拉管機電機的轉速，將此信號（A 相脈沖）輸入到FX2NPLC 的高速輸入端子，利用FNC56 SPD 指令來檢測牽引機速度（調整拉管長度計算用）；將B 相脈沖

輸入到頻率計用以顯示拉速。對于拉管長度的調整可將上述輸入到PLC 的拉速信號（經過計算轉

換成單位為毫米/ 秒的數值），與通過按鈕輸入到PLC 的長度信號數字值（單位毫米）相除，得

到切割機割刀每轉的時間（單位秒/ 轉）。然后計算出割刀的轉速，根據割刀與割刀電機傳動比計

算出割刀電機的轉速。通過電機轉速與伺服放大器輸出頻率的對應關系，以及伺服放大器輸出頻率

與輸入電壓的對應關系計算出PLC 輸出電壓數字量。此計算的數值為伺服電機的初始速度，由于

計算時可能存在誤差以及電壓波動等原因的影響此時的速度并不能精確的控制切割長度，還需要通

過與伺服放大器集電極開路輸出脈沖數值（根據要求通過參數設定脈沖輸出數）輸入到PLC 高速

技術端子進行比較，將其差值乘以系數放大后疊加到初始速度數值上，不斷地通過偏差調整以達到

精確控制拉管長度的目的。最后將此數字量輸出到4DA 通道2，作為伺服放大器轉速控制的輸 入電壓（0~10V）。將切割長度數值輸出到4DA 通道3，用數顯表顯示拉管長度設定值。這樣，不管操作者改變拉管長度設定值，或者改變拉速，PLC 都可以隨時調整伺服電機的轉速保證切割

長度的精確控制。

FX2NPLC 在單級同步系統中的應用(網友“肖巖”的文章)利用FX2NPLC+2DA 模塊+ 變頻器+ 增量型編碼器（1000P/R 三相開路集電極型）可以方便 的在由兩個不同的動力驅動的系統中實現同步。具體應用時根據所要實現的同步要求在合適的位置 安裝主、從編碼器，以方便主、從編碼器信號比較，即在需同步的每個單位主、從編碼器轉1 圈。當安裝好編碼器以后，分別將主、從編碼器的三相脈沖用雙絞屏蔽線引到FX2NPLC 的6 個高速 計數器端子上。輸入端子X0 作為速度檢測（FNC56）的指定端口，X1~X5 分別對應 C236~C240 ； X1 C236 主編碼器B 相碼道脈沖（比較用）X2 C237 主編碼器Z 相零點脈沖 X3 C238 從編碼器A 相碼道脈沖（比較用）X4 C239 從編碼器Z 相零點脈沖 X5 C240 從編碼器B 相碼道脈沖（調整相位用）

在程序中，首先用速度檢測指令（FNC56）檢測主編碼器在單位時間內的脈沖數，然后根據前級

速度推算后一級的速度給定值。同時用主、從編碼器（C236、C238）的比較脈沖進行比較（C237、C239 分別用于復位C236、C238），將他們的差值乘以一定的系數放大以后在疊加 到速度給定值上（用以消除累積誤差）。然后通過2DA 輸出0~10V 電壓到變頻器的速度控制輸入

端子上。此時即可實現主、從編碼器的零點同步，由于機械零點與電氣零點會不同步。此時就必須

調整相位即調整電氣零點。在調整相位時，將C240 的設定值用數據寄存器設定為一定的值（數值

大小可調整），用零點脈沖首先復位調整相位用的高速計數器C240，再用C240 復位比較用的高

速計數器C238 即可。

網友liaoleo 的文章:變頻器維修 變頻器：

最近維修一臺三菱A540-55K 變頻器，是一位維修新手維修不好才拿到我們這里來，這臺機本 來是壞了一個模塊，換好模塊后，這位新手想測量驅動是否正常，把模塊觸發線撥掉，結果一通電

就跳閘，檢查后發現又燒掉一個模塊！他想很久都弄不明白為什么會這樣！原來IGBT 模塊的觸發

端在觸發線撥掉后有可能留有小量電壓，此時模塊處于半導通狀態，一通電就因短路而燒壞，GTR 模塊沒有這特性，才可這樣測試！最近維修不少三菱A240-22K 變頻器，都是壞模塊！原因是保養 不好，如散熱器塵多堵塞、電路板太臟、散熱硅脂失效等，這變頻器的輸出模塊（PM100CSM120）是一體化模塊，就是壞一路也要整個換掉，維修價格高！好的模塊也難找！如果你的變頻器還沒壞，則要多加小心保養！特別是這幾天天氣炎熱！

最近維修一臺安川616G5-55KW 變頻器，損壞嚴重，其原來是有一個快熔斷了（三相各有一個 快熔），電工可能是沒有經驗，沒有檢查模塊是否有問題，又一時找不到快熔，就用一條銅線代替，開機后發出一聲巨響，兩個模塊炸裂，吸收回路壞，推動板也無法維修，換新板，造成重大損失！

按我們經驗，如果快熔斷則模塊大多有問題，但模塊壞快熔不一定斷！銅線代替快熔的做法我們

已見過不少次！

我們發現經常有人在把三菱A240-5.5KW 變頻器換成A540-5.5KW 時把A540-5.5KW“N”線接 地！一送電變頻器就發出巨響！變頻器損壞嚴重！一方面是A540-5.5KW 的“N”線與A240-5.5KW 變頻器的地線的位置相似！有的電工沒看清楚就把地線接上去；有的電工則誤認為“N”線就是地線！

請三菱變頻器用戶小心接線！

很多人打來電話問到外觀一樣的模塊怎樣測出其電流的大小，其實很簡單，只要用電容表，測 出模塊G-E 或C-E 結的電容量，電流大的電容量也大！注意要在同類型的模塊中比較！今天有一位電工打來電話，說他在給變頻器試機時發現變頻器輸出電壓有1000 多伏（輸入 380V），問是否是變頻器故障？是否會燒電機？他還不明白變頻器只會降壓，不會升壓！原來他是

用數字萬用表測量，由于變頻器輸出電壓是高頻載波，普通沒防干擾的數字表在這里測量是很不 準！

有此粗心的電工在給三菱A540 變頻器的輔助電源（R1、T1）接線時沒有拿掉短接片，結果在 把變頻器燒掉后還弄不明白其道理，原來當短接片沒拿掉時，變頻器內部R 與R1、T 與T1 是已連

在一起，電工以為從R、T 引來兩條線沒有分別，結果把R 接到S1、T 接到R1，造成相間短路，由于R 與R1、T 與T1 的連線是通過電源板的中間層，結果把電源板燒掉，爆開成兩層！一般情況

下沒必要接輔助電源（R1、T1）！

有的維修新手在維修變頻器時不懂利用假負載，一當驅動有故障，燒掉模塊后就說模塊質量不 好！假負載就是用一個幾百歐的電阻（電燈炮也可以），串在主回路上，如有快熔就把它拿掉，裝

上電阻；沒有快熔則可在主回上任何地方斷開，串上這電阻！這個電阻起到限流作用，當模塊有

短路時也不會把模塊燒掉，等開機后測量變頻器輸出正常，才把這假負載撤掉！

很多工廠供電是發電機發電，當發電機有故障時，輸出高壓電常把變頻器及電子儀器燒壞！這種情況是我們經常見過的，去年深圳就有一家拉絲廠一次就壞了二十幾臺30KW 變頻器，停產十

幾天，造成重大損失，工廠在發電機搞了很多保護方法可效果不太明顯！

后來我們想了一個被動的保護方法，就是在變頻器或儀器的輸入端的空氣開關上加了壓敏電阻（380V 用821K，220V471K），這樣當有高壓電時壓敏就會短路，空氣開關跳閘，保護了變頻器，變頻器故障率大大減小，壓敏電阻很便宜，這個方法可說是花小錢辦大事！FX2 系列PLC 構成電梯控制系統特性分析 電梯 2004-3-15 摘要；文中分析了電梯的負載特性，闡述了采用梯形加速曲線的電梯理想速度曲線，結合變頻 器和PLC 的性能，論述了電梯控制系統的構成和工作特性。闡述了電梯速度曲線產生的方法，歸納

了由PLC 構成的控制系統軟件設計的特點。

關鍵詞：負載特性理想速度曲線控制系統軟件設計

1.概述隨著城市建設的不斷發展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經濟和生活中有著廣泛的應用。

電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據外部呼

叫信號以及自身控制規律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統采用隨機邏輯方式控制。

目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運

行狀態和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種

控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種

方法并沒有太大的區別。國內廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產規模較小，自己設計和制

造微機控制裝置成本較高；而PLC 可*性高，程序設計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩定可*等特

點，所以現在的電梯控制系統廣泛采用可編程控制器來實現。

2.電梯理想運行曲線根據大量的研究和實驗表明,人可接受的最大加速度為am≤1.5m/s2, 加速度

變化率ρm≤3m/s3,電梯的理想運行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形

加速度曲線實現較為困難，而三角形曲線最大加速度和在啟動及制動段的轉折點處的加速度變化率

均大于梯形曲線，即+ρm 跳變到-ρm 或由-ρm 跳變到+ρm 的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲

線容易實現并且有良好加速度變化率頻繁指標，故被廣泛采用，采用梯形加速度曲線電梯的理想運

行曲線如圖1 所示：

智能變頻器是為電梯的靈活調速、控制及高精度平層等要求而專門設計的電梯專用變頻器，可配用

通用的三相異步電動機，并具有智能化軟件、標準接口、菜單提示、輸入電梯曲線及其它關鍵參數

等功能。其具有調試方便快捷，而且能自動實現單多層功能，并具有自動優化減速曲線的功能，由

其組成的調速系統的爬行時間少，平層距離短，不論是雙繞組電動機，還是單繞組電動機均可適用，其最高設計速度可達4m/s，其獨特的電腦監控軟件，可選擇串行接口實現輸入/輸出信號的無觸點

控制。變頻器構成的電梯系統，當變頻器接收到控制器發出的呼梯方向信號，變頻器依據設定的

速度及加速度值，啟動電動機，達到最大速度后，勻速運行，在到達目的層的減速點時，控制器發

出切斷高速度信號，變頻器以設定的減速度將最大速度減至爬行速度，在減速運行過程中，變頻器 的能夠自動計算出減速點到平層點之間的距離，并計算出優化曲線，從而能夠按優化曲線運行，使

低速爬行時間縮短至0.3s,在電梯的平層過程中變頻器通過調整平層速度或制動斜坡來調整平層精

度。即當電梯停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜坡值，反之則減少低速度值或增大制

動斜坡值，在電梯到距平層位置4—10cm 時，有平層開關自動斷開低速信號，系統按優化曲線實現

高精度的平層，從而達到平層的準確可*。

3.電梯速度曲線電梯運行的舒適性取決于其運行過程中加速度a 和加速度變化率p 的大小，過大 的加速度或加速度變化率會造成乘客的不適感。同時，為保證電梯的運行效率，a、p 的值不宜過小。

能保證a、p 最佳取值的電梯運行曲線稱為電梯的理想運行曲線。電梯運行的理想曲線應是拋物線-直線綜合速度曲線，即電梯的加、減過程由拋物線和直線構成。電梯給定曲線是否理想，直接影響

實際的運行曲線。

3.1 速度曲線產生方法采用的FX2-64MR PLC，并考慮輸入輸出點要求增加了FX-8EYT、FX-16EYR、FX-8EYR 三個擴展模塊和FX2-40AW 雙絞線通信適配器，FX2-40AW 用于系統串行通 信。利用PLC 擴展功能模塊D/A 模塊實現速度理想曲線輸出，事先將數字化的理想速度曲線存入

PLC 寄存器，程序運行時，通過查表方式寫入D/A，由D/A 轉換成模擬量后將速度理想曲線輸出。3.2 加速給定曲線的產生8 位D/A 輸出0～5V/0～10V，對應數字值為16 進制數00～FF，共255 級。若電梯加速時間在2.5～3 秒之間。按保守值計算，電梯加速過程中每次查表的時間間隔不宜超

過10ms。由于電梯邏輯控制部分程序最大，而PLC 運行采用周期掃描機制，因而采用通常的查 表方法，每次查表的指令時間間隔過長，不能滿足給定曲線的精度要求。在PLC 運行過程中，其

CPU 與各設備之間的信息交換、用戶程序的執行、信號采集、控制量的輸出等操作都是按照固定的

順序以循環掃描的方式進行的，每個循環都要對所有功能進行查詢、判斷和操作。這種順序和格式

不能人為改變。通常一個掃描周期，基本要完成六個步驟的工作，包括運行監視、與編程器交換信

息、與數字處理器交換信息、與通訊處理器交換信息、執行用戶程序和輸入輸出接口服務等。在一

個周期內，CPU 對整個用戶程序只執行一遍。這種機制有其方便的一面，但實時性差。過長的掃描

時間，直接影響系統對信號響應的效果，在保證控制功能的前提下，最大限度地縮短CPU 的周期

掃描時間是一個很復雜的問題。一般只能從用戶程序執行時間最短采取方法。電梯邏輯控制部分的

程序掃描時間已超過10ms，盡管采取了一些減少程序掃描時間的辦法，但仍無法將掃描時間降到

10ms 以下。同時，制動段曲線采用按距離原則，每段距離到的響應時間也不宜超過10ms。為滿足

系統的實時性要求，在速度曲線的產生方式中，采用中斷方法，從而有效地克服了PLC 掃描機制的

限制。起動加速運行由定周期中斷服務程序完成。這種中斷不能由程序進行開關，一旦設定，就

一直按設定時間間隔循環中斷，所以，起動運行條件需放在中斷服務程序中，在不滿足運行條件時，中斷即返回。

3.3 減速制動曲線的產生為保證制動過程的完成，需在主程序中進行制動條件判斷和減速點確定。

在減速點確定之前，電梯一直處于加速或穩速運行過程中。加速過程由固定周期中斷完成，加速到

對應模式的最大值之后，加速程序運行條件不再滿足，每次中斷后，不再執行加速程序，直接從中

斷返回。電梯以對應模式的最大值運行，在該模式減速點到后，產生高速計數中斷，執行減速服務

程序。在該中斷服務程序中修改計數器設定值的條件，保證下次中斷執行。在PLC 的內部寄存器

中，減速曲線表的數值由大到小排列，每次中斷都執行一次“表指針加1”操作，則下一次中斷的查

表值將小于本次中斷的查表值。門區和平層區的判斷均由外部信號給出，以保證減速過程的可* 性。

4.電梯控制系統

4.1 電梯控制系統特性在電梯運行曲線中的啟動段是關系到電梯運行舒適感指標的主要環節,而舒

適感又與加速度直接相關,根據控制理論,要使某個量按預定規律變化必須對其進行直接控制,對于電

梯控制系統來說,要使加速度按理想曲線變化就必須采用加速度反饋,根據電動機的力矩方程 式:M—MZ=ΔM=J（dn/dt），可見加速度的變化率反映了系統動態轉距的變化，控制加速度就控制系

統的動態轉距ΔM=M—MZ。故在此段采用加速度的時間控制原則，當啟動上升段速度達到穩態值 的90%時，將系統由加速度控制切換到速度控制，因為在穩速段，速度為恒值控制波動較小，加速

度變化不大，且采用速度閉環控制可以使穩態速度保持一定的精度，為制動段的精確平層創造條件。

在系統的速度上升段和穩速段雖都采用PI 調節器控制，但兩段的PI 參數是不同的，以提高系統的

動態響應指標。在系統的制動段，即要對減速度進行必要的控制，以保證舒適感，又要嚴格地按

電梯運行的速度和距離的關系來控制，以保證平層的精度。在系統的轉速降至120r/min 之前，為了

使兩者得到兼顧，采取以加速度對時間控制為主，同時根據在每一制動距離上實際轉速與理論轉速 的偏差來修正加速度給定曲線的方法。例如在距離平層點的某一距離L 處，速度應降為Vm/s，而

實際轉速高為V′m/s，則說明所加的制動轉距不夠，因此計算出此處的給定減速度值-ag 后，使其再

加上一個負偏差ε，即使此處的減速度給定值修正為-（ag+ε）使給定減速度與實際速度負偏差加大，從而加大了制動轉距，使速度很快降到標準值，當電動機的轉速降到120r/min 以后，此時轎廂距

平層只有十幾厘米，電梯的運行速度很低，為防止未到平層區就停車的現象出現，以使電梯能較快

地進入平層區，在此段采用比例調節，并采用時間優化控制，以保證電梯準確及時地進入平層區，以達到準確可*平層。

4.2 電梯控制構成由于電梯的運行是根據樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進行控制，而樓層和

轎廂的呼叫是隨機的，因此，系統控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現電梯的基本控

制要求的基礎上，根據隨機的輸入信號，以及電梯的相應狀態適時的控制電梯的運行。另外，轎廂 的位置是由脈沖編碼器的脈沖數確定，并送PLC 的計數器來進行控制。同時，每層樓設置一個接近

開關用于檢測系統的樓層信號。為便于觀察，對電梯的運行方向以及電梯所在的樓層進行顯示，采用LED 和發光管顯示，而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示(開關上帶有指示燈)。為了提

高電梯的運行效率和平層的精度，系統要求PLC 能對轎廂的加、減速以及制動進行有效的控制。根

據轎廂的實際位置以及交流調速系統的控制算法來實現。為了電梯的運行安全，系統應設置可*的

故障保護和相應的顯示。采用PLC 實現的電梯控制系統由以下幾個主要部分構成。

4.2.1PLC 控制電路；PLC 接收來自操縱盤和每層呼梯的召喚信號、轎廂和門系統的功能信號以及井

道和變頻器的狀態信號，經程序判斷與運算實現電梯的集選控制。PLC 在輸出顯示和監控信號的同

時，向變頻器發出運行方向、啟動、加/減速運行和制動停梯等信號。

4.2.2 電流、速度雙閉環電路；變頻器本身設有電流檢測裝置，由此構成電流閉環；通過和電機同軸

聯接的旋轉編碼器，產生a、b 兩相脈沖進入變頻器，在確認方向的同時，利用脈沖計數構成速度 閉環。

4.2.3 位移控制電路；電梯作為一種載人工具，在位勢負載狀態下，除要求安全可*外，還要求運行

平穩，乘坐舒適，停*準確。采用變頻調速雙環控制可基本滿足要求，利用現有旋轉編碼器構成速

度環的同時，通過變頻器的PG 卡輸出與電機速度及電梯位移成比例的脈沖數，將其引入PLC 的高

速計數輸入端口，通過累計脈沖數，經式（1）計算出脈沖當量，由此確定電梯位置。電梯位移h=SI 式 中I—累計脈沖數；S—脈沖當量；S=plD/(pr)（1）l—減速比；D—牽引輪直徑；P—旋轉編碼器每

轉對應的脈沖數； r—PG 卡分頻比。

4.2.4 端站保護；當電梯定向上行時，上行方向繼電器、快車輔助接觸器、快車運行接觸器、門鎖繼

電器、上行接觸器均得電吸合，抱閘打開，電梯上行。當轎廂碰到上強迫換速開關時，PLC 內部鎖

存繼電器得電吸合，定時器Tim10、Tim11 開始定時，其定時的時間長短可視端站層距和梯速設定。

上強迫換速開關動作后，電梯由快車運行轉為慢車運行，正常情況下，上行平層時電梯應停車。如

果轎廂未停而繼續上行，當Tim10 設定值減到零時，其常閉點斷開，慢車接觸器和上行接觸器失電，電梯停止運行。在驕廂碰到上強迫換速開關后，由于某些原因電梯未能轉為慢車運行，及快車運行

接觸器未能釋放，當Tim11 設定值減到零時，其常閉點斷開，快車運行接觸器和上行接觸器均失

電，電梯停止運行。因此，不管是慢車運行還是快車運行，只要上強迫換速開關發出信號，不論端

站其他保護開關是否動作，借助Tim10 和Tim11 均能使電梯停止運行，從而使電梯端站保護更加可 *。

當電梯需要下行，只要有了選梯指令，下行方向繼電器得電其常開點閉合，鎖存繼電器被復位，Tim10 和Tim11 均失電，其常閉點閉合為電梯正常下行做好了準備。下端站的保護原理與上端站保護類似

不再重復。

4.2.5 樓層計數；樓層計數采用相對計數方式。運行前通過自學習方式，測出相應樓層高度脈沖數，對應17 層電梯分別存入16 個內存單元DM06～DM21。樓層計數器（CNT46）為一雙向計數器，當到達各層的樓層計數點時，根據運行方向進行加1 或減1 計數。運行中，高速計數器累計值實

時與樓層計數點對應的脈沖數進行比較，相等時發出樓層計數信號，上行加1，下行減1。為防止

計數器在計數脈沖高電平期間重復計數，采用樓層計數信號上沿觸發樓層計數器。

4.2.6 快速換速；當高速計數器值與快速換速點對應的脈沖數相等時，若電梯處于快速運行且本層有

選層信號，發快速換速信號。若電梯中速運行或雖快速運行但本層無選層信號，則不發換速信號。

4.2.7 門區信號；當高速計數器CNT47 數值在門區所對應脈沖數范圍內時，發門區信號。4.2.8 脈沖信號故障檢測；脈沖信號的準確采集和傳輸在系統中顯得尤為重要，為檢測旋轉編碼器和

脈沖傳輸電路故障，設計了有無脈沖信號和錯漏脈沖檢測電路，通過實時檢測確保系統正常運行。

為消除脈沖計數累計誤差，在基站設置復位開關，接入PLC 高速計數器CNT47 的復位端。5.軟件設計特點

5.1 采用優先級隊列根據電梯所處的位置和運行方向，在編程中，采用了四個優先級隊列，即上

行優先級隊列、上行次優先級隊列、下行優先級隊列、下行次優先級隊列。其中，上行優先級隊列

為電梯向上運行時，在電梯所處位置以上樓層所發出的向上運行的呼叫信號，該呼叫信號所對應的

樓層所具有的脈沖數存放的寄存器所構成的陣列。上行次優先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所

處位置以下樓層所發出的向上運行的呼叫信號，該呼叫信號所對應的樓層所具有的脈沖數存放的寄

存器所構成的隊列。控制系統在電梯運行中實時排列的四個優先級陳列，為實現隨機邏輯控制提供 了基礎。

5.2 采用先進先出隊列根據電梯的運行方向，將同向的優先級隊列中的非零單元(有呼叫時此單元

為七零單元，無呼叫時則此單元為零)送入寄存器隊列(先進先出隊列FIFO)，利用先進先出讀出指

令SFRDP 指令，將FIFO 第一個單元中的數據送入比較寄存器。

5.3 采用隨機邏輯控制當電梯以某一運行方向接近某樓層的減速位置時，判別該樓層是否有同向 的呼叫信號(上行呼叫標志寄存器、下行呼叫標志寄存器、有呼叫請求時，相應寄存器為l，否則為

0)，如有，將相應的寄存器的脈沖數與比較寄存器進行比較，如相同，則在該樓層減速停車：如果

不相同，則將該寄存器數據送入比較寄存器，并將原比較寄存器數據保存，執行該樓層的減速停車。

該動作完畢后，將被保存的數據重新送入比較寄存器，以實現隨機邏輯控制。

5.4 采用軟件顯示系統利用行程判斷樓層，并轉化成BCD 碼輸出，通過硬件接口電路以LED 顯 示。

5.5 對變頻器的控制PLC 根據隨機邏輯控制的要求，可向變頻器發出正向運行、反向運行、減速

以及制動信號，再由變頻器根據一定的控制規律和控制算法來控制電機。同時，當系統出現故障時，PLC 向變頻器發出信號。

6.結束語采用MIC340 電梯專用變頻器構成的電梯控制系統，可實現電梯控制的智能化，但由于 候梯和電梯轎內的人到達各層的人數是智能電梯無法確定的，即使采用AITP 人工智能系統，傳輸 的交通客流信息也是模糊的，為解決電梯這一垂直交通控制系統的兩大不可知因素，需要我們在今

后的工作中去不斷的研究和探索。

CC-Link 現場總線的通信初始化設置方法和應用比較分析 2004-3-15 CC-Link 現場總線是日本三菱電機公司主推的一種基于PLC 系統的現場總線，這是目前在世界現

場總線市場上唯一的源于亞洲、又占有一定市場份額的現場總線。它在實際工程中顯示出強大的生

命力，特別是在制造業得到廣泛的應用。在CC-Link 現場總線的應用過程中，最為重要的一部分 便是對系統進行通信初始化設置。目前CC-Link 通信初始化設置的方法有三種，本文將對這三種不

同的初始化設置方法進行比較和分析，以期尋求在不同的情況下如何來選擇最簡單有效的通信初始

化設置方法。這對CC-Link 現場總線在實際工程中的使用具有重要的現實意義，一則為設計人員在

保證設計質量的前提下減少工作量和節省時間，二則也試圖探索一下是否可以進一步發揮和挖掘

CC-Link 的潛力。實驗系統簡述為了便于比較通信初始化設置方法，我們首先在實驗室中建 立了這樣一個小型的CC-Link 現場總線系統.整個系統的配置如圖1 所示。圖1 系統配置

在硬件連接設置無誤之后，就可開始進行通信初始化設置。三種設置方法的使用

圖2 通信初始化程序的流程

首先采用的是最基本的方法,即通過編程來設置通信初始化參數。編制通信初始化程序的流程如圖2 所示。首先在參數設定部分，將整個系統連接的模塊數，重試次數，自動返回模塊數以及當CPU 癱瘓時的運行規定（停止）以及各站的信息寫入到存儲器相應的地址中。在執行刷新指令之后緩沖

存儲器內的參數送入內部寄存區，從而啟動數據鏈接。如果緩沖存儲器內參數能正常啟動數據鏈接，這說明通信參數設置無誤，這時就可通過寄存指令將參數寄存到E2PROM。這是因為一旦斷 電內部寄存區的參數是不會保存的，而E2PROM 中的參數即使斷電仍然保存。同時通信參數

必須一次性地寫入E2PROM，即僅在初始化時才予以執行。此后CPU 運行就通過將

E2PROM 內的參數送入內部寄存區去啟動數據鏈接。值得注意的是，如果通信參數設置有誤

（如參數與系統所采用的硬件不一致，或參數與硬件上的設置不一致），數據鏈接將無法正常啟動，但通常并不顯示何處出錯，要糾正只有*自己細心而又耐心地檢查，別無它法。反過來，如果通信

參數設置正確而硬件上的設置有錯，CC-Link 通信控制組件會提供出錯信息，一般可通過編程軟件

包的診斷功能發現錯誤的類型和錯在哪里。第二種通信初試化設置的方法是使用CC-Link 通信 配置的組態軟件GX-Configurator for CC-Link。該組態軟件可以對A 系列和QnA 系列的PLC 進 行組態，實現通信參數的設置。整個組態的過程十分簡單，在選擇好主站型號之后就可以進行主

站的設置，此后再陸續添加所連接的從站，并進行從站的設置，包括從站的型號和其所占用站的個

數。最后組態完成的畫面如圖3 所示。

在組態過程中的各個模塊的基本信息都會顯示在組態完成的畫面上，整個畫面簡單直觀，系統配置

一目了然。然而在組態完成后啟動數據鏈接時出現了問題。圖3 組態完成畫面

當選擇“Download master parameter file”之后，彈出一對話框，要求選擇是將參數寫到 E2PROM 還是緩沖存儲器。無論選擇其中任何一種，軟件都會提示“是否現在執行數據鏈接?”，如果選擇“是”，各站點的LED 燈指示正常。然而當把此時運行正常的PLC 復位后重新運行，各站

點均出錯。這種情況說明組態文件并未能真正寫入到E2PROM 中，也就是說該組態軟件并不

具備將參數寫入E2PROM 這部分功能。因此在這種情況下為了能使用E2PROM 啟動數 據鏈接，就必須在主站中再寫入“參數寄存到E2PROM”這段程序，*組態和編程共同作用來正

常啟動數據鏈接。顯而易見，這種方法是利用組態軟件包設置通信參數，再利用編程將這些參數寫

E2PROM，這才得以完成數據鏈接所必須的最后步驟。當然這在實際使用時會帶來某些不便，但它畢竟可以省略將通信參數寫入緩沖寄存區的一段程序，在這個意義上也給CC-Link 的使用者帶

來許多便利。最后一種方法是通過CC-Link 網絡參數來實現通信參數設定。由于這是小Q 系列的

PLC 新增的功能，而A 系列和QnA 系列PLC 并不具備這項功能。因而在進行這種設置方法的實驗

就必須將原先使用的主站模塊換成Q 系列的PLC。整個設置的過程相當方便。只要在GPPW 軟 件的網絡配置菜單中，設置相應的網絡參數，遠程I/O 信號就可自動刷新到CPU 內存，還能自動設

置CC-Link 遠程元件的初始參數。如下圖所示。如果整個CC-Link 現場總線系統是由小Q 系列和

個遠程I/O 模塊構成的，甚至不須設置網絡參數即可自動完成通信設置的初試化。比較和分析

在使用過這三種不同的方法之后，對它們的優點和弊端都有了一個更為全面地認識和理解。編制

傳統的梯形圖順控程序來設置通信參數最為復雜，編程時耗費的時間長。并且在調試時一旦發現錯

誤，就需要一條條指令校對，尋找出錯誤所在，因此有著很大的工作量。然而它仍然有著其他方法

所沒有的優勢。首先，在編完整個設置的程序之后就能非常清晰的了解整個設置過程，掌握PLC 是如何運作，啟動數據鏈接的。其次，整個編程的思路非常清晰，而且要編制正確的程序必須建立

在熟練的掌握各種軟元件的使用條件的基礎之上，因而在這個過程中能夠對各個軟元件的功能，接

通條件都能有非常好的理解，并能熟練使用。對初學且有志牢固掌握CC-Link 通信設計者最好從這 里入手。

采用的組態軟件進行設置的最大的優勢就在于簡單直觀，在畫面上能夠明了地看到整個系統的配

置，包括主站所連接的從站個數，各從站的規格和性能，一目了然。而且一旦發生錯誤或是要更改

參數，都能夠很快地完成，節省了很多時間和工作量。然而它也有一個最大的缺陷，就是無法將參

數寄存到E2PROM 中，在復位之后，剛寫入的組態內容將不復存在。倘若在實際的應用中，現場的情況錯綜復雜，會遇到很多預想不到的問題，如果中途需要復位，那么組態軟件將無能為力，必需重新設置再寫入，這樣會影響工作進度。因此，在這種情況下采用組態軟件，并輔以將通信參

數從緩沖積存區寫入E2PROM 的程序，就能完成整個系統的初始化設置。此外，組態軟件目

前還不支持小Q 系列的PLC。最后，利用網絡參數設置的方法簡單有效，只要按規定填寫一定量 的參數之后就能夠很好的取代繁冗復雜的順控程序。在發生錯誤或是需要修改參數時，同組態軟件

一樣，也能很快地完成，減少設置時間。然而它的不足之處，在于設置過程中跳過了很多重要的細

節，從而無法真正掌握PLC 的內部的運作過程，比較抽象。例如在填寫了眾多參數之后，雖然各站 的數據鏈路能正常執行，但是卻無法理解這些參數之間是如何聯系的，如何作用的，如何使得各站 的數據鏈接得以正常完成。

小結總之，三種方法各有千秋，適用于在不同的目的和不同的情況下（譬如不同的PLC 系列）供

使用者靈活選用。如果旨在清晰地了解PLC 內部的運作，可以用編程的方法；如果旨在節省設計人

員的工作量，減少設計調試時間，可以用網絡參數的方法。組態軟件的方法可以算是這兩種的結合。

在實際的應用中，通過網絡參數來進行通信初始化設置的方法不失為一種最為優越的方法，方便、可*、功能全面這三點就已經很好的滿足了系統的需求，縮短了CC-Link 現場總線在應用于各種不

同的工控場合時設計和調試的時間，降低了工作的難度，更方便了以后的故障檢修和維護。遺憾的

是它只適用于小Q 系列PLC。隨著通信技術和控制技術的發展，相信在不久的將來現場總線技術 及其相關技術將發展得更為成熟和完善，并將出現更為便利且功能強大的通信設置的方法，使將來 的現場總線技術更好地應用于現場。