《PLC應(yīng)用技術(shù)》課件-7.項目七 三相異步電動機(jī)的變頻器控制

項目七三相異步電動機(jī)的變頻器控制掌握變頻器的工作原理掌握G120變頻器的面板操作掌握G120變頻器與S7-1200的PROFINET通訊一學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握S7-1200通過端子控制方式控制G120變頻器2025/3/10二知識講座7.1變頻器工作原理與G120變頻器介紹變頻器原理（Variable-frequencyDrive，簡稱VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)的原理，通過改變電機(jī)工作電源頻率的方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。

變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。2025/3/10二知識講座7.1變頻器工作原理與G120變頻器介紹

西門子SINAMICSG120變頻器是西門子新一代變頻驅(qū)動平臺，包括三個系列的產(chǎn)品：V系列、G系列和S系列。V系列提供用于運動/伺服控制的產(chǎn)品；G系列屬于通用型變頻器，可用于一般的調(diào)速控制長和；S系列屬于高端型變頻器，既可用于速度控制，也可用于運動/伺服控制。2025/3/10二知識講座7.1變頻器工作原理與G120變頻器介紹圖7-1功率模塊和控制單元SINAMICSG120變頻器由控制單元（ControlUnit）和功率模塊（PowerModule）組成?？刂茊卧脕砜刂撇⒈O(jiān)測與其連接的電動機(jī)?？刂茊卧珊芏囝愋停梢酝ㄟ^不同的現(xiàn)場總線（如MODBUS-RTU,PROFIBUS-DP,PROFINET,DEVICENET等）與上層控制器（PLC）進(jìn)行通訊。功率模塊用來為電機(jī)和控制模塊提供電能，實現(xiàn)電能的整流與逆變功能，其銘牌上有額定電壓、額定電流等參數(shù)。G120系列變頻器的功率模塊和控制單元外觀如圖7-1所示。2025/3/10二知識講座7.1變頻器工作原理與G120變頻器介紹G120的控制單元包括CU230系列、CU240系列和CU250系列。本項目中我們選用的型號為CU250S-2PN。下面我們以CU250S-2PN為例，介紹一下控制單元的命名規(guī)則：CU:ControlUnit的縮寫，表示“控制單元”；250：表示系列號；E：經(jīng)濟(jì)型；B：基本型；S：高級型；T：工藝型；P：風(fēng)機(jī)水泵型2：表示SINAMICS開發(fā)平臺；若名稱中沒有“2”則表示MicroMaster開發(fā)平臺；PN：支持ProfiNet總線；其他類型包括：HVAC（USS,Modbus-RTU）、DP（Profibus-DP總線）、IP（Ethernet-IP協(xié)議）、DEV（DeviceNet總線）、CAN（CANopen協(xié)議）；如果控制單元集成了故障安全功能，則會在名稱后面加上“F”，比如CU250S-2PN-F。2025/3/10二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）(a)BOP-2操作面板(b)IOP-2操作面板G120變頻器的控制單元上，可以安裝兩種不同的操作面板：BOP和IOP。BOP（BasicOperatorPanel），翻譯為“基本操作面板”，面板上有一塊小液晶顯示屏，用來顯示參數(shù)、診斷數(shù)據(jù)等信息；面板下方有“自動/手動”、“確認(rèn)/退出”等按鍵，可用來設(shè)置變頻器參數(shù)，并進(jìn)行簡單的功能測試。BOP-2操作面板的外觀如圖7-2(a)所示。2025/3/10二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）(a)BOP-2操作面板(b)IOP-2操作面板IOP（IntelligentOperatorPanel）的縮寫，翻譯為“智能操作面板”，其液晶顯示屏比BOP大，采用文本和圖形顯示，界面提供參數(shù)設(shè)置、調(diào)試向?qū)А⒃\斷及上傳/下載等功能，有利于直觀操作和診斷變頻器。IOP面板可以直接卡緊在變頻器上，或者作為手持單元通過一根電纜與變頻器連接，通過面板上的手動/自動按鈕及菜單導(dǎo)航按鈕進(jìn)行功能選擇，操作起來更加直觀，簡單方便。IOP-2操作面板的外觀如圖7-2(b)所示。

2025/3/10二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）圖7-3BOP-2面板功能說明將BOP-2操作面板安裝在控制單元上，并給變頻器通電后，面板液晶屏點亮，上面會顯示變頻器的一些狀態(tài)，參數(shù)等信息，如圖7-3所示。2025/3/10二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）其中，各圖標(biāo)的含義見表7-1。表7-1BOP-2圖標(biāo)描述2025/3/10二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）BOP-2面板上各按鈕的功能描述如表7-2所示。表7-2BOP-2的按鍵功能描述2025/3/10二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）BOP-2面板上各按鈕的功能描述如表7-2所示。表7-2BOP-2的按鍵功能描述2025/3/10二知識講座7.3G120變頻器的PROFINET通訊SINAMICSG120的控制單元CU250S-2PN支持基于PROFINET的周期過程數(shù)據(jù)交換和變頻器參數(shù)訪問。PROFINETIO控制器可以將控制字和主給定值等過程數(shù)據(jù)周期性的發(fā)送至變頻器，并從變頻器周期性的讀取狀態(tài)字和實際轉(zhuǎn)速等過程數(shù)據(jù)。2025/3/10二知識講座7.3G120變頻器的PROFINET通訊提供PROFINETIO控制器訪問變頻器參數(shù)的接口，有兩種方式能夠訪問變頻器的參數(shù)：

（1）周期性通訊的PKW通道（參數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)）：通過PKW通道PROFINET

IO控制器可以讀寫變頻器參數(shù)，每次只能讀或?qū)懸粋€參數(shù)，PKW通道的長度固定為4個字。

（2）非周期通訊：PROFINETIO控制器通過非周期通訊訪問變頻器數(shù)據(jù)記錄

區(qū)，每次可以讀或?qū)懚鄠€參數(shù)。任務(wù)2通過示例介紹S7-1200與G120CU250S-2PN的PROFINETPZD通信，以組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)報文1為例介紹通過S7-1200如何控制變頻器的起停、調(diào)速以及讀取變頻器狀態(tài)字和電機(jī)實際轉(zhuǎn)速。2025/3/10二知識講座7.4G120變頻器端子控制G120變頻器端子和現(xiàn)場總線接口的功能可以設(shè)置，用端子控制的方式控制變頻器。為了避免逐一地修改端子，可通過設(shè)置參數(shù)P0015（驅(qū)動設(shè)備宏指令）同時對多個端子進(jìn)行設(shè)置。2025/3/10二知識講座7.4G120變頻器端子控制圖7-4宏程序1的端子定義表

方式1：通過PLC1200數(shù)字輸出端子控制實現(xiàn)G120變頻器宏程序1-雙方向兩線制控制兩個固定轉(zhuǎn)速，宏程序1的端子定義如圖7-4所示：

其中，轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值3：p1003，轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值4：p1004，轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值生效：r1024，轉(zhuǎn)速設(shè)定值（主設(shè)定值）：p1070[0]=1024，當(dāng)DI4和DI5=高電平時：變頻器將兩個轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值相加。2025/3/10二知識講座7.4G120變頻器端子控制圖7-5宏程序12的端子定義

方式2：通過PLC1200數(shù)字輸出端子控制實現(xiàn)G120變頻器宏程序12-端子啟動模擬量調(diào)速，宏程序12的端子定義如圖7-5所示：

2025/3/10二知識講座7.4G120變頻器端子控制

下面簡單講解一下這些控制字。我們打開G120變頻器參數(shù)手冊，找到參數(shù)P0054（控制字），可以看到該控制字有16位，每一位的定義如表7-3所示：表7-3控制字的說明2025/3/10二知識講座7.4G120變頻器端子控制

下面簡單講解一下這些控制字。我們打開G120變頻器參數(shù)手冊，找到參數(shù)P0054（控制字），可以看到該控制字有16位，每一位的定義如表7-3所示：表7-3控制字的說明2025/3/10二知識講座7.4G120變頻器端子控制

下面簡單講解一下這些控制字。我們打開G120變頻器參數(shù)手冊，找到參數(shù)P0054（控制字），可以看到該控制字有16位，每一位的定義如表7-3所示：表7-3控制字的說明2025/3/10二知識講座7.4G120變頻器端子控制

從其他報文切換到報文20時，前一個報文的定義保持不變。根據(jù)控制字的位定義，我們不難得到，如果想讓電機(jī)啟動，第15位至第00位的狀態(tài)將如圖7-6所示：圖7-6變頻器啟動信號047F

所以，在標(biāo)準(zhǔn)報文1下，電機(jī)啟動的控制字為“047F”。其他的控制字以此類推。此報文類型下，PLC發(fā)送給變頻器的過程數(shù)據(jù)分別為“控制字1”，“轉(zhuǎn)速設(shè)定值”。變頻器發(fā)送至PLC的過程數(shù)據(jù)分別為“狀態(tài)字1”，“轉(zhuǎn)速實際值”。2025/3/10二知識講座7.5變頻器參數(shù)設(shè)置參數(shù)號功

能設(shè)定值備注說明P0100電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)IEC/NEMA0INNVOLT設(shè)置成380VP0300選擇電機(jī)類型1選擇INDUCT選項P0304電機(jī)額定電壓380

P0305電機(jī)額定電流參考電機(jī)銘牌

P0307電機(jī)額定功率參考電機(jī)銘牌

P0310電機(jī)額定頻率50

P0311電機(jī)額定轉(zhuǎn)速參考電機(jī)銘牌

P1080最小轉(zhuǎn)速0

P1082最大轉(zhuǎn)速1300最大轉(zhuǎn)速<電機(jī)銘牌數(shù)值P1120斜坡函數(shù)發(fā)生器斜坡上升時間10.0

P1121斜坡函數(shù)發(fā)生器斜坡下降時間10.0

P1900電機(jī)數(shù)據(jù)檢測及旋轉(zhuǎn)檢測0“0”為關(guān)閉檢測本項目涉及到的變頻器參數(shù)說明及參數(shù)設(shè)定值如表7-4所示：表7-4變頻器參數(shù)設(shè)置2025/3/10三工作任務(wù)任務(wù)一G120變頻器面板操作控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速1.項目要求

使用操作面板控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速。2.項目分析

變頻器安裝功率模塊和控制單元安裝好以后，將BOP-2控制面板插入控制單元，然后給變頻器介入三相電源，通過操作面包設(shè)置相關(guān)參數(shù)，即可實現(xiàn)用操作面板控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速。2025/3/10四任務(wù)實施1.控制系統(tǒng)設(shè)計序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注1三相交流異步電機(jī)YS801260W臺1可根據(jù)實際情況選擇電機(jī)2交流接觸器CJX2-1210個1

3PLC西門子S7-12001214CDC/DC/RLY臺1可根據(jù)實際情況選擇繼電器輸出型PLC。4G120變頻器控制單元CU250S-PN功率模塊PM-240臺1

表7-5主要設(shè)備清單

將變頻器的功率模塊安裝在電氣柜中，然后將控制單元安裝在功率模塊上并將BOP-2控制面板插入控制單元的卡槽，聽到“咔嚓”一聲，即表示BOP-2控制面板已經(jīng)安裝好，最后給變頻器的輸入端子介入三相電L1，L2，L3，PE端接地，變頻器輸出端子接入電機(jī)的U，V，W端子，PE接地。接下來通過BOP-2面板對G120變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，并通過操作面板手動控制電機(jī)變頻啟動，停止，反向啟動，快速停止。根據(jù)以上分析，可以選用西門子S7-1200系列中CPU1214CDC/DC/RLY和控制單元為CU250S-PN，功率模塊為PM-240的G120變頻器。主要設(shè)備清單表7-5所示。2025/3/10四任務(wù)實施2.系統(tǒng)接線圖面板控制的系統(tǒng)接線圖如圖7-6所示。圖7-6系統(tǒng)接線圖（面板控制）2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試BOP-2面板安裝完成后，開始調(diào)試過程，分為以下步驟：（1）變頻器恢復(fù)出廠設(shè)置（2）將選擇光標(biāo)調(diào)整至“EXTRAS”選項，如圖7-7（a）所示，然后按“OK”按鈕，如圖7-7（b）所示，將變頻器恢復(fù)出廠設(shè)置。2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試

（3）在參數(shù)設(shè)置菜單下，設(shè)置變頻器參數(shù)顯示為“EXPERT”級別，如圖7-8（a）所示。并將P1300設(shè)置為“0”（V/F控制方式），如圖7-8（b）所示。2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試（4）設(shè)置相關(guān)參數(shù)。進(jìn)入“SETUP”菜單，選擇重置所有參數(shù)，如圖7-9所示。2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試（5）進(jìn)入P100參數(shù)，選擇EUR標(biāo)準(zhǔn)，頻率為50HZ，如圖7-10所示；并設(shè)置輸入電壓為380V，如圖7-11所示，下面設(shè)置電機(jī)相關(guān)參數(shù)。2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試（6）本項目采用的電機(jī)為三相異步交流電動機(jī)，額定功率為60W，三角形接法，額定電流為0.66A。首先設(shè)置參數(shù)P300，選擇電機(jī)類型為感性電機(jī)，如圖7-12（a）所示，設(shè)置參數(shù)P304，電機(jī)額定電壓為380V，如圖7-12（b）所示：2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試（7）設(shè)置參數(shù)P305，額定電流和參數(shù)P307，額定功率，如圖7-13（a），（b）所示。2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試（8）設(shè)置參數(shù)P310，電機(jī)頻率和參數(shù)P311，額定轉(zhuǎn)速，如圖7-14（a），（b）所示：2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試（9）設(shè)置最小轉(zhuǎn)速（P1080）為0，,最大轉(zhuǎn)速（P1082）為1300RPM，如圖7-15（a），（b）所示：2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試（10）設(shè)置加速時間（P1120）和減速時間（P1121）均為10秒，如圖7-16（a），（b）所示。2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試（11）設(shè)置MOTID（P1900）為OFF（0），關(guān)閉電機(jī)數(shù)據(jù)檢測功能，如圖7-17所示。（如果此處打開電機(jī)靜態(tài)或動態(tài)數(shù)據(jù)檢測，可能變頻器會報錯，報錯后需要手動清除報警記錄）2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試（12）保存設(shè)置的參數(shù)。設(shè)置后的參數(shù)必須保存，在SETUP選項里，將前面的參數(shù)全部設(shè)置完成后，會自動跳到“FINISH”選項，選擇“YES”，按下確定鍵，參數(shù)設(shè)置保存成功，如圖7-18所示。2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)調(diào)試（14）手動增加轉(zhuǎn)速至設(shè)定的額定轉(zhuǎn)速（1400RPM），然后減少轉(zhuǎn)速到負(fù)的額定轉(zhuǎn)速（-1400RPM），即可完成電機(jī)的正反轉(zhuǎn)變頻啟動。按下停止按鈕，電機(jī)按照設(shè)定的減速斜坡時間停止。再次啟動電機(jī)，然后快速按兩下停止按鈕，可以完成電機(jī)快速停止。2025/3/10三工作任務(wù)任務(wù)二G120變頻器PROFINET通訊控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速1.項目要求

使用PROFINET通訊方式，使變頻器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速，并通過PZD過程通道讀取G120變頻器的狀態(tài)及轉(zhuǎn)速。2.項目分析

將變頻器和S7-1200接入同一以太網(wǎng)，使變頻器通過PROFINET通訊控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速，通過PZD過程通道讀取G120變頻器的狀態(tài)及轉(zhuǎn)速，變頻器選擇“標(biāo)準(zhǔn)報文1，PZD2/2”的通訊協(xié)議，根據(jù)該報文下，變頻器的常見控制字，來對變頻器進(jìn)行PROFINET通訊控制。2025/3/10四任務(wù)實施1.控制系統(tǒng)設(shè)計啟動047F停止OFF1047EOFF2047COFF3047A反轉(zhuǎn)OC7F表7-6常見的控制字將G120變頻器、PLC1200和編程電腦用集線器接入同一網(wǎng)段，變頻器的輸出端還是接到任務(wù)一所用的電機(jī)上。為變頻器選擇“標(biāo)準(zhǔn)報文1，PZD2/2”的通訊協(xié)議，該報文下，變頻器的常見控制字如表7-6所示。2025/3/10四任務(wù)實施1.控制系統(tǒng)設(shè)計序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注1三相交流異步電機(jī)YS801260W臺1可根據(jù)實際情況選擇電機(jī)2交流接觸器CJX2-1210個1

3PLC西門子S7-12001214CDC/DC/RLY臺1可根據(jù)實際情況選擇繼電器輸出型PLC。4G120變頻器控制單元CU250S-PN功率模塊PM-240臺1變頻器與PLC通過PROFINET總線通訊

根據(jù)以上分析，我們可以選用西門子S7-1200系列中CPU1214CDC/DC/RLY和控制單元為CU250S-PN，功率模塊為PM-240的G120變頻器。主要設(shè)備清單表7-7所示：表7-7主要設(shè)備清單2025/3/10四任務(wù)實施2.I/O地址分配輸入輸出中間變量地址作用地址作用地址作用IW68變頻器狀態(tài)字QW64變頻器控制字MW100設(shè)置變頻器控制字IW70實際轉(zhuǎn)速Q(mào)W66設(shè)定轉(zhuǎn)速MW102設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)速

MW104讀取變頻器狀態(tài)字

MW106讀取電機(jī)轉(zhuǎn)速表7-8I/O分配表I/O地址分配如表7-8所示。2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)接線圖圖7-20系統(tǒng)接線圖（PROFINET總線）系統(tǒng)接線圖如圖7-20所示。2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計（1）設(shè)備組態(tài)：

1）打開博途V14SP1軟件，新建項目。添加型號為“1214DC/DC/RLY”的CPU。CPU固件版本根據(jù)硬件實際情況選擇，這里我們用的是V4.2（如圖7-21所示）。2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計2）切換到網(wǎng)絡(luò)視圖，在硬件目錄下，找到PROFINETIO→DRIVERS→SIEMENSAG→SINAMICS→SINAMICSG120CU250S-2PNVECTORV4.7，雙擊，將變頻器控制單元添加至設(shè)備組態(tài)，如圖7-22所示。圖7-22添加控制單元2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計3）點擊變頻器上的藍(lán)色“未分配”字樣，在下拉列表中選擇PLC_1.PROFINET接口_1。完成與PLC的網(wǎng)絡(luò)連接，如圖7-23所示。圖7-23變頻器與PLC的網(wǎng)絡(luò)連接2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計4）雙擊變頻器模塊，在硬件目錄中選擇“子模塊”——標(biāo)準(zhǔn)報文1，PZD-2/2。雙擊將報文添加至設(shè)備組態(tài)中，然后在“設(shè)備概覽”中查看報文對應(yīng)的輸入、輸出地址。這里可以看到輸入地址I為68----71，輸出地址Q為64----67，如圖7-24（a）、（b）所示。（a）選擇報文2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計4）雙擊變頻器模塊，在硬件目錄中選擇“子模塊”——標(biāo)準(zhǔn)報文1，PZD-2/2。雙擊將報文添加至設(shè)備組態(tài)中，然后在“設(shè)備概覽”中查看報文對應(yīng)的輸入、輸出地址。這里可以看到輸入地址I為68----71，輸出地址Q為64----67，如圖7-24（a）、（b）所示。（b）查看輸入、輸出地址2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計5）組態(tài)S7-1200和G120變頻器的DEVICENAME和分配IP地址。點擊S7-1200上的網(wǎng)口，將PLC的設(shè)備名稱改為S71200，IP地址分配為，如圖7-25所示。圖7-25分配PLC的IP地址2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計6）雙擊變頻器圖標(biāo)，選中變頻器的網(wǎng)絡(luò)接口圖標(biāo)，將變頻器的設(shè)備名稱改為“G120”。IP地址分配為（與PLC在同一個網(wǎng)段），如圖7-26所示。圖7-26分配變頻器的設(shè)備名稱和IP地址2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計7）在線訪問設(shè)備，找打G120變頻器，然后點擊“在線并診斷”，在“功能”---“命名”菜單下，將PROFINET設(shè)備名稱改為g120，點擊“分配名稱”。在“分配IP地址”菜單下，設(shè)置IP地址為，點擊“分配IP地址”，如圖7-27所示。圖7-27分配IP地址和設(shè)備名稱2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計8）在線訪問菜單下，點擊G120變頻器——參數(shù)。切換到參數(shù)視圖，打開左邊列表的“通訊”——“配置”。將右側(cè)參數(shù)值改為，如圖7-28（a）、（b）所示：圖7-28（a）變頻器參數(shù)列表2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計8）在線訪問菜單下，點擊G120變頻器——參數(shù)。切換到參數(shù)視圖，打開左邊列表的“通訊”——“配置”。將右側(cè)參數(shù)值改為，如圖7-28（a）、（b）所示：圖7-28（b）變頻器參數(shù)列表2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計（2）變量定義。在主程序中，我們將中間變量“MW100”和“MW102”分別傳送至變頻器輸出地址“QW64”和“QW66”中，將變頻器的輸入地址“IW68”和“IW70”分別傳送至中間變量“MW104”和“MW106”中。然后在程序的監(jiān)控與強(qiáng)制表中，對變頻器的輸出值“MW100”和“MW102”進(jìn)行數(shù)據(jù)賦值以控制電機(jī)的啟停，方向和轉(zhuǎn)速，并觀察變頻器的輸入值“MW104”和“MW106”的變化情況。2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計（3）程序設(shè)計。在主程序中，添加如下主程序，如圖7-29所示：圖7-29主程序2025/3/10四任務(wù)實施5.系統(tǒng)調(diào)試

添加一個“監(jiān)控表”，添加中間變量M0.0，MW100（十六進(jìn)制），MW102（十進(jìn)制），MW104（十六進(jìn)制），MW106（十進(jìn)制）。如果是通電后第一次啟動變頻器，先將MW100賦值為“047E”，復(fù)位變頻器。然后再給MW100輸入“047F”（電機(jī)啟動控制字），MW102輸入8192，電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動。觀察MW104（變頻器的狀態(tài)參數(shù)）和MW106的值（電機(jī)實際轉(zhuǎn)速值），如圖7-30所示。圖7-30通過監(jiān)控表控制變頻器啟動2025/3/10四任務(wù)實施5.系統(tǒng)調(diào)試設(shè)定值（顯示值）M與實際值N的關(guān)系為：N=P200X*M/16384十進(jìn)制

其中，P200X為參考變量（參考變量表）。

例如：我們P2000中的參考轉(zhuǎn)速為1400RPM，如果想達(dá)到的實際轉(zhuǎn)速為350RPM，那么需要輸入的設(shè)定值為M=350*16384/1400=4096。2025/3/10三工作任務(wù)1.項目要求

使用PLC的輸出端子（數(shù)字量輸出和模擬量輸出）連接變頻器，實現(xiàn)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及調(diào)速。2.項目分析

將PLC1200的輸出端子接入G120變頻器的數(shù)字輸入端，通過PLC輸出高低電平模擬實際端子控制。通過設(shè)置參數(shù)P0015，分別使用控制單元的宏程序1（數(shù)字方式）來控制三相電機(jī)的啟動，停止和調(diào)速。任務(wù)三G120變頻器端子控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速（數(shù)字方式）2025/3/10四任務(wù)實施1.控制系統(tǒng)設(shè)計序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注1三相交流異步電機(jī)YS801260W臺1可根據(jù)實際情況選擇電機(jī)2交流接觸器CJX2-1210個1

3PLC西門子S7-12001214CDC/DC/RLY臺1可根據(jù)實際情況選擇繼電器輸出型PLC。4G120變頻器控制單元CU250S-PN功率模塊PM-240臺1變頻器與PLC通過PROFINET總線通訊510K電位器手動旋鈕電位器個1

選用西門子S7-1200系列中CPU1214CDC/DC/RLY和控制單元為CU250S-PN，功率模塊為PM-240的G120變頻器。主要設(shè)備清單表7-9所示。表7-9主要設(shè)備清單2025/3/10四任務(wù)實施3.系統(tǒng)接線圖圖7-31系統(tǒng)接線圖（數(shù)字方式）系統(tǒng)接線圖如圖7-31所示。2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計（1）設(shè)備組態(tài)。首先通過BOP-2面板進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。1）在“PARAMETER”菜單下，將參數(shù)P10設(shè)置成1，打開快速調(diào)試，然后將參數(shù)P15設(shè)置成1，將端子設(shè)置成宏程序1模式，再將P10設(shè)置回0，進(jìn)入準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，如圖7-32所示：2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計（1）設(shè)備組態(tài)。首先通過BOP-2面板進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。2）在“PARAMETER”菜單下，將參數(shù)P1003設(shè)置成500（P1003用來設(shè)定固定轉(zhuǎn)速1，此處也可以設(shè)置成其他數(shù)值，只要在電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)即可），將P1004設(shè)置成300（P1004用來設(shè)定固定轉(zhuǎn)速2，此處也可以設(shè)置成其他數(shù)值，只要在電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)即可），如圖7-33所示。參數(shù)設(shè)置完成后，即可通過PLC輸出端子對G120變頻器進(jìn)行端子控制。2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計（2）變量定義PLC1200的輸出端子Q0.0用來控制變頻器輸入端子DI0（正向啟動），Q0.1用來控制變頻器輸入端子DI1+（反向啟動），Q0.2用來控制變頻器輸入端子DI2（故障復(fù)位），Q0.3用來控制變頻器輸入端子DI4（固定轉(zhuǎn)速1），Q0.4用來控制變頻器輸入端子DI5+（固定轉(zhuǎn)速2）。通過PLC程序控制輸出點的高低電平狀態(tài)，從而控制變頻器的輸入端子高低電平狀態(tài)。變頻器的輸出端子DO0的常開點NO接24V故障燈，輸出端子DO1的常開點NO接24V報警燈。2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計（3）程序設(shè)計：1新建一個項目。2添加1214DC/DC/RLY型號的CPU，如圖7-34所示。圖7-34添加CPU2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計圖7-35添加新的監(jiān)控表圖7-36通過監(jiān)控表控制電機(jī)正向啟動3）在“監(jiān)控與強(qiáng)制表”菜單下新建一個監(jiān)控表，并輸入Q0.0，Q0.1，Q0.2，Q0.3，Q0.4，如圖7-35所示。4）將正向啟動信號“Q0.0”和固定轉(zhuǎn)速1信號“Q0.3”強(qiáng)制為“1”，然后打開監(jiān)視，修改選定值，可以看到電機(jī)已經(jīng)在固定轉(zhuǎn)速1下正向轉(zhuǎn)動。此時可以通過BOP-2操作面板上的“MONITOR”菜單觀察變頻器的運行狀態(tài)，看看實際轉(zhuǎn)速是否為我們剛才參數(shù)“P1003”設(shè)置的500RPM，如圖7-36所示。2025/3/10四任務(wù)實施4.PLC程序設(shè)計圖7-37通過監(jiān)控表控制電機(jī)反向啟動5）將反向啟動信號“Q0.1”和固定轉(zhuǎn)速2信號“Q0.4”強(qiáng)制為“1”，然后打開監(jiān)視，修改選定值，可以看到電機(jī)已經(jīng)在固定轉(zhuǎn)速2下反向轉(zhuǎn)動，此時可以通過BOP-2操作面板上的“MONITOR”菜單觀察變頻器的運行狀態(tài)，看看實際轉(zhuǎn)速是否為我們剛才參數(shù)“P1004”設(shè)置的300RPM，如圖7-37所示。2025/3/10五項目拓展項目拓展一觸摸控制變頻器啟動、停止1.任務(wù)要求及分析

在上述任務(wù)二的基礎(chǔ)上，加入型號為KTP700的西門子觸摸屏，在觸摸屏上設(shè)置四個按鈕，分別是啟停、反轉(zhuǎn)、加速、減速，用來控制變頻器。2025/3/10五項目拓展項目拓展一觸摸控制變頻器啟動、停止（1）硬件組態(tài)：1在對PLC和變頻器組態(tài)完成后，添加觸摸屏至設(shè)備組態(tài)，并選擇PLC連接，如圖7-38（a）、（b）所示。圖7-38（a）觸摸屏組態(tài)2025/3/10五項目拓展項目拓展一觸摸控制變頻器啟動、停止（1）硬件組態(tài)：1）在對PLC和變頻器組態(tài)完成后，添加觸摸屏至設(shè)備組態(tài)，并選擇PLC連接，如圖7-38（a）、（b）所示。圖7-38（b）觸摸屏組態(tài)2025/3/10五項目拓展圖7-39設(shè)置觸摸屏IP地址和分配名稱2）設(shè)置觸摸屏IP地址為，PROFINET名稱為hmi_1，如圖7-39所示。2025/3/10五項目拓展圖7-40程序段1

數(shù)據(jù)傳輸1）程序段1為PLC和G120變頻器之間的數(shù)據(jù)交互，如圖7-40所示。（2）程序設(shè)計：2025/3/10五項目拓展圖7-41程序段2啟動和停止2）程序段2為變頻器的啟?？刂?，當(dāng)按下啟停按鈕，即變量“啟動按鈕”M0.0置位時，向變頻器發(fā)送“16#047f”（正向啟動命令），當(dāng)再次啟停按鈕，M0.0復(fù)位時，向變頻器發(fā)送“16#047e”（停止命令）?！癋irstScan”為上電后接通一次，用于在PLC啟動后將變頻器復(fù)位，如圖7-41所示。（2）程序設(shè)計：2025/3/10五項目拓展圖7-42程序段3反轉(zhuǎn)3）程序段3為控制變頻器正反轉(zhuǎn)，當(dāng)反轉(zhuǎn)按鈕按下，即變量“反轉(zhuǎn)”當(dāng)M10.0置位時，向變頻器發(fā)送“16#0C7F”（反向啟動命令），當(dāng)M10.0復(fù)位時，向變頻器發(fā)送“16#047F”（正向啟動命令），如圖7-42所示。（2）程序設(shè)計：2025/3/10五項目拓展圖7-43加速和減速4）程序段4為變頻器的速度控制，當(dāng)按下加速按鈕時，對應(yīng)變量“加速”置位，若轉(zhuǎn)速設(shè)定值小于16384，則轉(zhuǎn)速設(shè)定值自增；當(dāng)按下減速按鈕時，對應(yīng)變量“加速”置位，若轉(zhuǎn)速設(shè)定值大于0，則轉(zhuǎn)速設(shè)定值自減，如圖7-43所示。（2）程序設(shè)計：2025/3/10五項目拓展圖7-44觸摸屏畫面5）編輯HMI畫面。添加按鈕后雙擊按鍵，進(jìn)行顯示文本的修改，并進(jìn)行變量連接，以控制PLC變量，進(jìn)而對G120變頻器進(jìn)行控制，如圖7-44所示。（2）程序設(shè)計：2025/3/10五項目拓展圖7-45添加“事件”6）右鍵點擊按鈕后在下方彈出的“屬性”窗口中選中“事件”模塊，進(jìn)行修改。以啟動按鈕為例，在“事件”中選中“單擊”，為其添加“取反位”指令，并連接至PLC變量“啟動按鈕”，如圖7-45所示。（2）程序設(shè)計：2025/3/10五項目拓展圖7-46添加“啟動”按鈕的事件7）為啟動按鈕所添加事件（按下啟動按鍵后，對應(yīng)變量取反，以控制變頻器啟停），如圖7-46所示。（2）程序設(shè)計：2025/3/10五項目拓展圖7-47添加“反轉(zhuǎn)”按鈕的事件8）為反轉(zhuǎn)按鈕所添加事件（按下反轉(zhuǎn)按鍵后，對應(yīng)變量取反，以控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)），如圖7-47所示。（2）程序設(shè)計：2025/3/10五項目拓展9）為加速按鈕所添加事件（按下加速按鍵時，對應(yīng)變量置位，開始加速，松開加速按鍵后，對應(yīng)變量復(fù)位，加速停止），如圖7-48所示。（2）程序設(shè)計：圖7-48添加“加速”按鈕的事件2025/3/10五項目拓展10）為減速按鈕所添加事件（按下減速按鍵時，對應(yīng)變量置位，開始減速，松開減速按鍵后，對應(yīng)變量復(fù)位，減速停止），如圖7-49所示。（2）程序設(shè)計：圖7-49添加“減速”按鈕的事件2025/3/10五項目拓展11）將畫面編譯并下載至觸摸屏，如圖7-50所示。（2）程序設(shè)計：圖7-50觸摸屏畫面下載2025/3/10五項目拓展（3）系統(tǒng)調(diào)試。

程序和觸摸屏界面下載完成后，即可用觸摸屏控制電機(jī)啟動、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速和減速。2025/3/10五項目拓展項目拓展二G120變頻器端子控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速（模擬方式）2025/3/10五項目拓展1.控制系統(tǒng)設(shè)計

將PLC1200的輸出端子接入G120變頻器的數(shù)字輸入端，控制變頻器的正反向啟動，將一個10KΩ的電位器的輸入端接入變頻器的模擬輸入端子AI0+，同時將電位器的兩固定端子分別接入變頻器的10V輸出端和GND，通過調(diào)節(jié)電位器上的旋鈕對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行無極調(diào)速。通過設(shè)置參數(shù)P0015，使用控制單元的宏程序12（模擬方式）來完成任務(wù)。2025/3/10五項目拓展1.控制系統(tǒng)設(shè)計序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注1三相交流異步電機(jī)YS801260W臺1可根據(jù)實際情況選擇電機(jī)2交流接觸器CJX2-1210個1

3PLC西門子S7-12001214CDC/DC/RLY臺1可根據(jù)實際情況選擇繼電器輸出型PLC。4G120變頻器控制單元CU250S-PN功率模塊PM-240臺1變頻器與PLC通過PROFINET總線通訊510K電位器手動旋鈕電位器個1

根據(jù)以上分析，我們可以選用西門子S7-1200系列中CPU1214CDC/DC/RLY和控制單元為CU250S-PN，功率模塊為PM-240的G120變頻器。主要設(shè)備清單表7-11所示。表7-11主要設(shè)備清單2025/3/10五項目拓展2.I/O地址分配表7-12I/O分配表PLC1200G120變頻器輸入輸出輸入輸出地址作用地址作用地址作用地址作用

Q0.0