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【任务描述】

电动机运行在工频电网供电时，当工艺变化需要它进行无级调速，此时必须将电动机由工频切换到变频运行。电动机变频运行时，当频率升到 50Hz（工频） 并保持长时间运行时，应将电动机切换到工频电网供电，让变频器休息以延长变频器的使用寿命，或根据系统的需要用变频器控制其他电动机的运行，以减少系统的投资成本。另外当变频器发生故障时，为了保证生产的有序进行，应将电动机切换到工频电网运行。

本任务的主要内容是利用 S7-200PLC 和 MM440 变频器联机实现工频与变频控制系统的切换，控制要求为：

1.电动机既能工频运行，也能变频运行，用户可以根据需要任选择。

2.当电动机变频运行频率升到 50Hz（工频）时，将电动机切换到工频电网供电。

1． 变频与工频切换控制硬件电路设计

（1）主电路

如图 1 所示，三相工频电源通过断路器 QF 接入，接触器 KM1 用于将电源接至变频器的输入端 L1、L2、L3；接触器 KM2 用于将变频器的输出端 U、V、W 接至电动机；接触器 KM3 用于将工频电源接至电动机。注意 KM2 和 KM3 juedui不能同时接通，否则会损坏变频器，因此，接触器 KM2 和 KM3 之间必须有可靠的互锁。热继电器 FR 用于工频运行时的过载保护。

图 1  系统主电路

（2）控制电路

由上述控制要求可确定 PLC 需要 4 个输入点，4 个输出点，其 I/O 分配及与变频器连接如表 1 所示，PLC 与 MM440 控制电路如图 2 所示。电位器 RP 来调节变频器的运行频率，EM235 用来接收和处理变频器的运行频率。

表 1 I/O 分配表

输入（I）

输出（O）

输入继电器

输入元件

作用

输出继电器

输出元件

作用

I0.0

SB1

变频起动按钮

Q0.0

KM1

变频器电源接触器

I0.1

SB2

工频起动按钮

Q0.1

KM2

变频运行接触器

I0.2

SB3

停止按钮

Q0.2

KM3

工频运行接触器

I0.3

FR

过载保护

Q1.1

变频器数字端口 5

变频器起停

图 2 变频与工频切换系统控制电路

请学习者根据控制要求，自行设计 PLC 程序。

变频器的参数设置如表 2 所示。

表 2 工频与变频切换控制时变频器的参数设置

参数

设置值

说明

P0700

2

用外部端子控制变频器启停

P1000

2

模拟设定值

P0701

1

变频器起停 ON/OFF

P0756

0

单极性电压输入

P0757

0

0V 对应 0Hz

P0758

0

0V 对应 0%的标度

P0759

10

10V 对应 50Hz

P0760

100

10V 对应 的标度

P0761

0

死区宽度为 0V

P0771

21

模拟输出表示输出频率

P0777

0

0 Hz 对应输出电流为 4mA

P0778

4

P0779

100

50 Hz 对应输出电流为 20mA

P0780

20

*P1080

0

电动机运行Zui低频率（Hz）

*P1082

50

电动机运行Zui高频率（Hz）

（1）按下工频起动按钮 SB2，PLC 数字输出端 Q0.2 为 1，接触器 KM3 线圈得电，KM3 主触点闭合，电动机接入 50Hz 工频电源进入工频运行状态。按下停止按钮SB3，接触器 KM3 线圈断电，KM3 主触点分断，电动机停止运行。

（2）按下变频起动按钮 SB1，PLC 数字输出端 Q0.0、Q0.1 为 1，接触器 KM2 线圈得电，触点动作，将电动机接至变频器的输出端。同时，接触器 KM1 线圈得电，触点动作，将工频电源接至变频器的输入端，并允许电动机起动。且连接到KM3 线圈控制电路的接触器 KM1、KM2 的常闭触点断开，确保接触器 KM3 不得电。此时，PLC 数字输出端 Q1.1 为 1，变频器端口 5 为 ON，变频器起动运行，电动机运行于变频状态。

（3）调节电位器 RP，观察变频器运行频率变化，当频率为 50Hz 时，KM1、KM2 接触器失电，KM3 得电，电动机切换为工频电源运行。

（4）按下停止按钮 SB3，若电动机处于变频状态，Q0.0 和 Q0.1 为 OFF，接触器KM1、KM2  延时后断电，电动机实现软停车。若电动机处于工频状态，则 Q0.2为 OFF，电动机自由停车。