變頻器地外接端子及其控制功能

1、1變頻器的控制功能 1.1基礎(chǔ)概念變頻器運(yùn)行的控制信號也叫操作指令，如起動、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點 動、復(fù)位等。和頻率給定方式類似，變頻器操作指令的輸入方式也有：(1)鍵盤操作即通過面板上的鍵盤輸入操作指令。大多數(shù)變頻器的面板都可以取下，安置到操 作方便的地方，面板和變頻器之間用延長線相聯(lián)接，從而實現(xiàn)了距離較遠(yuǎn)的控 制,如圖1所示。T/K 0. OA1面板操作(2)外接輸入控制操作指令通過外接輸入端子從外部輸入開關(guān)信號來進(jìn)行控制，如圖2所示。innn血癢丹5陰 DE:仁汁愛三斥外接輸入端子由于外部的開關(guān)信號可以在遠(yuǎn)離變頻器的地方來進(jìn)行操作，因此，不少變頻器把這種控制方式稱為“遠(yuǎn)控”或“遙控”操作

2、方式。變頻器在出廠時，設(shè)定的都是鍵盤操作方式，用戶如需要采用外接輸入控制，在使用前必須通過功能預(yù)置進(jìn)行選擇。1.2變頻器對外接輸入端子的安排外接輸入控制端接受的都是開關(guān)量信號，所有端子大體上可以分為兩大類：（1）基本控制輸入端如運(yùn)行、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點動、復(fù)位等。這些端子的功能是變頻器在出廠時 已經(jīng)標(biāo)定的，不能再更改。（2）可編程控制輸入端由于變頻器可能接受的控制信號多達(dá)數(shù)十種， 但每個拖動系統(tǒng)同時使用的輸入控 制端子并不多。為了節(jié)省接線端子和減小體積，變頻器只提供一定數(shù)量的“可編 程控制輸入端”，也稱為“多功能輸入端子”。其具體功能雖然在出廠時也進(jìn)行 了設(shè)置，但并不固定，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)

3、行預(yù)置。常見的可編程功能如多檔轉(zhuǎn) 速控制、多檔加/減速時間控制、升速/降速控制等；例如，艾默生TD3000系列變頻器的多功能輸入端子有 8個（X1X8）。而可以預(yù) 置的功能有33種；安川CIMR- G7A變頻器的多功能輸入端子有10個（S3S12）， 而可以預(yù)置的功能多達(dá)78種。22.1常用輸入控制端的應(yīng)用舉例 升速、減速功能功能含義 變頻器的外接開關(guān)量輸入端子中，通過功能預(yù)置，可以使其中兩個輸入端具有升 速和降速功能，稱之為“升、降速（UP DOWN控制端”。如圖3所示，假設(shè)：將X1預(yù)置為升速端，X2預(yù)置為降速端。則：變頻器的輸出頻率上升；KA1斷開時，輸出頻率保變頻器的輸出頻率下降；KA2

4、斷開時，輸出頻率保外接升、降速控制當(dāng)KA1閉合時，X1得到信號， 持（如需要，也可以不保持）。當(dāng)KA2閉合時，X2得到信號， 持（如需要，也可以不保持）。升速控制端和降速控制端必須同時預(yù)置，如果只預(yù)置其中一個，則無效。利用外接升、降速控制信號對變頻器進(jìn)行頻率給定時， 屬于數(shù)字量給定，控制精 度較高。(2)應(yīng)用舉例 (a)代替外接電位器給定在變頻器的外接給定方式中，人們習(xí)慣于使用電位器來進(jìn)行頻率給定，如圖4(a) 所示。J亠->1f uUj-晏！X V鳥.Ci；3電位器定電位器給定與升、降速端子給定但電位器給定有許多缺點，諸如：電位器給定是電壓給定方式之一，屬于模擬量給定，給定精度較差；電

5、位器的滑動觸點容易因磨損而接觸不良，導(dǎo)致給定信號不穩(wěn)定，甚至發(fā)生頻率跳動等現(xiàn)象；當(dāng)操作位置與變頻器之間的距離較遠(yuǎn)時， 線路上的電壓降將影響頻率的給定精 度。同時，也較容易受到其他設(shè)備的干擾。利用升、降速端子來進(jìn)行頻率給定時，只需接入兩個按鈕開關(guān)即可，如圖4(b)所示。其優(yōu)點是十分明顯的：升、降速端子給定屬于數(shù)字量給定，精度較高；用按鈕開關(guān)來調(diào)節(jié)頻率，非但操作簡便，且不易損壞 ；因為是開關(guān)量控制，故不受線路電壓降等的影響，抗干擾性能極好。因此，在變頻器進(jìn)行外接給定時，應(yīng)盡量少用電位器，而以利用升、降速端子進(jìn) 行頻率給定為好。(b)兩處升、降速控制在生產(chǎn)實際中，常常需要在兩個或多個地點都能對同一臺

6、電動機(jī)進(jìn)行升、降速控制。在大多數(shù)情況下，這是通過外接控制來實現(xiàn)的。電路的構(gòu)成如圖5所示，SB1和SB2是一組升速和降速按鈕，安裝在控制盒 CA內(nèi)，由“頻 率表” FA顯示其運(yùn)行頻率;SB3和SB4是另一組升速和降速按鈕，安裝在另一個 控制盒CB內(nèi)，由“頻率表” FB顯示其運(yùn)行頻率?？刂坪蠧A和CB分別放置在兩 個不同的地方。A-t. = - .JT乩.!BC*兩地升、降速控制SB1與SB3并聯(lián)，接在X1和COM之間，用于控制升速；SB2與SB4并聯(lián)，接在X2 和COM之間，用于控制降速。I 工作方式按下控制盒CA上的SB1或控制盒CB上的SB3都能使頻率上升，松開 后頻率保持；反之，按下控制盒

7、CA上的“ SB2或控制盒CB上的“ SB4，都能 使頻率下降，松開后頻率保持。從而實現(xiàn)了在不同的地點進(jìn)行升速或降速控制。 依此類推，還可以實現(xiàn)多處控制?；驹瓌t是：所有控制頻率上升的按鈕開關(guān)都 并聯(lián)，所有控制頻率下降的按鈕開關(guān)也都并聯(lián)就可以了。（C）手動同步控制電路在紡織、印染以及造紙機(jī)械中，根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要，往往劃分成許多個加工單 元，每個單元都有各自獨立的拖動系統(tǒng)，如圖 6所示。在這種情況下，總是要求 被加工物在各單元的線速度保持一致：v1 = v2= v3J嘩無乂3單元0 g cftl-多單元同步運(yùn)行顯然，如果后面單元的線速度低于前面，將導(dǎo)致被加工物的堆積 ；反之，如果后 面單元的線

8、速度高于前面，將導(dǎo)致被加工物的撕裂。因此，要求各單元的運(yùn)行速度能夠步調(diào)一致，即實現(xiàn)同步運(yùn)行。對手動同步控制的要求如下：首先，各單元要能夠同時升速和降速，進(jìn)行統(tǒng)調(diào)；其次，在必要時，每個單元又能夠單獨地進(jìn)行微調(diào)。今以三個單元的同步為例，控制電路如圖7所示，工作過程如下：統(tǒng)調(diào)統(tǒng)調(diào)的控制電路如圖7(d)和圖7(e)所示：RSIU Vtt !U F L513單無RS T'U F 2 y Fl. £M,WHI謹(jǐn)撫調(diào)手動多單兀同步控制KA1得電，其觸點分別將各變頻器的 X1-COM接通，各單元電KA2得電，其觸點分別將各變頻器的 X2-C0M接通，各單元電按下SB1,繼電器 動機(jī)同時升速；

9、 按下SB2繼電器 動機(jī)同時降速。微調(diào)各臺變頻器分別由按鈕開關(guān) SB11 SB12(1號機(jī))、SB21 SB22(2號機(jī))、SB31 SB32(3號機(jī))進(jìn)行單臺微調(diào)。2.2多檔轉(zhuǎn)速控制 (1)輸入控制端的“多檔速”功能(a)功能含義變頻器可以設(shè)定若干檔工作頻率，其頻率檔次的切換是由外接的開關(guān)器件改變輸 入端子的狀態(tài)和組合來實現(xiàn)的。例如，當(dāng)端子S1、S2、S3被預(yù)置為為多檔轉(zhuǎn)速的信號輸入端時。 通過繼電器KA1 KA2 KA3的不同組合，可輸入7檔轉(zhuǎn)速的信號，如圖8(a)所示。轉(zhuǎn)速檔次與各輸入端子狀態(tài)之間的關(guān)系如圖8(b)所示。小子攜葛S3szSI<rrOFF11 OFTOBOFFzOFT

10、OHOf3ONOfF；OFFONwr1 ON5ovOM 1OJF&gOK87心UFU t rt £S £i 玄變頻器的多檔速控制端各檔的工作頻率（轉(zhuǎn)速）究竟為多大，則根據(jù)需要進(jìn)行預(yù)置。（b）變頻器的功能預(yù)置以東芝VF-A7系列變頻器為例，如附表所示。由附表知，功能預(yù)置分兩個步驟：附表多檔轉(zhuǎn)速的功能預(yù)S鯉目的選揮號子F115選彈31瑞子訪能F11G毎32端孑功龍數(shù)據(jù)碼戮據(jù)碼合義1012的！作頻率Sri 第1聲行頻率 第2蜃行頻舉 第2唐送行頻率Sr4在下E妙率和華4注行頻率f廠S ±P艮癬之間預(yù)首第一步:在輸入控制端子中選擇若干個端子（附表中為3個）作為多檔

11、轉(zhuǎn)速輸入控 制端；第二步:預(yù)置各檔轉(zhuǎn)速的運(yùn)行頻率。多檔轉(zhuǎn)速的控制特點 變頻器在實現(xiàn)多檔轉(zhuǎn)速控制時，需要解決如下的問題：每個一方面，變頻器每個輸出頻率的檔次需要由三個輸入端的狀態(tài)來決定 ； 另一方面，操作人員切換轉(zhuǎn)速所用的開關(guān)器件通常為按鈕開關(guān)或觸摸開關(guān)， 檔次只有一個觸點。所以，必須解決好轉(zhuǎn)速選擇開關(guān)的狀態(tài)和變頻器各控制端狀態(tài)之間的變換問題, 如圖9所示。OOOQOQO1254567J -* I = = =- -=- =- I!1 總 5 * 5 6 T IP !IfIfI L,TRUC53VCTUKUF>S2巧3aCOi冷¥¥¥¥¥、廠

12、"iV多檔速控制特點針對這種情況，通過PL C來進(jìn)行控制是比較方便的。(3)控制實例某生產(chǎn)機(jī)械有7檔轉(zhuǎn)速，通過7個選擇按鈕來進(jìn)行控制。(a) 控制電路 如圖10所示，說明如下：UI FU V « S a K f 1 jS&ll SB2i s&i SEI I SBrSG&isQl I 叫卜,.V ”峙卜斗出K-Vp"l C - 曾j叫畑?紂空呼 E丨傭閣神I圖10多檔速的PLC控制電路I P LC的輸入電路如圖，PLC的輸入端X1X7分別與按鈕開關(guān)SB1SB7相接, 的信號。I P LC的輸出電路如圖10,輸出端丫1、丫2、Y3分別接至變頻器

13、的輸入控制端的 控制y S1、S2和S3的狀態(tài)。(b)梯形圖之一(SB1SB7為非自動復(fù)位型按鈕開關(guān))如圖用于接受7檔轉(zhuǎn)速S1、S2、S3,用于11所示。圖11采用非自動復(fù)位按鈕的梯形圖觀察圖10中之端子狀態(tài)表，可得到如下規(guī)律： S1在第1、3、5、7檔轉(zhuǎn)速時都處于接通狀態(tài)，故： PLC的X1、X3 X5 X7中只要有一個得到信號，則 端得到信號；S2在第2、3、6 7檔轉(zhuǎn)速時都處于接通狀態(tài)，故： PLC的X2、X3 X6 X7中只要有一個得到信號，則 端得到信號；S3在第4、5、6 7檔轉(zhuǎn)速時都處于接通狀態(tài)，故： PLC的X4、X5 X6 X7中只要有一個得到信號，則 端得到信號。今以用戶選

14、擇第3檔轉(zhuǎn)速為例，說明其工作情況如下按下SB4X3 “動作”-Y1和丫2 “動作”-變頻器的S1、S2端子得到信號，變 頻器將在第3檔轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。（C）梯形圖之二（SB1SB7為自動復(fù)位型按鈕開關(guān)）如圖12所示。Y1 “動作”Y2 “動作”Y3 “動作”-變頻器的-變頻器的-變頻器的S1S2S3SM1I：KSITTTTTT 畫俚TM3 呵典圖12T-it zjjSzT耳T辺T斗-I宀T亠T亠T耳T耳T辺T亠T叫T斗TtkI ns F|frieV iKg-j Hfe HT SETJ£7 HT宀T耳T理T斗T辺Tht4T區(qū)斗叵T宀T耳T耳T宀T耳L|叫sea<3E>-采用自動

15、復(fù)位按鈕的梯形圖由于SB1SB7采用了自動復(fù)位型按鈕開關(guān)，PLC輸入端子X1X7得到的信號不 能保持，故借助PLC中的中間繼電器MM7,使各轉(zhuǎn)速檔次的信號保持下來。 今說明如下：按下SBlXI得到信號-M1 “動作”并自鎖，M1保持第1轉(zhuǎn)速的信號。 當(dāng)按下SB2-SB7中任何一個按鈕開關(guān)（X2X7中有一個得到信號）時-Ml釋放。 即:M1僅在選擇第1檔轉(zhuǎn)速時“動作”。按下SBPX2得到信號-M2 “動作”并自鎖，M2保持第2轉(zhuǎn)速的信號。當(dāng)按下除SB2以外的任何一個按鈕開關(guān)時- M2釋放。即:M2僅在選擇第2檔轉(zhuǎn)速時“動作”。；M6僅在選擇第6檔轉(zhuǎn)速時“動作” ；M7以此類推:M3僅在選擇第3檔

16、轉(zhuǎn)速時“動作” ；M4僅在選擇第4檔轉(zhuǎn)速時“動 作” ;M5僅在選擇第5檔轉(zhuǎn)速時“動作” 僅在選擇第7檔轉(zhuǎn)速時“動作”。與圖9類似：丫1 “動作”-變頻器的Y2 “動作”-變頻器的 丫3 “動作”-變頻器的M7中只要有一個接通，則M7中只要有一個接通，則M7中只要有一個接通，則S1端接通;S2端接通;S3端接通。M1 M3 M5M2 M3 M6M4 M5 M6今以用戶選擇第5檔轉(zhuǎn)速為例，說明其工作情況如下： 按下SB5X5得到信號-M5“動作”，同時，如果在此之前 M1 M2 M3 M4 M6 M7中有處于動作狀態(tài)的話，都將釋放- Y1、Y3 “動作”-變頻器的S1、S3 端子接通，變頻器將在

17、第5檔轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。3 輸出端子及其應(yīng)用舉例變頻器除了用輸入控制端接受各種輸入控制信號外，還可以用輸出控制端輸出與 自己的工作狀態(tài)相關(guān)的信號。輸出控制端子有跳閘報警輸出端（開關(guān)量）、測量信 號輸出端（模擬量或脈沖）以及可編程輸出端等幾種類型。3.1跳閘報警輸出（1）功能與特點 當(dāng)變頻器因發(fā)生故障而跳閘時，發(fā)出跳閘報警信號。主要特點如下：（a）功能單一報警輸出的控制端子是專用的，不能再作其他用途。所以，跳閘報警輸出端子不 需要進(jìn)行功能預(yù)置。（b）繼電器輸出所有變頻器的報警輸出都是繼電器輸出，可直接接至交流250V電路中，觸點容 量大多為1A,也有大至3 A的。大多數(shù)變頻器的報警輸出端都配置一對觸點

18、（一常開、一常閉），如圖13中的A-C、 B-C所示；圖13跳閘報警電路示例（2）應(yīng)用示例如圖13所示，動斷（常閉）觸點C-B串聯(lián)在接觸器KM的線圈電路內(nèi)；動合（常開） 觸點C-A則串聯(lián)在聲光報警電路內(nèi)。變頻器的通電由接觸器 KM控制，當(dāng)變頻器跳閘時：一方面，動斷（常閉）觸點C-B斷開，KM線圈失電，其觸點斷開，使變頻器切斷 電源；另一方面，動合（常開）觸點C-A閉合，電笛HA和指示燈HL同時得電，進(jìn)行聲光 報警。在配置聲光報警的情況下，須注意將變頻器控制電源的接線端（R1和S1）接至接觸器KM主觸點的前面。3.2測量信號輸出端變頻器的運(yùn)行參數(shù)(頻率、電流等)可以通過外接儀表來進(jìn)行測量，為此，

19、專門配 置了為外接儀表提供測量信號的外接輸出端子，如圖14所示。需要預(yù)置的相關(guān)功能主要有以下幾個方面：TD3000 cffDcFAHCC0HCCIMR£453121C22C圖14測量信號輸出端子測量內(nèi)容的選擇功能變頻器的外接測量輸出端子通常有兩個, 可以通過功能預(yù)置測量其他運(yùn)行數(shù)據(jù)， 控制時的目標(biāo)值和反饋值等。用于測量頻率和電流。但除此以外，還 如：電壓、轉(zhuǎn)矩、負(fù)荷率、功率，以及PID(2)輸出信號的類別(a) 電壓信號輸出信號范圍有0IV、05V、010V等幾種。多數(shù)變頻器直接由模擬量給出 信號電壓的大小，但也有的變頻器輸出的是占空比與信號電壓成正比的脈沖序 列。(b) 電流信號其

20、量程主要是020mA 420mA兩種，但也有量程為01mA的。(c) 脈沖信號輸出信號為與被測量成比例的脈沖信號，脈沖高度 (電壓)通常為824V,這種 輸出方式主要用于測量變頻器的輸出頻率。(3) 量程的校準(zhǔn)功能因為外接儀表實際上是電壓表或毫安表，而被測量是頻率、電流或其他物理量, 因此，有必要對量程進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)的方法主要有兩種：(a)(b)通過功能預(yù)置來校準(zhǔn)；通過外接電位器來校準(zhǔn)，如圖14(b)所示。應(yīng)用示例 某機(jī)械，最高運(yùn)行頻率為80Hz,所選變頻器是三菱FR-A540型。(a)輸出信號特點三菱FR-A540系列變頻器的模擬量輸出端子只有一個，符號是“ AM，負(fù)端為 “5”，如圖15(

21、a)所示，輸出信號為010V直流電壓信號。J,I Cfla)U F-：a 0腫丘11)細(xì)端揺黴 頗辭與電HE的時應(yīng)韭系圖15模擬量輸出示例，則AM端將顯示變頻器的輸出頻率；，則頻率顯示范圍為080Hz。AM端的輸出電壓與 15(b)所示。(b) 功能預(yù)置 需要預(yù)置的功能如下： I選擇AM端的測量內(nèi)容 將功能碼Pr.158預(yù)置為“ T I預(yù)置測量范圍 將功能碼Pr.55預(yù)置為“ 80” 顯示頻率之間的對應(yīng)關(guān)系如圖(c) 儀表的改造 因為AM端的輸出電壓范圍是010V,所以，只需購買量程為10V的直流電壓表 即可。但須將面板修改為080Hz,如圖15(c)和15(d)所示。3.3可編程輸出端可編程

22、輸出端也叫狀態(tài)輸出端。用于輸出表明變頻器各種工作狀態(tài)的 信號，都是開關(guān)量輸出。各輸出端子的具體功能須通過功能預(yù)置來決定， 主要有: 變頻器運(yùn)行中、頻率到達(dá)、輸出頻率到達(dá)上限、輸出頻率到達(dá)下限、程序運(yùn)行換 步信號、程序運(yùn)行一次循環(huán)結(jié)束信號、程序運(yùn)行步數(shù)指示等。(1)電路結(jié)構(gòu)主要有兩種類型：(a) 繼電器輸出型變頻器內(nèi)部具有若干個輸出繼電器，通過其觸點輸出相關(guān)信號，如圖16(a)所示。 多數(shù)情況下，只能用于直流低壓電路中。也有的繼電器觸點可以用在交流220V的電路中的，須注意閱讀說明書。(b) 晶體管輸出型變頻器內(nèi)部是晶體管集電極輸出，如圖16(b)所示。這種輸出方式只能用在直流 低壓電路中。由于晶體管只能單方向?qū)?，使用時須注意外接電源的極性。A