PLC技術應用（西門子）項目十一：基于MM420與S7-200SMART的自動生產線多段速控制系統01項目引入02項目目標03項目分析04知識準備05器材準備06項目實施CONTENTS項目內容07項目拓展１１基于MM420與S7-200SMART的

自動生產線多段速控制系統通過S7-200型PLC和MM420變頻器聯機，實現電動機三段速頻率運轉控制，按下起動按鈕SB1，電動機起動并運行在第一段，頻率為10Hz，延時20s后電動機運行在第二段，頻率為20Hz，再延時10s后電動機反向運行在第三段，頻率為50Hz，。按下停車按鈕，電動機停止運行。01項目引入1.學會變頻器多段速頻率控制方式。2.熟練掌握變頻器的運行操作過程。3.掌握PLC和變頻器多段速頻率聯機操作方法。4.熟練掌握PLC和變頻器聯機調試方法。02項目目標變頻器和PLC聯合控制自動化生產線的多段速控制系統是比較經典的一類控制。在實際生產中，應不同任務的需求，自動化生產線在運行過程中需要改變某段時間或路程內的運行速度，運行速度的改變可根據改變變頻器對應參數實現，將變頻器對應的方向信號和速度信號與PLC對應的輸出信號相連，運用PLC程序段，實現對電動機三段速頻率運轉的控制。03項目分析

04知識準備

１.MM420系列變頻器的配線

變頻器采用恒轉矩、V/F控制方式，輸出頻率的范圍為0~650Hz。MM420還有內部PID調節功能，改善了調節性能；并增加了二進制連接（BICO）的功能。變頻器的接線端子分為主電路端子和控制電路端子，主電路為變頻器與工作電源和電動機之間的接線，控制電路的控制信號為微弱的電壓、電流信號，MM420的基本配線如圖所示。

變頻器可以通過外部模擬量輸入接口（3、4），通過0~10V的模擬量輸入，3點開關量輸入信號（5、6、7）與1點開關量輸出信號（10、11）進行控制；12、13端子為模擬量輸出0~20mA信號，其功能也是可編程的，用于輸出顯示運行頻率、電流等。變頻器提供了3種頻率模擬設定方式：外接電位器設定、0~10V電壓設定和4~20mA電流設定。當用電壓或電流設定時，最大的電壓或電流對應變頻器輸出頻率設定的最大值。變頻器有兩路頻率設定通道，開環控制時只用AIN1通道，閉環控制時使用AIN2通道作為反饋輸入，兩路模擬設定進行疊加。（一）MICROMASTER420變頻器簡介04知識準備

14、15為通信接口端子，是一個標準的RS-485接口。S7-200/300/400系列PLC通過此通信接口，可以實現對變頻器的遠程控制，包括運行/停止及頻率設定控制，也可以與端子控制進行組合完成對變頻器的控制。變頻器可使用數字操作面板控制，也可使用端子控制，也可使用RS-485通信接口對其遠程控制。04知識準備

模擬輸入回路可以另行組態，用以提供一個附加的數字輸入（DIN4）04知識準備

2.MM420變頻器操作面板的介紹MM420變頻器的操作面板如圖所示。在標準供貨方式時裝有狀態顯示板（SDP），對于很多用戶來說，利用SDP和制造廠的默認設置值，就可以使變頻器成功地投入運行。如果工廠的默認設置值不適合用戶的設備情況，可以利用基本操作板（BOP），或高級操作板（AOP）修改參數。BOP和AOP是作為可選件供貨的。04知識準備

3.BOP面板基本操作方法04知識準備

04知識準備

4.MM420變頻器參數簡介

（1）MM420變頻器參數分類。MM420變頻器參數可以分為顯示參數和設定參數兩大類。顯示參數為只讀參數，以r××××表示，典型的顯示參數為頻率給定值、實際輸出電壓、實際輸出電流等。設定參數為可讀寫的參數，以p××××表示。設定參數可以用基本操作面板、高級操作面板或通過串行通信接口進行修改，使變頻器實現一定的控制功能。變頻器的參數有三個用戶訪問級，“1”標準級、“2”擴展級和“3”專家級。訪問的等級由參數P0003來選擇，對于大多數應用對象，只要訪問標準級（P0003=1）和擴展級（P0003=2）參數就足夠了。第四級的參數只是用于內部的系統設置，是不能修改的。第四訪問級參數只有得到授權的人員才能修改。04知識準備

（2）變頻器常用的設定參數P0003：用于定義用戶訪問級，P0003的設定值如下：P0003=1：標準級，可以訪問最經常使用的參數。P0003=2：擴展級，允許擴展訪問參數的范圍。P0003=3：專家級，只供專家使用。P0003=4：維修級，只供授權的維修人員使用，具有密碼保護。04知識準備

P0004：參數過濾器，用于過濾參數，按功能的要求篩選（過濾）出與該功能相關的參數，這樣可以更方便地進行調試。P0004的訪問級為1。參數過濾器P0004的設定值如下：P0004＝0全部參數。P0004＝2變頻器參數。

P0004＝3電動機參數。P0004＝7命令，二進制I/OP0004＝8ADC（模-數轉換）和DAC（數-模轉換）。改為：模擬I/O。P0004＝10設定值通道/RFG（斜坡函數發生器）。P0004＝12驅動裝置的特征。

P0004＝13電動機的控制。P0004＝20通訊。

P0004＝21報警/警告/監控。

P0004＝22工藝參量控制器（例如PID）。04知識準備

P0010：變頻器工作方式的選擇，P0010的訪問級為P0003=1。P0010=0為運行，P0010=1為快速調試，P0010=30恢復工廠默認的的設置值。在P0010=1時，變頻器的調試可以非常快速和方便地完成。這時，只可以設置一些重要的參數（例如P0304，P0305等）。這些參數設置完成時，當P3900設定為1~3時，快速調試結束后立即開始變頻器參數的內部計算。然后自動把參數P0010復位為0。P0100：本參數用于確定功率設定值的單位是“kW”還是“hp”以及電動機銘牌的額定頻率。P0100只有在快速調試P0010=1時才能被修改，參數的訪問級為P0003=1。可能的設定值：

P0100=0功率設定值的單位為kW，頻率默認值50Hz。（我國適用）。P0100=1功率設定值的單位為hp，頻率默認值60Hz。

P0100=2功率設定值的單位為kW頻率缺省值60Hz。04知識準備

P0300：選擇電動機的類型，P0100只有在快速調試P0010=1時才能被修改，參數的訪問級為P0003=2。可能的設定值：P0300=1異步電動機。P0300=2同步電動機。P0304：電動機的額定電壓（V），應根據所選用電動機銘牌上的額定電壓設定。本參數的訪問級為1，只有在快速調試P0010=1時才能被修改。P0305：電動機額定電流（A），根據電動機銘牌數據的額定電流設定，本參數只能在P0010=1（快速調試）時進行修改，訪問級為1。P0307：電動機額定功率，應根據電動機銘牌數據的額定功率（kW/hp）設定。P0100=0（功率的單位為KW，頻率缺省值50Hz）時，本參數的單位為KW。本參數只能在P0010=1（快速調試）時才可以修改。訪問級為1。04知識準備

P0308：電動機的額定功率因數，根據電動機銘牌數據的額定功率因數設定，本參數只能在P0010=1（快速調試）時進行修改，而且只能在P0100=0或2（輸入的功率以kW為單位）時才能見到。但參數的設定值為0時，將由變頻器內部來計算功率因數（見r0332）。本參數的訪問級為2。P0310：電動機的額定頻率，設定值的范圍為12~650Hz，默認值是50Hz,根據電動機銘牌數據的額定頻率設定。本參數只能在P0010=1（快速調試）時進行修改。訪問級為1。P0311：電動機的額定速度（r/min），本參數只能在P0010=1（快速調試）時進行修改。參數的設定值為0時，將由變頻器內部來計算電動機的額定速度。對于帶有速度控制器的矢量控制和V/f控制方式，必須有這一參數值。如果這一參數進行了修改，變頻器將自動重新計算電動機的極對數。訪問級為1。04知識準備

P0700：選擇命令源，即變頻器運行控制指令的輸入方式。訪問級為1。可能的設定值：

P0700=0工廠的缺省設置

P0700=1由變頻器的基本面板BOP設置

P0700=2由變頻器的開關量輸入端（DIN1~DIN4）進行控制，DIN1~DIN4的控制功能通過參數P0701~P0704定義。

P0700=4通過BOP鏈路的USS設置

P0700=5通過COM鏈路的USS設置

P0700=6通過COM鏈路的通訊板（CB）設置改變這一參數時，同時也使所選項目的全部設置值復位為工廠的缺省設置值。例如：把它的設定值由1改為2時，所有的數字輸入都將復位為缺省的設置值。04知識準備

P0701：數字輸入DIN1的功能P0702：數字輸入DIN2的功能P0703：數字輸入DIN3的功能P0704：數字輸入DIN4的功能P0701~P0704的訪問級為2，設定值如下：0：禁止數字輸入即不使用該端子。1：ON/OFF1（接通正轉/停車命令1）。

2：ONreverse/OFF1（接通反轉/停車命令1）。

3：OFF2（停車命令2），電動機按慣性自由停車。

4：OFF3（停車命令3），電動機快速停車。9：故障確認。

10：正向點動。

11：反向點動。15：固定頻率設定值（直接選擇）。

16：固定頻率設定值（直接選擇+ON命令）。

17：固定頻率設定值（二進制編碼的十進制數（BCD碼）選擇+ON命令）。

21：機旁/遠程控制。

25：直流注入制動。

29：由外部信號觸發跳閘。

33：禁止附加頻率設定值。

99：使能BICO參數化（僅用于特殊用途）。04知識準備

P0970：工廠復位。P0970=1時所有的參數都復位到它們的缺省值。工廠復位前，首先要設定P0010=30（工廠設定值），且變頻器停車。訪問級為1。可能的設定值：P0970=0禁止復位

P0970=1參數復位P1000：頻率設定值的選擇。訪問級為1。常用的設定值：

P1000=1MOP設定值P1000=2模擬設定值

P1000=3固定頻率

P1000=4通過BOP控制面板，由連接總線以USS串行通信協議設定

P1000=5通過COM鏈路的USS設定，即由RS485接口通過連接總線以USS串行通信協議，由PLC設定。P1000=6通過COM鏈路的CB設定，即由通信接口模塊通過連接總線進行設定。04知識準備

P1001~P1007：定義固定頻率1~7的設定值。訪問級為2。為了使用固定頻率功能，需要用P1000=3選擇固定頻率的操作方式。有三種選擇固定頻率的方法：

直接選擇

直接選擇（P0701-P0703=15）

在這種操作方式下，一個數字輸入選擇一個固定頻率，還需要一個ON命令才能使變頻器投入運行。如果有幾個固定頻率輸入同時被激活（數字輸入端接通，為1），選定的頻率是它們的總和。例如：FF1+FF2+FF3直接選擇+ON命令（P0701-P0703=16）

選擇固定頻率時，既有選定的固定頻率，又帶有ON命令，把它們組合在一起。

在這種操作方式下，一個數字輸入選擇一個固定頻率。如果有幾個固定頻率輸入同時被激活，選定的頻率是它們的總和。

例如：FF1+FF2+FF3二進制編碼的十進制數（BCD碼）選擇+ON命令（P0701-P0703=17）

使用這種方法最多可以選擇7個固定頻率。各個固定頻率的數值根據下表選擇：04知識準備

二進制編碼的十進制數（BCD碼）選擇+ON命令的七段頻率設定DIN3DIN2DIN1OFF000P1001FF1001P1002FF2010P1003FF3011P1004FF4100P1005FF5101P1006FF6110P1007FF711104知識準備

P1080：變頻器輸出的最低頻率（Hz）。其范圍為0.00~650.00Hz，工廠默認值為0Hz。本參數訪問級為1。P1082：變頻器輸出的最高頻率（Hz）。其范圍為0.00~650.00Hz，工廠默認值為50Hz。本參數訪問級為1。P1120：斜坡上升時間（即電動機從靜止狀態加速到最高頻率P1082設定值所用的時間），其設定范圍0~650s，工廠默認值是10s，本參數的用戶訪問級為1。P1121：斜坡下降時間（即電動機從最高頻率P1082設定值減速到靜止狀態所用的時間），其設定范圍0~650s，工廠默認值是10s，如果設定的斜坡下降時間太短，就有可能導致變頻器跳閘。本參數訪問級為1。P1300：變頻器的控制方式，控制電動機的速度和變頻器的輸出電壓之間的相對關系，當p1300=0時為線性特性的V/f控制。本參數訪問級為2。P3900：結束快速調試，本參數只是在P0010=1（快速調試）時才能改變。本參數訪問級為2。可能的設定值：

P3900=0不用快速調試

P3900=1結束快速調試，并按工廠設置使參數復位

P3900=2結束快速調試

P3900=3結束快速調試，只進行電動機數據的計算04知識準備

（3）變頻器的參數恢復為出廠默認參數。

當變頻器的參數設定錯誤，將影響變頻器的正常運行，可以使用基本面板或高級面板操作，將變頻器的所有參數恢復到工廠默認值，步驟如下：設定P0010=30，設定P0970=1，完成復位過程至少要3分鐘。04知識準備

05器材準備

名稱型號數量變頻器MM4201可編程控制器S7-200SMART1交流電機

1外接部件

1導線

1利用MM420變頻器控制實現電動機三段速頻率運轉。DIN3端口設為電動機起停控制，DIN1和DIN2端口設為三段速頻率輸入選擇，三段速度設置如下：第一段：輸出頻率為20Hz；第二段：輸出頻率為30Hz；第三段：輸出頻率為50Hz。06項目實施1）電路接線檢查電路正確無誤后，合上主電源開關QS。2）參數設置①恢復變頻器工廠默認值。設定P0010=30和P0970=1，按下P鍵,開始復位,復位過程大約為3min,這樣就保證了變頻器的參數恢復到工廠默認值。②設置電動機參數。電動機參數設置完成后，設P0010=0，變頻器當前處于準備狀態,可正常運行。③設置三段固定頻率控制參數06項目實施

三段固定頻率控制參數表

參數號出廠值設置值說明P000311設用戶訪問級為標準級P000407命令和數字I/OP070022命令源選擇由端子排輸入P000312設用戶訪問級為擴展級P000407命令和數字I/OP0701117選擇固定頻率P0702117選擇固定頻率P070311ON接通正轉,OFF接通停止P000311設用戶訪問級為標準級P0004010設定值通道和斜坡函數發生器P100023選擇固定頻率設定值P000312設用戶訪問級為擴展級P0004010設定值通道和斜坡函數發生器P1001020設置固定頻率1(Hz)P1002530設置固定頻率2(Hz)P10031050設置固定頻率3(Hz)06項目實施3）操作控制。當按下開關S3時，數字輸入端口DIN3為“ON”，允許電動機運行。①第1段控制。當開關S1接通、S2斷開時，變頻器數字輸入端口DIN1為“ON”，端口DIN2為“OFF”，變頻器工作在由P1001參數所設定的頻率為20Hz的第1段上，電動機運行在與此頻率對應的轉速上。②第2段控制。當開關S1斷開、S2接通時，變頻器數字輸入端口DIN1為“OFF”，端口DIN2為“ON”，變頻器工作在由P1002參數所設定的頻率為30Hz的第2段上，電動機運行在與此頻率對應的轉速上。③第3段控制。當按鈕S1接通、按鈕S2接通時，變頻器數字輸入端口DIN1為“ON”，端口DIN2為“ON”，變頻器工作在由P1003參數所設定的頻率為50Hz的第3段上，電動機以額定轉速運行。④電動機停車。當按鈕SB1、SB2都斷開時，變頻器數字輸入端口DIN1、DIN2均為“OFF”，電動機停止運行。或在電動機正常運行的任何頻段，將SB3斷開使數字輸入端口DIN3為“OFF”，電動機也能停止運行。06項目實施4）I／O分配輸入信號功能輸出信號功能I0.0電動機停止按鈕

Q0.0電動機正轉I0.1電動機正轉按鈕

Q0.1電動機反轉I0.2電動機反轉按鈕06項目實施5）電路接線圖及程序06項目實施變頻器參數設置參數號出廠值設置值說明P000311設用戶訪問級為標準級P000407命令和數字I/OP070022命令源選擇由端子排輸入P000312設用戶訪問級擴展級P000407命令和數字I/OP0701117選擇固定頻率P0702117選擇固定頻率P070311ON接通正轉,OFF停止P000311設用戶訪問級為標準級P0004010設定值通道和斜坡函數發生器P100023選擇固定頻率設定值P000312設用戶訪問級擴展級P0004010設定值通道和斜坡函數發生器P1001010設置固定頻率1（Hz）P1002520設置固定頻率2（Hz）P100310-50設置固定頻率3（Hz）06項目實施利用PLC的模擬量模塊實現變頻器的無級調速（模擬量控制）

利用PLC和變頻器實現電動機的模擬量調速控制。用兩個按鈕分別控制電動機的起動與停止。按下起動按鈕，電動機起動并以每秒增加0.lHz的速度運行，直到最大輸出頻率50Hz后