【文章內容簡介】 展單元的配置及應用 PLC的普通輸入輸出端口均為開關量處理端口，為了使 PLC能完成模擬量的處理，常見的方法是為整體式 PLC加配模擬量擴展單元。模擬量擴展單元可將 外部模擬量轉換為 PLC可處理的數(shù)字量及將 PLC內部運算結果轉換為機外所需的模擬量。模擬量擴展單元有單獨用于模 /數(shù)轉換的，單獨用于數(shù) /模轉換的，也有兼具模 /數(shù)及數(shù) /模兩種功能的。以下介紹三菱 FXN2 系列 PLC的模擬量模塊以及，它們分別具有 FXN2 4AD及 FXN2 2DA，它們分別具有 4路模擬量輸入及 2路模擬量輸出，可以用于恒壓供水控制中。 模擬量輸入模塊的功能及與 PLC 系統(tǒng)的連接 FXN2 4AD 4模擬量輸入模塊具有 4個通道，可同時接受并處理 4路模擬量輸入信號， 最大分辨率為 12位。輸入信號可以是 10～ +10V的電壓信號（分辨率為 5Mv） ，也可以 4～20mV（分辨率為 16μ A）或 20～ +20mA（分辨 20μ A）的電流信號。模擬量信號可通過雙絞屏蔽電纜接入，連接及方法如圖 21所示，當使用電流輸入時，需將 V+及 I+端短接。 圖 21 FX N2 4AD 模塊的連接圖 FXN2 4AD的寬及高與 FXN2 相同，在安裝時裝在 FXN2 基本單元的右邊，將總線連接器接入左側單元的總線插孔中。 FX系列可編程控制器中，與 PLC連接的特殊功能擴展模塊位置從左至右依次編號（擴展單元不所示。占編號），如圖 4所示 FXN2 4AD將消耗基本單元或電源擴展單元的 +5VDC電源（內部電源） 30mA電流 ， +24VDC電源（外部電源）55mA電流。其通常轉換速度為 15ms/ 道，高速轉換速度為 6/ms道。 8 模擬量輸入模塊緩沖存儲器（ BFM）的分配 為了能適用于多種規(guī)格的輸入、輸出量，模擬量處理模塊 都設成可編程的。 FXN2 4AD模塊利用緩沖存儲器 (簡稱 模 BFM)的設置完成編輯工作。 FXN2 4AD擬量量輸入模塊共有32個緩沖存儲器，但目前只使用了以下 21個 BFM： L1 FXN2 32MR A/D FXN2 8EX A/D D/A FXN2 基本單元 0 1 2 21特殊功能模塊 模擬量輸出模塊的功能及 PLC 系統(tǒng)連接 FX N2 2DA 模塊用來將 12 位數(shù)字信號轉換成模擬電壓或電流輸出。它具有 2 個模擬量輸出通道。這兩個通道都可以輸出 0~10VVDC(分辨率 2。 5mV)、 0~5DVC（ 分辨率1。 25mV）的電壓信號，或 4~20Ma(分辨率為 4μ A)的電流信號。模擬量輸出可通過雙絞屏蔽電纜與驅動負載相連，當使用電壓輸出時，需要 IOUT 和 COM 端短接。 圖 22 FX N2 2DA模塊的連接圖 FX N2 2DA安裝時裝在 FX N2 基本單元的右邊。 FX N2 2DA將消耗基本單元或電源擴展單元的 +5VDC電源單元的 （ 內部電源） 20mA電流， +24VDC電源 5mA電流。轉換時間為 4ms/通道。 COM IOUT VOUT COM IOUT VOUT 基本單元 FX N2 2DA 記錄儀器 電流輸出 變頻器等 電壓輸 出 9 第三章 變頻器和壓力傳感器 交流變頻器是微計算機及現(xiàn)代電力電子技術高度發(fā)展的結果。微計算機是變頻器的核心，電力電子器件構成了變頻器的主電路。大家都知道，從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國是每秒 50Hz。而交流電動機的同步轉速。 PfN 11 60? （ 31） 式中 1N 同步轉速， r/min； 1f 定子頻率， Hz； P 電機的磁極對數(shù)。 而異步電動機轉速 )1(60)1( 11 sP fsNN ???? （ 32） 式中 s 異步電機轉差率， 11 /)( NNNs ?? ，一般小于 3%。 均與送入電機的電流頻率 /成正比例或接近于正比例。因而，改變頻率可以方便地改變電機的運行速度，也就是說變頻對于交流電機的調運來說是十分合適的。 變頻器的分類及工作原理 變頻器的較詳細的工作原理還與變頻器的工作方式有關，通用變頻器按工作方式分類如下： （ 1） fU 控制。 fU 控制即電壓與頻率成比例變化控制。 由于通用變頻器的負載主要是電動機，出于電動機磁場恒定的考慮，在變頻的同時都要伴隨著電壓的調節(jié)。 fU控制由于忽略了電動機漏阻抗的作用，在低頻段工作特性不理想。因而實際變頻器中采用 fE 控制。采用 fU 控制方式的變頻器通常被稱為普通功能變頻器。 （ 2） 轉差頻率控制 。轉差頻率控制是在 fE 控制基礎上增加轉差控制的一種控制方式。從電動機的轉速角度看，這是一種以電動機的實際運行速度加上該速度下電動機的轉差頻率確定變頻器的輸出頻率的控制方式。更重要的是，在 fE =常數(shù)的條件下，通過對轉差率的控制，可以實現(xiàn)對電機轉矩的控制。采用轉差頻率控制的變頻器通常屬于多功能型變頻器。 10 （ 3） 矢量控制 。矢量控制是受調速性能優(yōu)良的直流電動機磁場電流及轉矩電流可分別控制啟發(fā)而設計的一種控制方式。矢量控制將交流電動機的定子電流采用矢量分解的方法，計算出定子電流 的磁場分量及轉矩分量，并分別控制，從而大大提高了變頻器對電動機轉速及力矩控制的精度及性能。采用矢量控制的變頻器通常稱為高功能變頻器。 通用變頻器按工作方式分類的主要工程意義在于各類變頻器對負載的適應性。普通功能型變頻器適用于泵類負載及要求不高的反抗性負載，而高功能變頻器可適用于位能性負載。 變頻器硬件選擇 根據(jù)設計要求，變頻器選用日本三菱變頻器 FRA500 產品。該產品可以和三菱 PLC工作協(xié)調。 變 頻器選用日本三菱變頻器 FRA500 產品，適配電機 15 kW，該變頻器基本配置中帶有 PID 功能。通過變 頻器面板設定一個給定頻率作為壓力給定值，壓力傳感器反饋來的壓力信號 (0～ 10 V)接至變頻器的輔助輸入端 FI、 FC，作為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實測壓力，調節(jié)輸出頻率，改變水泵轉速，控制管網壓力保持在給定壓力值上。 M M2為變頻器的極限輸出頻率的檢測輸出信號端，該信號進 PLC，作為泵變頻與工頻切換的控制信息之一，變頻器的極限輸出頻率通過面板可以設定 。 MA、 MC為變頻器發(fā)生故障的輸出信號，該兩端連接信號燈，以顯示變頻器故障，變頻器面板上有故障復位按鍵，輕故障用復位按鍵復位，可重新啟動變頻器。 S1 和 S2短接，并與 S3 連接到 PLC 的輸出點上，由 PLC 控制變頻器的運行與關斷； U、 V、 W輸出端并聯(lián)三個接觸器分別接 M M M3 泵電機，變頻器可分別驅動三臺泵，另外這三臺泵電機還通過另外三個接觸器并聯(lián)到工頻電源上，這 6 個接觸器線包連接到 PLC 的四個輸出點上，由 PLC控制其工頻、變頻切換工作。 通過變頻器面板設定一個給定頻率作為壓力給定值 (14端 )，壓力傳感器反饋來的壓力信號 (0～ 10V)接至變頻器端子的 7端、 8端，作為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實測壓力，調節(jié)輸出頻率，改變水泵轉速。變頻器端子的 19端和 20端是 傳感器壓力設定的上、下限值，該信號進 PLC，作為工頻切換的控制信息，由 PLC控制水泵的工頻或變頻運行 。 變頻器有 2個作用，一是作為電機的軟起動裝置，限制電動機的啟動電流；二是改變異步電動機的轉速，實現(xiàn)恒壓供水。下圖 31為日本三菱變頻器 FRA500在電路中的接線圖。 11 圖 31