基于PLC控制的三相异步电动机变频调速控制

[摘 要]随着现代电力电子技术的飞速发展，异步电动机变频调速所要求的变频电源几乎都采用静止式变频器。利用变频器进行调速控制时，只需改变变频器内部逆变电路换流器件的开关顺序，即可以达到对输出进行换相的目的，很容易实现电动机的正、反转切换。本文将主要探讨基于PLC控制的三相异步电动机变频调速控制。

[关键词]PLC 三相异步电动机 变频调速

中图分类号：U264.91+3.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0047-01

由于电动机转子惯性的缘故，异步电动机从切除电源到停转有一个过程，需要一段时间。为了缩短辅助时间、提高生产效率，许多机床（如万能铣床、卧式镗床、组合机床等）都要求能迅速停车和精确定位。这就要求对电动机进行制动，强迫其立即停车。机床上制动停车的方式有两大类：机械制动和电气制动。机械制动是利用机械或液压制动装置制动。电气制动是由电动机产生一个与原来旋转方向相反的力矩来实现制动。机床中常用的电气制动方式有能耗制动和反接制动。

1 三相异步电动变频器电路连接的要点

①变频器前面一定要加接触器。输入侧接触器的作用。一般说来，在断路器和变频器之间，应该有接触器。a.可通过按钮开关方便地控制变频器的通电与断电。b.发生故障时可自动切断变频器电源，如：变频器自身发生故障，报警输出端子动作时，可使接触器KM迅速断电，从而使变频器立即脱离电源。另外，当控制系 统中有其他故障信号时，也可迅速切断变频器电源。②变频器与电动机之间是否接输出接触器。并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的致变频器跳闸。a.当一台变频器只控制一台电动机，且并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机之间不要接输出接触器。因为如果接入了输出接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的情况下启动电动机，产生较大的启动电流，导致变频器跳闸。b.必须接输出接触器的情况有两种：当一台变频器接多台电动机时，每台电动机必须要有单独控制的接触器。另外，在变频和工频需要切换的情况下，当电动机接至工频电源时，必须切断和变频器之间的联系。通用变频器，一般都是采用交、直、交的方式组成，利用普通的电网电源运行的交流拖动系统，为了实现电动机的正、反转切换，必须利用触器等装置对电源进行换相切换。因此，电动机和变频器之间的接触器是必须接的。③变频器与电动机之间是否需要加热继电器。

2 PLC控制三相异步电动机变频调速控制的技术

变频器的数值型（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PI￡的输出模块。采用PI￡控制变频器通常有两种方法。

2.1 模拟量控制，该方法很直观而且简单，利用变频器的I/O端子，将变频器的跟随速度设置为某个模拟量输入，即可实现对变频器的控制，但是每个变频器占用PLC的一个模拟量通道。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一次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和变频器的允许容量。变频调速系统的负载惯量大，一般起动转矩小。所以，加/减速时间值设置大时，转矩提升值要设置小。起动转矩大的负载，一般惯量小。所以，加/减速时间设置小时，转矩提升要设置大一些。如果加/减速时间长，大电流流过的时间长。逐步加大转矩提升，电流会逐步减小，直到电流反而增大时，停止转矩补偿的提升。

2.2 采用通信接口，该方法不仅实现了对变频器的控制，PLC还能够获取变频器的运行状态，PLC将变频器纳人为其系统中的子设备，便可读写变频器内部寄存器信息，以实现对变频器的实时控制。

变频器通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号，电压信号的范围通常为0～10V/5V，电流信号的范围通常为0/4～20nA。在应用中都应依据PLC一次侧的输入阻抗的大小，保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以提高系统的可靠性和减少误差。在使用PLC进行顺序控制时，由于CUP进行数据处理需要时间，存在一定的延迟时间，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不会因变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪声而出现故障，变频器与PLC进行信号线连接时应注意以下事项：（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）在电源质量不高时，应在PLC的电源模块及输入、输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声用的变压器等。另外，若有必要，在变频器一次侧也应采取相应的措施。（3）当把变频器和PLC安装于同一控制柜中时，应尽可能使与变频器有关的导线和与PLC有关的导线分开。（4）PLC和变频器连接时，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或变频器的输入、输出端损坏，其连线应使用屏蔽线和双绞线，以提高抗噪声干扰的水平。

结论

总之，变频器的参数输入项目中有一些是电动机基本参数的输入，如电动机的功率、额定电压、额定电流、额定转速、极数等。这些参数的输入非常重要，将直接影响变频器中一些保护功能的正常发挥，以使电动机能正常工作在允许的范围之内，起到应有的保护作用。

参考文献

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