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文檔簡介

1.1變頻器控制1.1.1引言變頻器是用于電動機調速的一個智能工業(yè)電力電子電器,因為其科技含量高,功能齊全,在工業(yè)控制中得到了廣泛的應用?,F在還沒有任何一種電器能取代變頻交流調速。經過專家論證,變頻器技術的應用壽命還有幾十年的生命周期,在大家退出職業(yè)生涯時變頻器還在服役,所以認真學一學變頻器的應用知識是很值得的。因為變頻器內部控制核心是單片機,在應用前必須進行參數預置。這就增加了變頻器的使用難度。本章主要介紹變頻器的特性和控制方法??刂乒裰械奈鏖T子M430變頻器

變頻器應用案例液漿攪拌池液漿攪拌池控制柜中的ABB-ACS800變頻器鐵礦的碎石系統(tǒng)旋轉窯

變頻器外形特點:長條型結構,垂直安裝,便于散熱;正面的操作面板,用于變頻器參數預置和控制操作。變頻器工作崗位變頻器就是替代三相工頻交流電的變頻電源。要想勝任工作崗位:①適應三相交流電源的要求;②適應電動機的要求。變頻器現場安裝圖1.1.2變頻器的控制①運行控制電動機工作在電網上需要的控制為:電動機起動停機、正轉反轉、點動。工作在變頻器下這些控制功能仍然要保留。這就是電動機的運行控制。②電動機調速控制加裝變頻器的主要目的就是電動機調速,分連續(xù)調速和段速調速,調速控制是變頻器的主要控制功能。③工作狀態(tài)指示報警保護和工作狀態(tài)指示是變頻器的一項重要功能,負載工作狀態(tài)如何,電動機工作狀態(tài)如何,變頻器自身工作狀態(tài)如何,都需要通過畫面或聲光的形式指示出來(報警、跳閘),供現場工程技術人員了解設備的運行情況和進行故障處理。

根據上述分析,電動機要轉動、要調速、要有工作狀態(tài)指示,我們將上述三種功能稱為變頻器的控制。即:運行控制,調速控制,狀態(tài)指示。變頻器為了完成上述三種控制,有3種控制方法:①操作面板控制②外端子控制③通訊控制這3種控制功能和采取的3種控制方法,適應于任何品牌的變頻器,不管什么品牌的變頻器,都是如此。1.2操作面板控制1.運行控制起動I、停機O、正反轉、點動2.速度控制通過△鍵、▽鍵、設置頻率,也可以通過參數預置,將所需頻率寫到變頻器。3.工作狀態(tài)顯示①顯示界面切換圖中功能鍵是界面切換,點一下該鍵,界面更換一次。界面顯示內容在10種以下,主要顯示常用的界面,便于使用。當出現跳閘報警,自動顯示報警代碼,不用切換。②參數預置面板另一個重要功能就是參數讀寫功能。用鍵控制,配合鍵和選擇參數,參數選準之后,點動P鍵存儲。3.操作面板控制的特點①控制簡單,不需連接控制導線。②不容易受到電磁干擾,工作穩(wěn)定。③功能有限,不能滿足遠距離控制和遠距離報警。4.采用面板控制參數的設置變頻器無論做什么工作,必須通過參數設置。要設置運行控制和速度控制。顯示面板共享,不用參數設置,使用時通過功能鍵切換顯示類型。例1:西門子M440變頻器:運行控制切換參數為P0700,P0700=1面板操作,P0700=2外端子操作;頻率控制切換參數為P1000,P1000=1面板設定,P1000=2模擬端子設定,P1000=3固定頻率。例2:有一工程師,新裝一臺M440變頻器,通電后本想通過面板操作,試一下變頻器能否工作,但按下起動按鈕,變頻器沒有反應。分析:該變頻器出廠時廠家設置為外端子控制,故用面板操作不起作用。修改控制切換參數和速度給定切換參數(P0700=1,P1000=1),操作面板生效。例3

一臺變頻器跳閘后不能起動,必須給變頻器斷電,方能重新起動。原因:當變頻器出現跳閘后,在面板的顯示界面上顯示故障代碼,必須通過“功能鍵”復位,即點動一下功能鍵,故障代碼消失后,變頻器就可以重新起動。

1.3外端子控制①變頻器外端子控制應用于遠程控制,即變頻器和控制臺距離較遠,用面板控制不方便時采用。②外端子控制具有面板控制的所有功能,運行控制和調速控制采用輸入控制端子;③指示變頻器的工作狀態(tài)用輸出指示端子。輸出指示端子還可以用來對另一臺變頻器進行控制。④輸入控制端子和輸出指示端子又分為模擬和數字兩大類。⑤模擬信號就是連續(xù)變化的電壓或電流;數字信號就是有或無,用開關控制。1.3.1輸入控制端子

1.模擬輸入控制端子模擬控制端子主要用來調速或用于目標信號的給定。該端子一般有2~3個。該端子為多功能,可以用電壓控制,也可以用電流控制。用電壓控制K1~K2開關打開;用電流控制開關閉合。①模擬電壓控制端子,多由電位器控制,用于變頻器調速控制或目標信號給定。②模擬電流控制端子,多作為PID控制的反饋端子或上位機給定的調速信號。2.端子輸入特性設置①該端子常用信號電壓:±0~10V,±2~10V;電流信號:±0~20mA,±4~20mA。正負信號是:加正信號電動機正轉,加反信號電動機反轉。說明:初始信號:2V或4mA是傳感器為了正常工作而必須設置的靜態(tài)工作點,變頻器并不需要。②變頻器一般默認:電壓0~10V;電流0~20mA③一般變頻器的2個模擬端子是通用端子,使用時根據電壓或電流通過面板上的開關或跳線進行切換。④當輸入2~10V電壓或4~20mA電流時,要通過參數設置頻率控制線的斜率,否則變頻器不能正常工作。3.變頻器控制特性線變頻器運行,要有三條特性線設置,一是輸入特性線,設置控制信號和輸出頻率的關系;二是加減速特性線,控制電動機升速或降速時間;三是恒壓頻比特性線,設置輸出頻率和輸出電壓之間的關系。4.輸入特性線的應用例4:一臺22kW西門子M440變頻器,由上位機4~20mA信號調速,該變頻器應用2年后燒毀,因為流水線不能停機,立刻購買了一臺新機更換,但新機更換后不能正常工作。解:①選擇模擬端子1作為信號輸入,將信號加入2、3號端子之間。②信號切換將切換開關扳到上端③設置輸入控制特性線任何品牌的變頻器,都有頻率控制特性線設置。通過對該特性線設置,使輸入信號對應的輸出頻率按照要求的比率工作。輸入信號4mA是初始靜態(tài)電流,該信號轉換為2V電壓,通過特性線設置將該其剔除。高端參數不變,修改低端參數,稱為頻率偏置設置,用于初始信號的設置。①剔除不用的輸入信號,②沒有輸入信號時有一定的輸出頻率,使電動機具有預轉矩。5.輸入特性線還有以下設置:低端參數不變,修改高端參數,稱為頻率增益。用途:改變輸入信號對輸出頻率的控制比率手動調速自動調速例5:模擬輸入控制端子的應用方法使用條件:無論手動調速還是通過上位機調速,只要滿足端子的應用條件(又稱工作點),變頻器就可以正常工作。有一企業(yè),同一臺變頻器,用手動調速正常,改為上位機調速異常。故障應該出在上位機,給出的控制信號有問題。變頻器模擬端子失效的判斷方法:根據:模擬端子只要外加條件具備,變頻器就應該正常工作。當變頻器工作出現異常,可以用萬用表的直流電壓檔測量端口電壓或電流。例6有一西門子變頻器,用外端子電位器調速。后來發(fā)現變頻器的速度不穩(wěn)定。速度不穩(wěn)定一是調速電壓有問題;二是變頻器的內部端口有問題。首先要確定問題是出在外端子還是變頻器。首先,用萬用表的10V電壓檔測量AIN1到0V之間的電壓值,發(fā)現電壓跳動。故障判斷:端子電壓不穩(wěn),①外電壓不穩(wěn)定。②端子內部有短路現象。(測量見下圖):開路電壓穩(wěn)定:更換變頻器的端子接口板,故障排除。例7一臺西門子M440變頻器,用4~20mA電流進行速度控制,發(fā)現控制電流在8mA時,變頻器的速度就達到50Hz。故障檢查:用變頻器的50mA電流擋測量控制電流。后改為電阻檔測電阻。故障判斷:變頻器的端口電路有問題,返廠維修,故障排除結論:①應用比較法判斷。②用萬用表進行測量,準確、省事、省時,大家要掌握。1.3.2數字輸入控制端子1.功能分析數字控制端子就是開關控制端子。閉合有效,斷開無效。應用:運行控制、段速控制、升降速控制、復位控制、報警控制等。輸入端子為多功能端子,使用時通過參數設置,設置為什么功能就是什么功能。端子開關可以是:PLC觸點、光電耦合器、繼電器觸點等2.控制切換框圖變頻器有面板控制、端子控制、通訊控制,在應用時,必須通過參數進行切換,否在變頻器不能工作在所希望的模式上。3.西門M440數字端子應用西門子M440變頻器多功能數字端子共有6個,一個外部報警專用端子。選用哪個端子,必須用參數進行設置。例8應用舉例西門子M440變頻器端子應用設置方法:設置P0700=2,選擇外端子控制(前提)。8個外端子用P0701~P0708設置。如果選定輸入數字端子1,該端子又作為正轉控制,則參數設置為:P0701=1,當該端子閉合,電動機正轉運行,端子打開,按斜坡降速。例9西門子變頻器需要三段速控制,選用三個數字端子作為段速切換,并且三個速度需要微調,端子怎樣選擇和設置參數。解:查端子功能表,把端子設為16,就是段速切換,可是切換的那個段速不知道。變頻器默認:DIN1切換第一段速;DIN2切換第二段速;DIN3切換第三段速。參數設置:P0701=16(一段速切換)P0702=16(二段速切換)P0703=16(三段速切換)P0704=1(數字端子4作為運行、停機控制)P1000=23(固定+模擬調速,模擬端子1,默認輸入0~10V,

輸出0~50Hz頻率)??刂齐娐匪俣葓DP1001=20Hz,段速1P1120=5s加速時間

P1002=30Hz,段速2P1121=5s減速時間P1003=30Hz,段速31.3.3輸出指示端子1.模擬量輸出指示端子

①是用模擬電壓或模擬電流進行指示的端子。②用于指示變頻器的模擬輸出量。如指示輸出頻率、輸出電流、輸出電壓等,需要指示什么量,由功能參數進行預置。③端子默認為0~20mA,如需要0~10V,在輸出并500Ω電阻,如需4~20mA電流,修改輸出特性參數。模擬輸出指示端子和模擬輸入控制端子同樣需要特性線設置M440設置方法為:如果需要輸出4~20mA的指示信號,P0778=4mA,其他參數默認。其他品牌的變頻器設置方法類似。輸出指示信號除了驅動表頭,還可以輸送到PLC、DCS等上位機,作為控制信號或指示信號。例10.模擬端子1指示輸出電流。設置:①P0771[0]=27,②設置P2002=電動機額定電流IN,當輸出指示電流為20mA時,輸出電流達到電動機額定電流。如果P2002漏設,變頻器會自動生成為P2002=2IN。會出現表頭指示值是變頻器顯示電流1/2的現象。2.數字輸出指示端子

用于指示變頻器的開關量。只有“有”和“沒有”兩種狀態(tài)。用于監(jiān)視變頻器所處的某種工作狀態(tài)。分為集電極開路輸出指示端子和繼電器輸出報警端子兩類。

1)繼電器輸出輸出端串聯聯接負載和交流電源

2)開路集電極輸出

輸出端串聯聯接負載和直流電源直流電源要注意正負極性。該端子指示量也可以作為控制信號使用。②P0771[0]=27,模擬1端子指示輸出電流。③設置P2002=電動機額定電流IN,當輸出指示電流為20mA時,輸出電流達到電動機額定電流。如果P2002漏設,變頻器會自動生成為P2002=2IN。故出現上位機指示電流是變頻器顯示電流1/2的現象。例17:變頻器用輸出指示端子作為電動機的松閘或抱閘抱閘控制是一切提升設備必須的制動設備。變頻器可以利用數字輸出指示端子進行電動機的松閘或抱閘控制。參數設置:

P0732[0]=52.C(指示端子1作為抱閘控制);

P1080

=1.67Hz(松閘、抱閘頻率)例18:

綜合應用該圖為綜合應用端子連接圖。①繼電器接點輸出報警端子作為變頻器報警應用。②集電極開路輸出端子作為“運行中”指示。③模擬輸出指示端子用于指示“輸出頻率”。④輸入控制端子模擬電壓端子用于速度控制,數字端子用于運行控制例19:一臺變頻器工作中出現不報警偷停故障,不知何故?解:變頻器運行有兩個條件,一是運行信號,二是速度給定信號,二者缺一,變頻器就不能工作。檢查發(fā)現,控制運行的信號因為繼電器觸點接觸不良,造成運行信號丟失,變頻器停機。有的變頻器因為本地——遠程轉換開關損壞,使遠程信號無效,也會造成變頻器停機。變頻器偷停,如果檢查外端子沒有問題,就是變頻器的內部端口電路問題。如果有剩余端子,可以改接,沒有剩余端子就得更換端子板。

1.4通訊控制通訊控制是通過變頻器的通訊接口,來進行變頻器的運行、調速和狀態(tài)指示的一種控制方法。通訊控制是兩臺智能設備之間進行控制的一種控制方式。兩臺設備必須協(xié)調一致,才能正常工作。1.4.1通訊協(xié)議1.硬件協(xié)議就是接口卡和接口,接口卡是一塊硬件電路,滿足特定的軟件通訊協(xié)議,變換了接口卡的軟件協(xié)議,接口卡不支持。接口卡內部的硬件電路是支持通訊協(xié)議的,和接口協(xié)議沒有關系。如:西門子變頻器支持Profibus-DP協(xié)議,如采用其他的協(xié)議,接口卡不支持。①M440接口卡②RS485通訊接口接收、發(fā)送器通訊電平采用9針插座2線傳送③通訊接口連接2.軟件協(xié)議①軟件協(xié)議就是采用什么通訊模式,現在應用最廣泛的就是profibus-DP和Modbus標準協(xié)議,有些變頻器廠家采用自己制定的內部協(xié)議(如西門子的USS協(xié)議)。總之,不管采用什么協(xié)議,變頻器和上位機都要共同支持通訊才能進行。②不同的通訊協(xié)議,傳送的數據排列方法不同,上位機傳送的數據排列方法和下位機接收時的數據排列方法必須一致,下位機才能正常的將數據解析出來。3.Modbus通訊格式一般通訊是采用報文的傳輸方式,上位機向下位機發(fā)出控制或查詢報文,變頻器向上位機發(fā)回應答報文或工作狀態(tài)回復報

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