PLC与变频器从入门到精通

学习PLC的阅读开悟书

本书介绍了变频器调速、控制等基础知识，讲解了PLC功能指令、模块和变频器调速系统设计方法，并结合具体工程实例讲解了PLC和变频器控制系统的设计方法。 本书内容全面、条理清晰、实例丰富，可供PLC自学者阅读，也可作为大专院校相关专业的参考用书。本书有助于读者快速掌握PLC和变频器控制原理，完成高质量的控制系统设计。

岂兴明

基础篇
第 1章 可编程控制器概述 3
1.1 PLC的发展 3
1.1.1 PLC技术的产生 3
1.1.2 PLC技术的发展趋势 4
1.2 PLC的功能、特点及分类 5
1.2.1 PLC的功能 5
1.2.2 PLC的特点 6
1.2.3 PLC的分类 8
1.3 PLC的工作原理与性能指标 9
1.3.1 PLC的基本工作原理 9
1.3.2 PLC的扫描工作方式 10
1.3.3 PLC的输入/输出原则 11
1.3.4 PLC的性能指标 11
1.4 PLC系统的基本组成 12
1.4.1 PLC的硬件结构 12
1.4.2 PLC的软件系统 18
1.5 部分品牌PLC简介 19
1.5.1 西门子S7-200系列PLC 19
1.5.2 西门子S7-300/400系列PLC 20
1.5.3 西门子S7-1200系列PLC 20
1.5.4 三菱FX系列PLC 21
1.5.5 三菱Q系列PLC 22
1.5.6 欧姆龙CH1H系列PLC 23
1.5.7 欧姆龙C系列PLC 25
1.6 本章小结 26

第 2章 变频器概述 27
2.1 变频器的发展 27
2.1.1 变频器的技术发展 28
2.1.2 变频器的发展趋势 30
2.2 变频器的基本工作原理特点 31
2.2.1 变频器的基本工作原理 31
2.2.2 变频器的特点 32
2.3 变频器的构成与功能 33
2.3.1 整流电路 33
2.3.2 中间电路 34
2.3.3 逆变电路 35
2.3.4 控制电路 36
2.4 变频器的分类 36
2.4.1 依据主电路结构形式分类 36
2.4.2 依据主电路工作方式分类 38
2.4.3 依据控制方式分类 39
2.4.4 依据逆变器开关方式分类 40
2.4.5 依据用途分类 41
2.5 变频器的配套设备 42
2.6 本章小结 46

第3章 交流调速基础 47
3.1 电动机调速的7种方法 48
3.2 变频调速概述 50
3.2.1 变频调速和PWM技术简介 50
3.2.2 变频调速控制技术的发展趋势 52
3.2.3 新型调速电动机的特点 54
3.3 PWM控制原理 55
3.3.1 PWM的调制模式 55
3.3.2 PWM的方法 57
3.3.3 正弦波脉宽调制 62
3.3.4 电压空间矢量脉宽调制 68
3.3.5 特定谐波消除脉宽调制 71
3.3.6 SPWM与SVPWM两种方法的比较 78
3.4 本章小结 79

第4章 变频器的运行 81
4.1 变频器常用运行参数及设定 81
4.1.1 变频器的常用运行参数 81
4.1.2 变频器的常用运行参数设定 84
4.2 变频器的运行方式 88
4.2.1 点动运行 88
4.2.2 并联运行 89
4.2.3 同步运行 91
4.2.4 正、反转运行 92
4.2.5 瞬停再启动运行 94
4.2.6 正转运行 95
4.2.7 多段速运行 95
4.2.8 PID运行 98
4.2.9 工频与变频运行 101
4.2.10 节能运行 105
4.3 变频器与PLC的连接方式 107
4.3.1 运行信号的输入 107
4.3.2 频率指令信号的输入 109
4.3.3 触点输出信号 111
4.3.4 连接注意事项 112
4.4 本章小结 113

第5章 变频调速控制原理 114
5.1 异步电动机基本工作原理 114
5.1.1 异步电动机的结构 114
5.1.2 三相异步电动机旋转原理 116
5.2 U/f恒定控制 118
5.2.1 U/f控制基本原理 118
5.2.2 恒定控制方式 118
5.2.3 恒磁通控制方式 119
5.2.4 恒功率控制方式 120
5.2.5 电压型U/f控制变频器 121
5.3 转差频率控制 122
5.3.1 转差频率控制基本原理 122
5.3.2 转差频率控制规律 122
5.3.3 转差频率控制变频器的系统结构 123
5.4 矢量控制 124
5.4.1 矢量控制基本原理 124
5.4.2 基于转差频率控制的矢量控制方式 124
5.4.3 无速度传感器的矢量控制方式 126
5.4.4 3种控制方式的特性比较 127
5.5 直接转矩控制 128
5.5.1 直接转矩控制基本原理 128
5.5.2 直接转矩控制的特点 128
5.5.3 直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较 129
5.6 本章小结 129

提高篇
第6章 PLC的基本指令系统 133
6.1 基本逻辑指令 133
6.1.1 标准触点指令 133
6.1.2 输出指令 134
6.1.3 置位和复位指令 135
6.2 立即I/O指令 136
6.2.1 立即触点指令 136
6.2.2 立即输出指令 136
6.2.3 立即置位和立即复位指令 137
6.3 电路块串、并联指令 138
6.4 多路输出指令 138
6.5 计时器和计数器指令 139
6.5.1 计时器和计数器指令 139
6.5.2 计数器指令 142
6.6 正（负）跳变触点指令 144
6.7 顺序控制继电器指令 145
6.8 比较触点指令 14
6.9 部分变频器相关功能指令 149
6.9.1 时钟指令 150
6.9.2 脉冲输出指令 150
6.10 本章小结 154

第7章 PLC功能指令及功能模块 155
7.1 模拟量控制 155
7.1.1 概述 155
7.1.2 模拟量基本PID控制 156
7.1.3 用欧姆龙PLC PID指令实现PID控制 158
7.1.4 用三菱PLC PID指令实现PID控制 161
7.1.5 用西门子PLC PID指令、函数块实现PID控制 166
7.2 高速计数比较控制 171
7.2.1 高速计数比较控制概述 171
7.2.2 用罗克韦尔（A-B）PLC内置高速计数器比较控制 171
7.2.3 用三菱PLC高速计数模块比较控制 174
7.3 PLC通信程序 175
7.3.1 概述 175
7.3.2 西门子S7-200系列 176
7.3.3 三菱FX系列PLC 179
7.3.4 PLC与智能装置间的通信程序设计 180
7.4 本章小结 181

第8章 变频器调速系统设计 183
8.1 PLC控制系统的设计流程 183
8.1.1 PLC控制系统的基本原则 183
8.1.2 PLC控制系统的设计内容 184
8.1.3 PLC控制系统的设计步骤 185
8.1.4 硬件选型及系统电路设计 186
8.1.5 PLC控制程序设计 189
8.1.6 设计经验与注意事项 192
8.2 变频器的选择和容量计算 194
8.2.1 负载的转矩特性 194
8.2.2 变频器容量计算 197
8.2.3 变频器的选择 200
8.3 变频器的主要控制功能与参数设定 203
8.3.1 变频器的外部接口电路 204
8.3.2 变频器的主要控制功能 205
8.3.3 变频器的参数设定 210
8.4 变频器周边设备的选择 212
8.4.1 电源协调用交流电抗器 212
8.4.2 改善功率因数直流电抗器 213
8.4.3 电源滤波器 214
8.4.4 制动电阻与制动单元 215
8.5 变频器的安装 217
8.5.1 安装环境的要求 217
8.5.2 安装方法 219
8.5.3 安装柜设计 220
8.5.4 变频器的接线 221
8.6 变频器系统的调试 225
8.6.1 联调试验 225
8.6.2 故障分析与排除 227
8.7 本章小结 229

第9章 部分品牌通用变频器简介 230
9.1 西门子通用变频器 230
9.1.1 MM 440系列变频器 232
9.1.2 MM 430系列变频器 233
9.1.3 MM 420系列变频器 234
9.1.4 G120C紧凑型变频器 235
9.1.5 S120型变频器 236
9.1.6 V20通用变频器 236
9.2 三菱通用变频器 237
9.2.1 FR-S500系列简单易用型变频器 238
9.2.2 FR-D700系列紧凑型多功能变频器 238
9.2.3 FR-F700系列风机、水泵型变频器 238
9.2.4 FR-F740系列风机、水泵型变频器 239
9.2.5 FR-A700系列变频器 239
9.2.6 FR-A500系列变频器 240
9.2.7 FR-E500系列多功能经济型变频器 240
9.2.8 FR-E700系列变频器 241
9.3 欧姆龙通用变频器 243
9.3.1 3G3RX系列变频器 243
9.3.2 3G3JZ系列变频器 244
9.3.3 3G3RV-ZV1系列变频器 244
9.3.4 3G3MZ-ZV2系列变频器 244
9.4 台达通用变频器 245
9.4.1 MH300 / MS300系列变频器 246
9.4.2 C2000系列变频器 247
9.4.3 CP2000系列变频器 247
9.4.4 CT2000系列变频器 248
9.4.5 C200系列变频器 248
9.4.6 CH2000系列变频器 248
9.4.7 ED系列变频器 249
9.4.8 E/EL系列变频器 249
9.4.9 VFD-L系列变频器 250
9.4.10 B系列变频器 252
9.5 本章小结 254

实践篇
第10章 欧姆龙PLC与变频器工程实例 257
10.1 开炼机变频器控制系统设计 257
10.1.1 开炼机控制系统概述 258
10.1.2 硬件选型及系统电路设计 260
10.1.3 PLC程序设计 267
10.2 PLC控制牵引机变频器启动、停止的实现 270
10.2.1 牵引机控制系统概述 270
10.2.2 硬件选型及系统电路设计 271
10.2.3 PLC程序设计 275
10.3 本章小结 282

第11章 三菱PLC与变频器工程实例 283
11.1 自动喷涂控制系统设计 283
11.1.1 自动喷涂控制系统概述 283
11.1.2 硬件选型及系统电路设计 284
11.1.3 PLC程序设计 288
11.2 变频调速恒压供水系统 295
11.2.1 变频调速恒压供水系统概述 295
11.2.2 硬件选型及系统电路设计 301
11.2.3 PLC程序设计 308
11.3 基于PLC的复贴机电控张力控制系统设计 321
11.3.1 PLC复贴机电控张力控制系统概述 321
11.3.2 电路设计及硬件选型 327
11.3.3 PLC程序设计 332
11.4 本章小结 345

第12章 西门子PLC与变频器工程实例 346
12.1 挤出机控制系统设计 346
12.1.1 挤出机系统概述 346
12.1.2 硬件选型及系统电路设计 353
12.1.3 PLC程序设计 366
12.2 基于现场总线的造纸机传动调速系统设计 373
12.2.1 造纸机传动调速系统概述 374
12.2.2 硬件选型及系统电路设计 379
12.2.3 PLC程序设计 386
12.3 本章小结 393

附录1 MM440变频器的故障信息及排除 394
附录2 MM440变频器报警信息及排除 398
附录3 变频器常用附件选型 401
附录4 变频器典型应用电路 405

参考文献 408