三菱PLC 应用与经验分享 - 工控编程吧

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

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：

X0 ALM

X1 M61 速度1

X2 M62 速度2

X3 M63 速度3

X4 M64 马达反转

X5 M65 马达停止

Y 1 OVER 外部准备完了

Y 2 机台内部过载保护

Y 3 伺服开启

Y 4 SP1

Y 5 SP2

Y 6 ST1 正向启动

Y 7 ST2 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2～3 min，间隔2～3 min，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，24 h 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，同时发出声光报警信号(内部可选)。

根据现场工况需要，将有放料信号时变频运行给定频率设为43 Hz，系统运行电流为27 A，运行电

压280 V，改造后的系统平均每年耗电5.7 万度。根据现场记录，系统在改造前工作频率为工频50 Hz，

运行电流为32 A，运行电压400 V，平均每年耗电19.42 万度。改造后的节电率为70.6%。该系统

的突出优点如下：

1、利用变频调速技术改造了水泥熟料破碎机的拖动系统，满足了破碎机的低速、间歇运行特

点，保证了工艺控制质量，节能效果明显，并有利于延长破碎机和电机的使用寿命。

2、利用能量回馈控制技术克服破碎机大惯性引起的泵升电压，有效地保证了变频器的安全运

行。系统除了变频器和能量回馈装置所具有的20 余种保护功能和故障自诊断功能外，还增设了电

机过热、控制回路保护及报警。

3、利用可编程控制器PLC 实现了各种逻辑控制、变频器启制动自动控制及手动/自动、工频/

变频转换和故障自切换等功能，使系统控制灵活方便，功能齐全。

五、系列变频器在物流机械中的应用

调速皮带秤是一种用于测量和控制皮带输送机的速度和物料流量的实时连续计量装置，广泛应

用散装固态原料的计量控制和输送。

当电机驱动时，物料随着皮带的运动输出，经荷重传感器Ｗ检测并将其转换成电信号，送

入控制器中；同时速度传感器也将检测的电动机转速信号送入控制器中。速度信号和荷重信号经控

制器进行变换和处理，计算出物料的瞬时流量和累计流量等，并与设定值进行比较后，通过ＰＩＤ

等方式调节输出控制信号，以控制电动机转速，使物料的流量稳定在设定值上。

由于皮带秤是一个集控制、计量与输送为一体的设备，采用变频器可以确保其在工业环境下的

稳定、可*的工作。

实践证明，在工业环境比较恶劣的情况下，采用滑差电机调速时，由于滑差离合器密封性不好，

离合器容易被灰尘或异物堵死而造成飞车(失控)现象。滑差调速电动机的低速性能很差，当皮带秤

在低速运行时，皮带机的速度往往处于一种不稳定状态，严重时会影响到皮带秤的正常工作和计量

精度。另外，当要求皮带秤的设定值变化范围较大时，滑差调速电动机的调速范围就显得不够。

采用变频器除了能很好的解决上述问题外，还可以利用变频器调速时机械特性很硬、转差率小

的特点。通过对皮带秤的荷重信号检测，采用预置控制与ＰＩＤ控制相结合的控制方法，大大提高

系统的响应时间。这对于皮带秤上物料忽然变化很大时，确保皮带秤的控制和计量精度是非常重要

的。

应用变频器在节能方面应用效果亦十分显著。它在水泵和风机上的应用，与传统的阀门、档板

相比可节电约40%。以１个100kW 的风机为例，按年工作时间8000h 计算，一年可节省32 万kWh。

六、变频器其余应用实例

1、中央空调变频调速：

采用变频器对中央空调系统中的冷冻水泵组、冷却水泵组进行调速，可实现一台变频器同时控

制多台水泵，高效节能，避免了“大马拉小车”现象，节电率30%~60%。同时能实现多点温、湿

度检测及集中监控、达到最佳舒适度控制。

2、注塑机变频调速控制：

注塑过程一般分为以下步骤：锁模→注射保压→熔胶加料→冷却定型→开模顶针。每个步骤的

负荷是不同的，采用变频器对油泵进行控制，可以对应每个步骤输出相应功率，从而显著节约电能，

节电率30%~60%

3、行车电机变频调速控制：

行车一般有多台电机，分别控制大车、小车及吊钩上下，这几台电机都可用变频器加以改造。

改造后具有以下明显优点：

（1）.电机启动电流小，转矩大，避免了大电流冲击，节电显著。

（2）.节约备件，无需更换接触器等低压电器。

（3）.无需人工维护，可*性极高。

4、风机，水泵变频调速改造：

传统的风机、水泵是通过风门档板或阀门来调节流量，由于流量与转速成正比、功率与转速

的3 次方成正比。因此采用变频器通过调节转速来调节流量，其功率（耗电量）会呈3 次方下降，

节能效果非常明显，节电率可达30--70%.

5、在绕线机、拉丝机上应用变频器：

有启动平稳、启动力矩大、无级调速的特点，能提高产量、降低故障率。

6、锅炉风机变频调速：

锅炉风机包括引风机及鼓风机，一般是通过调节风门档板改变送风量、采用变频器后，可将

风门档板调节至最大，通过变频器进行调速。一般节电率都在40%以上。

7、空压机变频调速：

通过一台变频器能同时控制多台空压机，避免电机空转耗能，无需专人值守，自动实现恒压

供气，高效节能。

用三菱编成的一个小程序

我于这个月参加了本市维修电工技术比武，其中有练习题，选拔题，竞赛题。而难度却是由难至易，

竞赛题是一星---三角启动，就这一要求编制控制程序并不难，难的是整个工程你都要尽善尽美，符

合电器控制要求，从选材到安装，直到远转正常，意义是在工人当中普及PLC，以考PLC 为主，

50 分，兼顾其他，50 分。其间必要的外部保护也必须考虑周到，进入PLC 内部进行连锁保护，选

材和安装不是我们这里主要讨论的，我把我编制的程序上传，大方之家见教，或对大家有抛砖引玉

之用。我只能用文本，梯形图无法上传，我将语句表传上来，给大家添麻烦了，后面再将选拔题和

练习题的语句表传上，

LD X000

OR Y001

ANI X001

ANI X002

OUT Y001 输出至（KM1）主电源接触器

LD Y001

OUT T0 K50

LD Y001

ANI T0

ANI Y003 (PLC 内部互锁)

ANI X003 外部互锁输入点,来自三角形接触器常开触点.

OUT Y002 输出至(KM2) 星形接触器

LD T0

ANI Y002 (PLC 内部连锁)

ANI X004 外部互锁输入点, 来自星形接触器常开触点.

OUT Y003

END

这个程序本身一点不难,要考虑的是外部的两个连锁输入,否则会发生当外部接触器烧粘住,内部PLC

照样远转.其他如何选材这里就不赘述了.

就这题我要强调的是,PLC 内部的软接触器的动作不是我们常规的理解,同时动作,而是从上到下的动

作.在比赛是就出现了一例,他把三角形放在星形前面,由一个T0 控制,工作的顺序是先上三角形,后切

星形,造成主电路短路,应该是先切星形,再上三角形,这还是对PLC 不是很了解.给大家提个醒,下次再

把那两个的语句表传上来.

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、採用變頻器咿D時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？

採用變頻器咿D，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 咿D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，電機在帶負載咝袝r，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咿D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，咿D停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續咿D，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？

電動機在咿D中如果降低指令頻率，則電動機變為非同步發電機狀態咝校?鳛橹苿悠鞫?ぷ鳎?@

就叫作再生（電氣）制動。

17 、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咝校?纬梢粋

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