變變 頻頻 器器 應(yīng)應(yīng) 用用 技技 術(shù)術(shù) 實實 驗驗 指指 導(dǎo)導(dǎo) 書書 目 錄 實驗一 變頻器的面板操作 .3 實驗二 變頻器 PU 運行操作和外部運行操作 .7 實驗三 變頻器組合運行的操作 .12 實驗四 變頻器多檔速度運行的操作 .15 實驗五 變頻器的 PID 控制運行操作 .18 實驗六 PLC 與變頻器組合的控制操作.21 實驗一實驗一 變頻器的面板操作變頻器的面板操作 一一實實驗驗?zāi)磕康牡?1、熟練掌握變頻器面板操作方法及顯示特點。 2、熟悉變頻器的各種運行模式 3、掌握變頻器運行基本參數(shù)設(shè)定方法。 4、掌握變頻器的模式切換操作和各種清除操作。 二實驗內(nèi)容二實驗內(nèi)容 變頻器對異步電動機進行控制，需要設(shè)置頻率指令和啟動指令。將啟動指令設(shè)為 ON 后電機便開始運轉(zhuǎn)，同時根據(jù)頻率指令（設(shè)定頻率）來決定電機的轉(zhuǎn)速。熟練掌握 變頻器的面板操作方法是使用變頻器的基本技能。 1、工作模式切換 通過按 MODE 鍵，變頻器可以在監(jiān)視模式、參數(shù)設(shè)置模式和報警查詢模式之間轉(zhuǎn) 換。 2、PU 模式基本操作 3、參數(shù)設(shè)置基本操作 注意：初始時只顯示簡單模式參數(shù)，通過 Pr.160 參數(shù)設(shè)置可選擇擴展功能顯示。 Pr.160內(nèi) 容 9999（初始值）只顯示簡單模式參數(shù) 0可顯示簡單模式參數(shù)和擴展模式參數(shù) 4、參數(shù)清除操作 清除的意思是恢復(fù)到出廠設(shè)定。參數(shù)清除操作只能在 PU 模式下進行。有兩種清 除：“參數(shù)清除”和“參數(shù)全部清除”， “參數(shù)清除”是將除了校正參數(shù)、端子功能選擇參數(shù) 等之外的參數(shù)全部恢復(fù)，詳見使用手冊。 5、運行模式設(shè)置 運行模式可通過預(yù)置參數(shù) Pr.79 確定，也可通過如下簡單操作來完成運行模式選 擇。 有 4 種方式可設(shè)定： 實驗二實驗二 變頻器變頻器 PU 運行操作和外部運行操作運行操作和外部運行操作 一實驗?zāi)康囊粚嶒災(zāi)康?1、掌握變頻器 PU 運行操作的方法。 2、掌握變頻器外部運行操作方法。 3、掌握變頻器外部運行操作的控制回路接線圖。 4、熟悉變頻器 PU 運行操作和外部運行操作涉及到的功能參數(shù)。 5、了解“外部運行操作模式”與“PU 運行操作模式”的差別。 二實驗內(nèi)容二實驗內(nèi)容 變頻器運行的 PU 操作，指變頻器不需要控制端子的接線，完全通過操作面板上 的按鍵來控制各類生產(chǎn)機械的運行。 變頻器運行的外部操作，指變頻器的運行頻率和啟停信號，是通過變頻器的外部 端子的接線來完成，而不是通過操作面板輸入的。 1、PU 操作試運行（點動運行） 例：以 30Hz 運行。 變頻器的接線： 2、PU 操作連續(xù)運行 3、將 M 旋鈕作為調(diào)速電位器連續(xù)運行 4、PU 操作模式下的正反轉(zhuǎn)控制 通過改變 Pr.40 實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。 Pr.40=0，正轉(zhuǎn) Pr.40=1，反轉(zhuǎn) 改變 Pr.40 的值，重復(fù) 1 或 2。 5、外部操作試運行（點動運行） D700 系列沒有專門的點動端“JOG” ，通過對 Pr.178182 參數(shù)設(shè)置，定義 STF、STR、RL、RM、RH 之一為點動運行選擇端。 設(shè)置 Pr.182 為 5，定義 RH 為“JOG” 。外部操作點動運行接線如下圖。 6、外部操作連續(xù)運行 啟動指令由 STF 或 STR 發(fā)出，頻率由電位器設(shè)定。接線如下圖。 實驗三實驗三 變頻器組合運行的操作變頻器組合運行的操作 一實驗?zāi)康囊粚嶒災(zāi)康?1、掌握變頻器運行的兩種組合操作模式。 2、掌握變頻器運行組合操作的接線、參數(shù)設(shè)置及調(diào)試運行步驟。 二實驗內(nèi)容二實驗內(nèi)容 變頻器運行的組合操作是應(yīng)用面板鍵盤和外部接線開關(guān)共同操作變頻器運行的一 種方法。其特征是面板上的“PU”燈和“EXT”燈同時發(fā)亮，通過預(yù)置 Pr.79 的值，可以選 擇組合操作模式。當預(yù)置 Pr.79=3 時，選擇組合操作模式 1；當預(yù)置 Pr.79=4 時，選 擇組合操作模式 2。 1、組合操作模式 1 當預(yù)置 Pr.79=3 時，選擇組合操作模式 1，其含義為：運行頻率由面板鍵盤給定， 啟動信號由外部開關(guān)控制。不接受外部的頻率設(shè)定信號和 PU 的正、反轉(zhuǎn)、停止鍵的 控制。這種模式的控制回路接線圖如下圖所示。 2、組合操作模式 2 當預(yù)置 Pr.79=4 時，選擇組合操作模式 2，其含義為：啟動信號由 PU 控制，運行 頻率由外部外部電位器調(diào)節(jié)。這種模式的控制回路接線圖如下圖所示。 實驗四實驗四 變頻器多檔速度運行的操作變頻器多檔速度運行的操作 一實驗?zāi)康囊粚嶒災(zāi)康?1、掌握變頻器多檔速度運行的各參數(shù)的設(shè)定方法。 2、掌握變頻器多檔速度運行的外部接線。 3、理解多檔速度各參數(shù)的意義。 二二實實驗驗內(nèi)內(nèi)容容 在實際生產(chǎn)中，有很多生產(chǎn)機械正反轉(zhuǎn)的運行速度需要經(jīng)常改變，變頻器如何對 這種生產(chǎn)機械特性進行運行控制呢？基本的方法是利用“參數(shù)預(yù)置”功能將多種運行速度 （頻率）先行設(shè)定（FR-D700 三菱變頻器最多可以設(shè)置 15 種） ，運行時由變頻器的控 制端子進行切換，得到不同的運行速度。多檔速度控制必須在外部運行模式下才有效。 1、7 檔速度運行 控制端子接線圖如下圖所示。 控制端子狀態(tài)組合與電動機運行速度的關(guān)系如下圖所示。 參數(shù)預(yù)置：7 檔速度運行要設(shè)置的參數(shù)號有 Pr.4Pr.6、Pr.24Pr27，與運行頻 率對應(yīng)關(guān)系的見下表。 導(dǎo)通的輸入 端子 RHRMRLRM、RLRH、RLRH、RM RH、RM、 RL 參數(shù)號Pr.4Pr.5Pr.6Pr.24Pr.25Pr.26Pr.27 設(shè)定值f 1f 2f 3f 4f 5f 6f 7 操作步驟： 2、15 檔速度運行 控制端子接線圖如下圖所示。 注：REX 信號輸入所使用的端子，請通過將 Pr.178Pr.182（輸入端子功能選擇） 設(shè)定為 “8”來分配功能。上圖將 STR 當作 REX，即設(shè)置 Pr.179=8。 控制端子狀態(tài)組合與電動機運行速度的關(guān)系如下圖所示。 參數(shù)預(yù)置：在前面 7 檔速度基礎(chǔ)上，再設(shè)定下面 8 種速度，就變成 15 種速度運行。 參數(shù)號Pr.232Pr.233 Pr.234 Pr.235 Pr.236 Pr.237 Pr.238 Pr.239 設(shè)定值f8f9f10f11f12f13f14f15 操作步驟同上。 實驗五實驗五 變頻器的變頻器的 PID 控制運行操作控制運行操作 一實驗?zāi)康囊粚嶒災(zāi)康?1、掌握變頻器運行 PID 控制運行的參數(shù)設(shè)定方法。 2、掌握變頻器運行 PID 控制運行的接線方法。 3、理解 PID 控制的原理。 二二實實驗驗內(nèi)內(nèi)容容 PID 控制，是使控制系統(tǒng)的被控量在各種情況下，都能夠迅速而準確地?zé)o限接近 控制目標的一種手段。具體地說，是隨時將傳感器測量的實際信號（稱為反饋信號） 與被控量的目標信號相比較，以判斷是否已經(jīng)到達預(yù)定的控制目標。如尚未達到，則 根據(jù)兩者的差值進行調(diào)整，直到達到預(yù)定的控制目標為止。 無需借助其他器件，變頻器本身能實現(xiàn)流量、風(fēng)量和壓力等參數(shù)的 PID 控制。 PID 控制基本構(gòu)成如下圖所示。 圖中 KP 為比例增益，對執(zhí)行量的瞬間變化有很大影響；Ti 為積分時間常數(shù)，該 時間越小，達到目標值就越快，但也容易引起振蕩，積分作用一般使輸出響應(yīng)滯后； Td 為微分時間常數(shù)，該時間越大，反饋的微小變化就越會引起較大的響應(yīng)，微分作用 一般使輸出響應(yīng)超前。 1、標定檢測轉(zhuǎn)換裝置的輸入輸出關(guān)系 PID 調(diào)節(jié)是針對偏差進行的，偏差是給定值與反饋值（測量值）的差，而不是給定 值與控制目標值的差。如果檢測轉(zhuǎn)換裝置的輸入輸出是嚴格的線性關(guān)系，只要經(jīng)過簡單 的換算就可以根據(jù)需要設(shè)定給定值，但很多情況下，兩者之間是非線性的或者是近似線 性，就必須先測定它們的關(guān)系。 實驗中，控制目標是電動機的轉(zhuǎn)速，電動機額度轉(zhuǎn)速為1400rpm，檢測轉(zhuǎn)換裝置是 光碼盤及信號轉(zhuǎn)換電路，輸出信號為010V。 轉(zhuǎn)速 (rpm) 100150200250300350400450500550 輸出(V) 轉(zhuǎn)速 (rpm) 600700800900100011001200130014001500 輸出(V) 2、PID 控制接線圖 3、參數(shù)設(shè)置 參數(shù)預(yù)設(shè)值說 明 18214選擇變頻器的RH 端子為 PID 控制端子 12820PID 負作用控制 2672端子 4 輸入 010V 12950PID 比例帶（50%） 1301PID 積分時間（1s） 1349999PID 微分時間，9999 表示無微分作用 1319999 不設(shè)定 PID 上限 1329999 不設(shè)定 PID 下限 C60端子 4 輸入無偏置 133待設(shè)PID 動作目標設(shè)定 4、操作 1）根據(jù)檢測轉(zhuǎn)換裝置的輸入輸出關(guān)系，設(shè)定 Pr.133 參數(shù)。例如，轉(zhuǎn)速為500rpm 時，測速裝置輸出3.1V，則設(shè)定 Pr.133=31%。分別對應(yīng)轉(zhuǎn)速 400、800、和 1200rpm 設(shè)定 Pr.133 參數(shù)，合上RH 開關(guān)和 STF 開關(guān)，變頻器 PID 控制轉(zhuǎn)速運行，記錄電動機 的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。 Pr.13 3 期望的轉(zhuǎn)速(rpm)實際轉(zhuǎn)速(rpm)去除積分作用后實際轉(zhuǎn)速(rpm) 400 800 1200 2）將 Pr.130 設(shè)置為 9999，即去除積分作用，測量轉(zhuǎn)速，記錄于上表。 3）設(shè)置 Pr.133=9999，端子 2 輸入電壓為目標值。端子2 輸入電壓為05V，對 應(yīng)于反饋值010V，如果忽略變頻器的誤差，當端子2 給定值為 2V 時，控制目標是 反饋值為 4V 時的轉(zhuǎn)速。分別對應(yīng)轉(zhuǎn)速400、800、和 1200rpm 設(shè)定端子 2 給定，合上 RH 開關(guān)和 STF 開關(guān)，變頻器PID 控制轉(zhuǎn)速運行，記錄電動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。 端子 2 給定(V)期望的轉(zhuǎn)速(rpm)實際轉(zhuǎn)速(rpm)去除積分作用后實際轉(zhuǎn)速(rpm) 400 800 1200 4）將 Pr.130 設(shè)置為 9999，即去除積分作用，測量轉(zhuǎn)速，記錄于上表。 5）修改 PID 參數(shù)，觀察電動機轉(zhuǎn)速的動態(tài)變化。 5、分析和總結(jié) 自行分析和總結(jié)，寫入實驗報告。 6、思考 1）通過變頻器能控制哪些量？ 2）如何控制電動機的轉(zhuǎn)速？ 3）如何構(gòu)成轉(zhuǎn)速閉環(huán)PID 控制系統(tǒng)？ 4）反饋信號是什么？ 5）如何設(shè)置給定值？ 實驗六實驗六 PLC 與變頻器組合的控制操作與變頻器組合的控制操作 一實驗?zāi)康囊粚嶒災(zāi)康?1、掌握 PLC 與變頻器的連接方法。 2、掌握 PLC 和變頻器組合控制電動機運轉(zhuǎn)的方法。 3、鞏固 PLC 控制程序的編制方法。 二二實實驗驗內(nèi)內(nèi)容容 變頻器單獨使用，只能對電動機作一些簡單的控制。 PLC 作為傳統(tǒng)繼電器的替代產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。由于PLC 可 以用軟件來改變控制過程，并有體積小，組裝靈活，編程簡單，抗干擾能力強及可靠性 高等特點，特別適用于惡劣環(huán)境下運行。 當利用變頻器構(gòu)成自動控制系統(tǒng)進行控制時，很多情況下是采用PLC 和變頻器相 配合使用，完成各種復(fù)雜的自動控制。 變頻器接受外部信號有3 中方式：開關(guān)信號輸入、模擬量輸入和通信接口輸入，而 PLC 也有這 3 種方式的輸出，且兩者互相匹配，因此通過適當?shù)逆溄?，配以相?yīng)的軟 件，就可以通過PLC 對變頻器進行靈活的控制。 1、控制要求 PLC 控制變頻器，使電動機按下圖的運行曲線運行。 2、PLC 與變頻器的連接 要控制電動機自動實現(xiàn)上圖所示的運轉(zhuǎn)，有多種方法： 1）變頻器程序控制；2） PLC 控制變頻器多檔速度組合運行；3）PLC 輸出模擬量作為變頻器的頻率給定。作為 練習(xí)的實例，選用第2 種方法。PLC 與變頻器的控制線路連接參考下圖。 3、變頻器的參數(shù)設(shè)置 運行曲線有五種頻率，因此變頻器采用多檔速度運行方式，參數(shù)設(shè)置如下表。 參數(shù)設(shè)置值說明 Pr.792外部