變頻器的給定功能

變頻器的給定功能第1頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/272變頻器運(yùn)行前需要執(zhí)行三個(gè)步驟：功能參數(shù)預(yù)置，運(yùn)行方式的選擇，給出起動(dòng)信號(hào)。1.功能參數(shù)預(yù)置：1)查功能碼表，找出需要預(yù)置參數(shù)的功能碼。2)在參數(shù)設(shè)定模式(編程模式)下，讀出該功能碼中原有的數(shù)據(jù)3)修改數(shù)據(jù)，送入新數(shù)據(jù)。2.運(yùn)行模式的選擇：運(yùn)行模式是指變頻器運(yùn)行時(shí)，給定頻率和起動(dòng)信號(hào)從哪里給出。根據(jù)給出地方的不同，運(yùn)行方式主要可分為：面板操作，外部(端子)操作，通信控制(上位機(jī)給定)。3.給出起動(dòng)信號(hào)：經(jīng)過以上兩步，變頻器巳做好了運(yùn)行的準(zhǔn)備，只要起動(dòng)信號(hào)一到，變頻器就按照預(yù)置的參數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)。7.1變頻器頻率給定功能第2頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一37.1.1頻率給定方式使用一臺(tái)變頻器目的，是希望通過改變變頻器的輸出頻率，即改變變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的供電頻率從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。那么，如何調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率呢？關(guān)鍵之一是必須先向變頻器提供改變頻率的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)，就稱之為“頻率給定信號(hào)”。所謂頻率給定方式，就是調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率的具體方法，也就是提供給定信號(hào)的方式。變頻器常見的頻率給定方式主要有：操作器鍵盤（面板）給定、接點(diǎn)信號(hào)給定、模擬信號(hào)（外部）給定、脈沖信號(hào)給定和通訊方式給定等。這些頻率給定方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，必須按照實(shí)際的需要進(jìn)行選擇設(shè)置，同時(shí)也可以根據(jù)功能需要選擇不同頻率給定方式之間的疊加和切換。2023/4/27第3頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一

給定頻率設(shè)定方法1、面板給定：利用操作面板上的數(shù)字增加鍵（∧或△鍵）和數(shù)字減小鍵（∨或▽鍵）進(jìn)行頻率的數(shù)字量給定或調(diào)整2、預(yù)置給定：通過程序預(yù)置的方法預(yù)置給定頻率。起動(dòng)時(shí)，按運(yùn)行鍵（RUN或FWD或REV鍵），變頻器即自行升速至預(yù)置的給定頻率為止。3、外接給定：從控制接線端上，引入外部的模擬信號(hào)，如電壓或電流信號(hào)，進(jìn)行頻率給定。這種方法常用于遠(yuǎn)程控制的情況。4、通訊給定：從變頻器的通訊接口端上，引入外部的通訊信號(hào)，進(jìn)行頻率給定。這種方法常用于微機(jī)控制或遠(yuǎn)程控制的情況。7.1.1頻率給定方式第4頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一57.1.2面板給定2023/4/27（1）鍵盤給定：操作器鍵盤給定是變頻器最簡單的頻率給定方式，用戶可以通過變頻器的操作器鍵盤上的電位器、數(shù)字鍵或上升下降鍵來直接改變變頻器的設(shè)定頻率。精度較高。第5頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一67.1.2面板給定2023/4/27（2）電位器給定：部分變頻器在面板上設(shè)置了電位器，頻率的大小可以通過電位器來調(diào)節(jié)，若沒有電位器，則面板給定就是鍵盤給定。電位器給定屬于模擬量給定方式，精度較低。第6頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一77.1.3外部給定方式2023/4/27所有的變頻器都為用戶提供了可以進(jìn)行外接給定的控制信號(hào)輸入端。外接給定控制信號(hào)分?jǐn)?shù)字給定和模擬給定兩大類，模擬給定又分電壓控制和電流控制兩種。第7頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一8（1）外部模擬量給定：模擬量給定方式即通過變頻器的模擬量端子從外部輸入模擬量信號(hào)（電流或電壓）進(jìn)行給定，并通過調(diào)節(jié)模擬量的大小來改變變頻器的輸出頻率。模擬量給定中通常采用電流或電壓信號(hào)，常見于電位器、儀表、PLC和DCS等控制回路2023/4/277.1.3外部給定方式第8頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一（1）外部模擬量給定：1）電壓信號(hào)外接電壓給定信號(hào)控制端：外接電壓給定信號(hào)又有兩種給定方式：a直接輸入電壓信號(hào)，通常用于和計(jì)算機(jī)、PLC、PID調(diào)節(jié)器或其他控制裝置配用的情況；b利用變頻器內(nèi)部提供的給定信號(hào)控制電壓，由外接電位器取出電壓給定信號(hào)，送入變頻器的相應(yīng)控制端子。給定的電壓信號(hào)一般指0～10V、2～10V、0～±10V、0～5V、1～5V、0～±5V等。97.1.3外部給定方式2023/4/27三菱A700變頻器第9頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一（1）外部模擬量給定：1）電壓信號(hào)如果外接電位器在工作過程中損壞，用戶一時(shí)買不到與使用說明書上所要求的電位器時(shí)可按以下兩條原則選擇電位器：1）電位器的阻值只可增大而不宜減小：如果電位器的電源采用變頻器內(nèi)部控制電源時(shí)，阻值不能小于使用說明書上所要求的阻值。因?yàn)樽柚敌×?，將增加變頻器內(nèi)部控制電源的電流。但是阻值太大，電位器取用的電流就太小，在控制距離較遠(yuǎn)時(shí)，會(huì)使抗干擾能力變差。因此，這里存在一個(gè)和變頻器內(nèi)部電路參數(shù)的匹配問題。2）電位器的功率宜大不宜小：當(dāng)外接電位器調(diào)節(jié)比較頻繁時(shí)，必須考慮其內(nèi)部觸點(diǎn)的耐磨性。一般電位器的功率越大耐磨性就越高，所以電位器的功率宜大不宜小。一般應(yīng)按實(shí)際消耗功率的10～50倍以上來選擇。107.1.3外部給定方式2023/4/27第10頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一（1）外部模擬量給定：2）電流信號(hào)接電流給定信號(hào)控制端：當(dāng)外接給定信號(hào)為電流信號(hào)時(shí)，需將外接信號(hào)線接到外接電流給定信號(hào)。電流給定信號(hào)一般用于遠(yuǎn)距離控制或用于變頻器控制柜內(nèi)PID調(diào)節(jié)器的輸出控制變頻器時(shí)，因?yàn)殡娏鹘o定信號(hào)具有較強(qiáng)的抗干擾能力且不受線路壓降影響。一般變頻器對(duì)外接電流給定信號(hào)的取值范圍都是4～20mA，也有的變頻器可以選用0～20mA的取值范圍。電流信號(hào)在傳輸過程中，不受線路電壓降、接觸電阻及其壓降、雜散的熱電效應(yīng)以及感應(yīng)噪聲等影響，抗干擾能力較電壓信號(hào)強(qiáng)。但由于電流信號(hào)電路比較復(fù)雜，故在距離不遠(yuǎn)的情況下，仍以選用電壓給定為模擬量信號(hào)居多。117.1.3外部給定方式2023/4/27第11頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一122023/4/277.1.3外部給定方式-三菱之模擬量給定圖示第12頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一（2）外部數(shù)字量給定：外接數(shù)字量的給定是通過外接開關(guān)量輸入開關(guān)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，有兩種方法：1）將開關(guān)做成頻率增大和減小鍵，以連續(xù)增大或減小的方式來控制或獲得不同的頻率段。2）用開關(guān)做成數(shù)字組合來表示設(shè)置好了的不同固有頻率，實(shí)現(xiàn)多段位控制。137.1.3外部給定方式2023/4/27第13頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一142023/4/277.1.3外部給定方式-外部數(shù)字量給定多段頻率設(shè)置第14頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一給定信號(hào)就是通過變頻器的多功能輸入端子的UP和DOWN接點(diǎn)來改變變頻器的設(shè)定頻率值。該接點(diǎn)可以外接按鈕或其他類似于按鈕的開關(guān)信號(hào)，如PLC或DCS的繼電器輸出模塊、常規(guī)中間繼電器給出的信號(hào)。（DCS：分布式控制系統(tǒng)）157.1.3外部給定方式2023/4/27第15頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一16（3）外部脈沖給定：在外接輸入端口外接輸入脈沖序列進(jìn)行給定。脈沖給定方式即通過變頻器的特定的高速開關(guān)端子從外部輸入脈沖序列信號(hào)進(jìn)行頻率給定，并通過調(diào)節(jié)脈沖頻率來改變變頻器的輸出頻率。2023/4/277.1.3外部給定方式第16頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一17（4）通訊給定通訊給定方式就是指上位機(jī)通過通訊口按照特定的通訊協(xié)議、特定的通訊介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶冾l器以改變變頻器設(shè)定頻率的方式。上位機(jī)一般指計(jì)算機(jī)（或工控機(jī)）、PLC、DCS、人機(jī)界面等主控制設(shè)備，如圖所示。2023/4/277.1.3外部給定方式第17頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一外接給定端接線圖示V+VI1VI2I1X7V-UFGNDCM脈沖信號(hào)RS485RPRP10～20mA1）電壓信號(hào)給定端2）電流信號(hào)給定端3）脈沖給定AB第18頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一19當(dāng)變頻器有多個(gè)模擬量給定信號(hào)同時(shí)從不同端子輸入時(shí)，其中必有一個(gè)為主給定信號(hào)，其它為輔助給定信號(hào)，這就構(gòu)成了給定方式的疊加。疊加是指在主給定通道頻率的基礎(chǔ)上再加上輔助給定通道頻率作為變頻器的設(shè)定頻率。其疊加方式不是簡單的加法運(yùn)算，可以融合多種疊加運(yùn)算公式。圖所示為典型給定方式的疊加原理。2023/4/277.1.4輔助給定方式第19頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27201）基本概念當(dāng)變頻器有兩個(gè)或多個(gè)模擬量給定信號(hào)同時(shí)從不同的端子輸入時(shí)，其中必有一個(gè)為主給定信號(hào)，其他為輔助給定信號(hào)。大多數(shù)變頻器的輔助給定信號(hào)都是疊加到主給定信號(hào)（相加或相減）上去的。疊加后在頻率給定線如圖中的曲線②和曲線③所示。7.1.4輔助給定方式第20頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一（2）應(yīng)用舉例：多單元拖動(dòng)系統(tǒng)的同步運(yùn)行。在造紙、印染等機(jī)械中，整臺(tái)機(jī)器具有若干個(gè)單元，每個(gè)單元都有各自獨(dú)立的拖動(dòng)系統(tǒng),如圖所示：第１單元由電動(dòng)機(jī)Ｍ１拖動(dòng)，第二單元由電動(dòng)機(jī)Ｍ２拖動(dòng)……。通常，把第１單元稱為主令單元，后面的各單元稱為從動(dòng)單元。在這種情況下，總是要求被加工物在各單元的線速度一致，顯然，如果后面的速度低于前面，將導(dǎo)致被加工物的堆積；反之，如果后面的速度高于前面，將導(dǎo)致被加工物的撕裂。因此，對(duì)于多單元拖動(dòng)系統(tǒng)的要求是：在調(diào)速時(shí)，各單元必須同時(shí)調(diào)節(jié)，各單元的運(yùn)行線速度必須步調(diào)一致，即實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。第21頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/2722小結(jié)：選擇給定方式的一般原則1、面板給定和外接給定優(yōu)先選擇面板給定。因?yàn)樽冾l器的操作面板包括鍵盤和顯示屏，而顯示屏的顯示功能十分齊全。例如，可顯示運(yùn)行過程中的各種參數(shù)，以及故障代碼等。但由于受聯(lián)接線長度的限制，控制面板與變頻器之間的距離不能過長。如果控制距離過長需選用外部給定。第22頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/2723小結(jié)：選擇給定方式的一般原則2、數(shù)字量給定與模擬量給定優(yōu)先選擇數(shù)字量給定。因?yàn)?(a)數(shù)字量給定時(shí)頻率精度較高;(b)數(shù)字量給定通常用觸點(diǎn)操作，非但不易損壞，且抗干擾能力強(qiáng)。3、

電壓信號(hào)與電流信號(hào)優(yōu)先選擇電流信號(hào)。因?yàn)殡娏餍盘?hào)在傳輸過程中，不受線路電壓降、接觸電阻及其壓降、雜散的熱電效應(yīng)以及感應(yīng)噪聲等等的影響，抗干擾能力較強(qiáng)。但由于電流信號(hào)電路比較復(fù)雜，故在距離不遠(yuǎn)的情況下，仍以選用電壓給定方式居多。第23頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一247.2頻率給定曲線2023/4/27所謂頻率給定曲線，就是指在模擬量給定方式下，變頻器的給定信號(hào)P與對(duì)應(yīng)的變頻器輸出頻率f（x）之間的關(guān)系曲線f（x）=f（P）。這里的給定信號(hào)P，既可以是電壓信號(hào)，也可以是電流信號(hào)，其取值范圍在10V或20mA之內(nèi)。第24頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27251）基本頻率給定線在給定信號(hào)x從0增大至最大值xmax的過程中，給定頻率fx線性地從0增大到fmax的頻率給定線稱為基本頻率給定線。7.2頻率給定曲線第25頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一267.2頻率給定曲線2023/4/27一般的電動(dòng)機(jī)調(diào)速都是線性關(guān)系，因此頻率給定曲線可以簡單地通過定義首尾兩點(diǎn)的坐標(biāo)（模擬量，頻率）即可確定該曲線。如圖a所示，定義首坐標(biāo)為（Pmin，fmin）和尾坐標(biāo)（Pmax，fmax），可以得到設(shè)定頻率與模擬量給定值之間的正比關(guān)系。第26頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一27例如：模擬量給定的正反轉(zhuǎn)控制：一般情況下，變頻器的正反轉(zhuǎn)功能都可以通過正轉(zhuǎn)命令端子或反轉(zhuǎn)命令端子來實(shí)現(xiàn)。在模擬量給定方式下，可以通過模擬量的正負(fù)值來控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，即正信號(hào)（0～＋10V）時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、負(fù)信號(hào)（－10V～0）時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。如圖示：10V對(duì)應(yīng)的頻率值為fmax，－10V對(duì)應(yīng)的頻率值為－fmax。2023/4/277.2頻率給定曲線第27頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一287.2頻率給定曲線2023/4/272）死區(qū)設(shè)置在用模擬量控制正反轉(zhuǎn)時(shí)，零界點(diǎn)即0V時(shí)應(yīng)該為0Hz，但實(shí)際上真正做到0Hz（零速）很難，且頻率值很不穩(wěn)定，在頻率0Hz附近，常常出現(xiàn)正轉(zhuǎn)命令和反轉(zhuǎn)命令共存的現(xiàn)象，并呈“反反復(fù)復(fù)”“蠕動(dòng)”狀態(tài)。為克服這個(gè)和預(yù)防反復(fù)切換現(xiàn)象，定義在零速附近為死區(qū)，如圖所示。在死區(qū)內(nèi)，給定信號(hào)從-ΔX到＋ΔX的區(qū)間內(nèi)，輸出頻率為0Hz。第28頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一292023/4/277.2頻率給定曲線對(duì)于死區(qū)，不同類型的變頻器定義都會(huì)有所不同。一般有以下兩種：（1）線段型。如圖所示，如定義（－1V，＋1V）為死區(qū)，則模擬量信號(hào)在（－1V，＋1V）范圍時(shí)按零輸入處理，（＋1V，＋10V）對(duì)應(yīng)（0Hz，最大頻率），（－1V，－10V）對(duì)應(yīng)（0Hz，負(fù)的最大頻率）。（2）滯環(huán)回線型。在變頻器的輸出頻率定義一個(gè)頻率死區(qū)（－fdead，＋fdead），這樣一來配合著電壓死區(qū)（－Udead，＋Udead）就圍成了滯環(huán)回線。第29頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一307.2頻率給定曲線2023/4/273）有效“0”設(shè)置在給定信號(hào)為單極性的正、反轉(zhuǎn)控制方式中，存在著一個(gè)特殊的問題。即，萬一給定信號(hào)因電路接觸不良或其他原因而“丟失”，則變頻器的給定輸入端得到的信號(hào)為“0”，其輸出頻率將跳變?yōu)榉崔D(zhuǎn)的最大頻率，電動(dòng)機(jī)將從正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入高速反轉(zhuǎn)狀態(tài)。第30頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一3）有效“0”設(shè)置在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)這種情況的將是十分有害的，甚至有可能損壞生產(chǎn)機(jī)械。對(duì)此，變頻器設(shè)置了一個(gè)有效“0”功能。就是說，變頻器的最小給定信號(hào)不等于0(Xmin≠0)。如果給定信號(hào)X＝0，變頻器將認(rèn)為是故障狀態(tài)而把輸出頻率降至0Hz。例如，將有效“０”預(yù)置為0.3V。則:當(dāng)給定信號(hào)X＝0.3V時(shí),變頻器的輸出頻率為fmin;7.2頻率給定曲線當(dāng)給定信號(hào)X＜0.3V時(shí),變頻器的輸出頻率降為0Hz。第31頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一327.3頻率給定線的調(diào)整方法2023/4/27在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際頻率變化情況和基本頻率給定線是不一致的，所以，為適應(yīng)生產(chǎn)過程的實(shí)際需要，對(duì)頻率給定線必須做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使之符合生產(chǎn)實(shí)際的需求。調(diào)整的要點(diǎn)是：頻率給定的起點(diǎn)，即給定信號(hào)為最小值所對(duì)應(yīng)的頻率；頻率給定的終點(diǎn)，即給定信號(hào)最大值所對(duì)應(yīng)的頻率。第32頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一1）頻率偏置指輸入模擬控制信號(hào)和輸出頻率不同時(shí)為0的現(xiàn)象，分為正向偏置和反向偏置兩種情況。正向偏置：輸入模擬信號(hào)為0時(shí)輸出頻率大于0；反向偏置:輸入模擬信號(hào)大于某一值時(shí)才有輸出頻率。設(shè)置頻率偏置的目的：配合頻率增益調(diào)整多臺(tái)變頻器聯(lián)動(dòng)的比例精度，也可作為防止噪聲的措施。

頻率相關(guān)功能7.3.1設(shè)置偏置頻率和頻率增益方式第33頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一1）頻率偏置

fBI：對(duì)應(yīng)于給定信號(hào)x=0時(shí)的給定頻率，稱為起點(diǎn)偏置頻率；fXM：對(duì)應(yīng)與給定信號(hào)x=xmax時(shí)的給定頻率，稱為最大給定頻率。

fBI%=

（fBI÷fXM）100×%稱為偏置頻率的百分比偏置頻率是直接設(shè)定的頻率值，而最大給定頻率常常是通過預(yù)置頻率增益來設(shè)定。

頻率相關(guān)功能7.3.1設(shè)置偏置頻率和頻率增益方式第34頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一2）頻率增益G%頻率增益：給定信號(hào)為最大值Xmax時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大給定頻率fxm，與實(shí)際最大輸出頻率fmax的比值之百分?jǐn)?shù)，即G%=

（fxm÷fmax）×100%G%＞100%，則fxm

＞fmax這里的fxm為理想值，而對(duì)于其中fxm

＞fmax的頻段部分，變頻器的實(shí)際輸出頻率為fmax。G%＜100%，則變頻器實(shí)際輸出最大頻率就是fxm。7.3.1設(shè)置偏置頻率和頻率增益方式第35頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一2）頻率增益頻率增益：指上限輸出頻率所對(duì)應(yīng)的輸入值（如電壓）與最大外輸入模擬控制信號(hào)的比率，即Uimax/Xmax外輸入模擬控制信號(hào)指由模擬控制端子輸入的信號(hào)，電壓0~5V，0~10V；電流4~20mA。（也有-10V