PLC與變頻器從入門到精通

內容簡介

本書介紹了變頻器調速、控制等基礎知識，講解了PLC功能指令、模組和變頻器調速系統設計方法，並結合具體工程實例講解了PLC和變頻器控制系統的設計方法。本書內容全面、條理清晰、實例豐富，可供PLC自學者閱讀，也可作為大專院校相關專業的參考用書。本書有助於讀者快速掌握PLC和變頻器控制原理，完成高質量的控制系統設幾遙計。

圖書目錄

基礎篇

第 1章可程式控制器概述 3

1.1 PLC的發展 3

1.1.1 PLC技術的產生 3

1.1.2 PLC技術的發展趨勢 4

1.2 PLC的功能、特點及分類 5

1.2.1 PLC的愚歸淋功能 5

1.2.2 PLC的特點 6

1.2.3 PLC的分類 8

1.3 PLC的工作原理與性能指標 9

1.3.1 PLC的基本工作原理 9

1.3.2 PLC的掃描工作方式 10

1.3.3 PLC的輸入/輸出原則 11

1.3.4 PLC的性能指標 11

1.4 PLC系統的基本組成 12

1.4.1 PLC的硬體結構 12

1.4.2 PLC的軟體系統 18

1.5 部分品牌PLC簡介 19

1.5.1 西門子S7-200系列PLC 19

1.5.2 西門子S7-300/400系列

PLC 20

1.5.3 西門子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 歐姆龍CH1H系列PLC 23

1.5.7 歐姆龍C系列PLC 25

1.6 本章小結 26

第 2章變頻器概述 27

2.1 變頻器的發展 27

2.1.1 變頻器的技術發展 28

2.1.2 變頻器的發展趨勢 30

2.2 變頻器的基本工作原理及

特點 31

2.2.1 變頻器的基本工作原理 31

2.2.2 變頻器的特點 32

2.3 變頻器的構成與功能 33

2.3.1 整流電路 33

2.3.2 中間電路 34

2.3.3 逆變電路 35

2.3.4 控制電路 36

2.4 變頻器的分類 36

2.4.1 依據主電路結構形式分類 36

2.4.2 依據主電路工作方式分類 38

2.4.3 依據控制方式分類 39

2.4.4 依據逆變器開關方式分類 40

2.4.5 依據用途分類 41

2.5 變頻器的配套設備 42

2.6 本章小結 46

第3章交流調速基礎 47

3.1 電動機調速的7種方法 48

3.2 變頻調速概述 50

3.2.1 變探頌棵頻調速和PWM技術簡介 50

3.2.2 變頻調速控制技術的發展

趨勢 52

3.2.3 新型調速電動機的特點 54

3.3 PWM控制原理 55

3.3.1 PWM的調製模式 55

3.3.2 PWM的方法 57

3.3.3 正弦波脈寬調製 62

3.3.4 電壓空間矢量脈寬調製 68

3.3.5 特定諧波消除脈寬調製 71

3.3.6 SPWM與SVPWM兩種方法的

比較 78

3.4 本章小結 79

第4章變頻器的運行 81

4.1 變頻器常用運行參數及設定 81

4.1.1 變頻器的常用運行參數 81

4.1.2 變頻器的常用運行參數設定 84

4.2 變頻器的運行方式 88

4.2.1 點動運頌連元習行 88

4.2.2 並體充贈聯運行 89

4.2.3 同步運行 91

4.2.4 正、反轉運行 92

4.2.5 瞬停再啟動運行 94

4.2.6 正轉運行 95

4.2.7 多段速運行 95

4.2.8 PID運行 98

4.2.9 工頻與變蘭乎境腿頻運行 101

4.2.10 節能運行 105

4.3 變頻器與PLC的連線方式 107

4.3.1 運行信號的輸入 107

4.3.2 頻率指令信號的輸入 109

4.3.3 觸點輸出信號 111

4.3.4 連線注意事項 112

4.4 本章小結 113

第5章變頻調速控制原理 114

5.1 異步電動機基本工作原理 114

5.1.1 異步電動機的結構 114

5.1.2 三相異步電動機旋轉原理 116

5.2 U/f恆定控制 118

5.2.1 U/f控制基本原理 118

5.2.2 恆定控制方式 118

5.2.3 恆磁通控制方式 119

5.2.4 恆功率控制方定乘促式 120

5.2.5 電壓型U/f控制變頻器 121

5.3 轉差頻率控制 122

5.3.1 轉差頻率控制基本原理 122

5.3.2 轉差頻率控制規律 122

5.3.3 轉差頻率控制變頻器的系統

結構 123

5.4 矢量控制 124

5.4.1 矢量控制基本原理 124

5.4.2 基於轉差頻率控制的矢量

控制方式 124

5.4.3 無速度感測器的矢量控制

方式 126

5.4.4 3種控制方式的特性比較 127

5.5 直接轉矩控制 128

5.5.1 直接轉矩控制基本原理 128

5.5.2 直接轉矩控制的特點 128

5.5.3 直接轉矩控制系統與矢量

控制系統的比較 129

5.6 本章小結 129

提高篇

第6章 PLC的基本指令系統 133

6.1 基本邏輯指令 133

6.1.1 標準觸點指令 133

6.1.2 輸出指令 134

6.1.3 置位和復位指令 135

6.2 立即I/O指令 136

6.2.1 立即觸點指令 136

6.2.2 立即輸出指令 136

6.2.3 立即置位和立即復位

指令 137

6.3 電路塊串、並聯指令 138

6.4 多路輸出指令 138

6.5 計時器和計數器指令 139

6.5.1 計時器和計數器指令 139

6.5.2 計數器指令 142

6.6 正（負）跳變觸點指令 144

6.7 順序控制繼電器指令 145

6.8 比較觸點指令 148

6.9 部分變頻器相關功能指令 149

6.9.1 時鐘指令 150

6.9.2 脈衝輸出指令 150

6.10 本章小結 154

第7章 PLC功能指令及功能模組 155

7.1 模擬量控制 155

7.1.1 概述 155

7.1.2 模擬量基本PID控制 156

7.1.3 用歐姆龍PLC PID指令

實現PID控制 158

7.1.4 用三菱PLC PID指令實現

PID控制 161

7.1.5 用西門子PLC PID指令、

函式塊實現PID控制 166

7.2 高速計數比較控制 171

7.2.1 高速計數比較控制概述 171

7.2.2 用羅克韋爾（A-B）PLC

內置高速計數器比較控制 171

7.2.3 用三菱PLC高速計數模組

比較控制 174

7.3 PLC通信程式 175

7.3.1 概述 175

7.3.2 西門子S7-200系列 176

7.3.3 三菱FX系列PLC 179

7.3.4 PLC與智慧型裝置間的通信

程式設計 180

7.4 本章小結 181

第8章變頻器調速系統設計 183

8.1 PLC控制系統的設計流程 183

8.1.1 PLC控制系統的基本原則 183

8.1.2 PLC控制系統的設計內容 184

8.1.3 PLC控制系統的設計步驟 185

8.1.4 硬體選型及系統電路設計 186

8.1.5 PLC控制程式設計 189

8.1.6 設計經驗與注意事項 192

8.2 變頻器的選擇和容量計算 194

8.2.1 負載的轉矩特性 194

8.2.2 變頻器容量計算 197

8.2.3 變頻器的選擇 200

8.3 變頻器的主要控制功能與參數

設定 203

8.3.1 變頻器的外部接口電路 204

8.3.2 變頻器的主要控制功能 205

8.3.3 變頻器的參數設定 210

8.4 變頻器周邊設備的選擇 212

8.4.1 電源協調用交流電抗器 212

8.4.2 改善功率因數直流電抗器 213

8.4.3 電源濾波器 214

8.4.4 制動電阻與制動單元 215

8.5 變頻器的安裝 217

8.5.1 安裝環境的要求 217

8.5.2 安裝方法 219

8.5.3 安裝櫃設計 220

8.5.4 變頻器的接線 221

8.6 變頻器系統的調試 225

8.6.1 聯調試驗 225

8.6.2 故障分析與排除 227

8.7 本章小結 229

第9章部分品牌通用變頻器簡介 230

9.1 西門子通用變頻器 230

9.1.1 MM 440系列變頻器 232

9.1.2 MM 430系列變頻器 233

9.1.3 MM 420系列變頻器 234

9.1.4 G120C緊湊型變頻器 235

9.1.5 S120型變頻器 236

9.1.6 V20通用變頻器 236

9.2 三菱通用變頻器 237

9.2.1 FR-S500系列簡單易用型

變頻器 238

9.2.2 FR-D700系列緊湊型多功能

變頻器 238

9.2.3 FR-F700系列風機、水泵型

變頻器 238

9.2.4 FR-F740系列風機、水泵型

變頻器 239

9.2.5 FR-A700系列變頻器 239

9.2.6 FR-A500系列變頻器 240

9.2.7 FR-E500系列多功能經濟型

變頻器 240

9.2.8 FR-E700系列變頻器 241

9.3 歐姆龍通用變頻器 243

9.3.1 3G3RX系列變頻器 243

9.3.2 3G3JZ系列變頻器 244

9.3.3 3G3RV-ZV1系列變頻器 244

9.3.4 3G3MZ-ZV2系列變頻器 244

9.4 台達通用變頻器 245

9.4.1 MH300 / MS300系列

變頻器 246

9.4.2 C2000系列變頻器 247

9.4.3 CP2000系列變頻器 247

9.4.4 CT2000系列變頻器 248

9.4.5 C200系列變頻器 248

9.4.6 CH2000系列變頻器 248

9.4.7 ED系列變頻器 249

9.4.8 E/EL系列變頻器 249

9.4.9 VFD-L系列變頻器 250

9.4.10 B系列變頻器 252

9.5 本章小結 254

實踐篇

第 10章歐姆龍PLC與變頻器工程

實例 257

10.1 開煉機變頻器控制系統設計 257

10.1.1 開煉機控制系統概述 258

10.1.2 硬體選型及系統電路設計 260

10.1.3 PLC程式設計 267

10.2 PLC控制牽引機變頻器啟動、

停止的實現 270

10.2.1 牽引機控制系統概述 270

10.2.2 硬體選型及系統電路設計 271

10.2.3 PLC程式設計 275

10.3 本章小結 282

第 11章三菱PLC與變頻器工程

實例 283

11.1 自動噴塗控制系統設計 283

11.1.1 自動噴塗控制系統概述 283

11.1.2 硬體選型及系統電路設計 284

11.1.3 PLC程式設計 288

11.2 變頻調速恆壓供水系統 295

11.2.1 變頻調速恆壓供水系統

概述 295

11.2.2 硬體選型及系統電路設計 301

11.2.3 PLC程式設計 308

11.3 基於PLC的復貼機電控張力

控制系統設計 321

11.3.1 PLC復貼機電控張力控制

系統概述 321

11.3.2 電路設計及硬體選型 327

11.3.3 PLC程式設計 332

11.4 本章小結 345

第 12章西門子PLC與變頻器工程

實例 346

12.1 擠出機控制系統設計 346

12.1.1 擠出機系統概述 346

12.1.2 硬體選型及系統電路設計 353

12.1.3 PLC程式設計 366

12.2 基於現場匯流排的造紙機傳動

調速系統設計 373

12.2.1 造紙機傳動調速系統概述 374

12.2.2 硬體選型及系統電路設計 379

12.2.3 PLC程式設計 386

12.3 本章小結 393

附錄1 MM440變頻器的故障信息及

排除 394

附錄2 MM440變頻器報警信息及

排除 398

附錄3 變頻器常用附屬檔案選型 401

附錄4 變頻器典型套用電路 405

參考文獻 408

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