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1、第2章变频器的基本操作与控制,2. 1变频器的面板操作与运行 2. 2变频器的外部运行操作 2. 3变频器的模拟f占号操作控制 2. 4变频器的多段速运行操作 2. 5变频器的PID控制运行操作,2. 1变频器的面板操作与运行,任务目的 (1)熟悉变频器的面板操作方法。 (2)熟练变频器的功能参数设置。 (3)熟练掌握变频器的正反转、点动、频率调节方法。 任务引入 变频器MM440系列(MicroMasler440)是德国西门子公司广泛应用于工业场合的多功能标准变频器。它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。对于变频器的应用
2、，首先熟悉变频器的面板操作，以及根据实际应用，对变频器的各种功能参数进行设置。,下一页,返回,2. 1变频器的面板操作与运行,相关知识点一、变频器面板的操作 利用变频器的操作面板和相关参数设置，即可实现对变频器的某些基本操作如正反转、点动等运行。变频器面板的介绍及按键功能说明详见本书1. 4变频器的调试，具体参数号和相应功能参照系统手册。二、基本操作面板修改设置参数的方法 MM440在缺省设置时，用BOP控制电动机的功能是被禁止的。如果要用BOP进行控制，参数P0700应设置为1，参数P1000也应设置为1。用基本操作面板(BOP)可以修改任何一个参数。修改参数的数值时，BOP有时会显示“ b
3、usy”，表明变频器正忙于处理优先级更高的任务。下面就以设置P1000 = 1的过程为例，介绍通过基本操作面板(BOP)修改设置参数的流程，见表2-l。,上一页,下一页,返回,2. 1变频器的面板操作与运行,任务训练一、训练内容通过变频器操作面板对电动机的启动、正反转、点动、调速控制。二、训练工具、材料和设备 西门子MM440变频器、小型三相异步电动机、电气控制柜、电工工具一套、连接导线若干等。三、操作方法和步骤 1.按要求接线 系统接线如图2-1所示，检查电路正确无误后，合上主电源开关QS。,上一页,下一页,返回,2. 1变频器的面板操作与运行,2.参数设置 (1)设定P0010 = 30和
4、P0970=1，按下P键，开始复位，复位过程大约3min，这样就可保证变频器的参数恢复到工厂默认值。 (2)设置电动机参数，为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机参数。电动机参数设置见表2-2。电动机参数设定完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。(3)设置面板操作控制参数，见表2-3。,上一页,下一页,返回,2. 1变频器的面板操作与运行,3.变频器运行操作 (1)变频器启动:在变频器的前操作面板上按运行键 ，变频器将驱动电动机升速，并运行在由P1040所设定的20 Hz频率对应的560r/min的转速上。 (2)正反转及加减速运行:电动机的转速(运行频率)及旋转方
5、向可直接通过按前操作面板上的增加键/减少键( )来改变。 (3)点动运行:按下变频器前操作面板上的点动键 ，则变频器驱动电动机升速，并运行在由P1058所设置的正向点动10 Hz频率值上。当松开变频器前错做面板上的点动键，则变频器将驱动电动机降速至零。这时，如果按下变频器前操作面板上的换向键，在重复上述的点动运行操作，电动机可在变频器的驱动下反向点动运行。,上一页,下一页,返回,2. 1变频器的面板操作与运行,(4)电动机停车:在变频器的前操作面板上按停止键 ，则变频器将驱动电动机降速至零。四、成绩评价表成绩评价见表2-4。五、巩固练习1.怎样利用变频器操作面板对电动机进行预定时间的启动和停止
6、?2.怎样设置变频器的最大和最小运行频率?,上一页,返回,2. 2变频器的外部运行操作,任务目的 (1)掌握MM440变频器基本参数的输入方法。 (2)掌握MM440变频器输入端子的操作控制方式。 (3)熟练掌握MM440变频器的运行操作过程。 任务引入 变频器在实际使用中，电动机经常要根据各类机械的某种状态进行正转、反转、点动等运行，变频器的给定频率信号、电动机的启动信号等都是通过变频器控制端子给出，即变频器的外部运行操作，大大提高了生产过程的自动化程度。下面就来学习变频器的外部运行操作的相关知识。,下一页,返回,2. 2变频器的外部运行操作,相关知识点一、MM440变频器的数字输入端口MM
7、440变频器有六个数字输入端口，具体如图2-3所示。二、数字输入端口功能 MM440变频器的六个数字输入端口(DIN1DING)，即端口“5”;“6”;“7”; “8”; “16”和“17”，每一个数字输入端口功能很多，用户可根据需要进行设置。参数号P0701P0706为与端口数字输入1功能至数字输入6功能，每一个数字输入功能设置参数值范围均为099，出厂默认值均为1。以下列出其中几个常用的参数值，各数值的具体含义见表2-5。,上一页,下一页,返回,2. 2变频器的外部运行操作,任务训练一、训练内容用自锁按钮SB1和SB2，外部线路控制MM440变频器的运行，实现电动机正转和反转控制。其中端口
8、“5 ( DINT)设为正转控制，端口“6DIN1)设为反转控制。对应的功能分别由P0701和P0702的参数值设置。二、训练工具、材料和设备 西门子MM440变频器一台、三相异步电动机一台、断路器一个、熔断器三个、自锁按钮二个、导线若干、通用电工工具一套等。,上一页,下一页,返回,2. 2变频器的外部运行操作,三、操作方法和步骤1.按要求接线变频器外部运行操作接线图如图2-3所示。 2.参数设置 接通断路器QS，在变频器在通电的情况下，完成相关参数设置，具体设置见表2-6。 3.变频器运行操作 1)正向运行:当按下带锁按钮SB1时，变频器数字端口“5”为ON，电动机按P1120所设置的55斜
9、坡上升时间正向启动运行，经55后稳定运行在560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20 Hz对应。放开按钮SB1，变频器数字端口“5”为OFF，电动机按P1121所设置的55斜坡下降时间停止运行。,上一页,下一页,返回,2. 2变频器的外部运行操作,2)反向运行:当按下带锁按钮SB2时，变频器数字端口“6”为ON，电动机按P1120所设置的55斜坡上升时间正向启动运行，经55后稳定运行在560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20 Hz对应。放开按钮SB2，变频器数字端口“6”为()FF，电动机按P1121所设置的55斜坡下降时间停止运行。 3)电动机的点动运行 (1)
10、正向点动运行:当按下带锁按钮SB3时，变频器数字端口“7”为ON,电动机按P1060所设置的55点动斜坡上升时间正向启动运行，经55后稳定运行在280r/tnin的转速上，此转速与P1058所设置的lOHz对应。放开按钮SB3，变频器数字端口“7”为()FF，电动机按P1061所设置的55点动斜坡下降时间停止运行。,上一页,下一页,返回,2. 2变频器的外部运行操作,(2)反向点动运行:当按下带锁按钮SB4时，变频器数字端口“8为ON电动机按P1060所设置的55点动斜坡上升时间正向启动运行，经55后稳定运行在280r/min的转速上，此转速与P1059所设置的10Hz对应。放开按钮SB4，变
11、频器数字端口“8”为()FF，电动机按P1061所设置的55点动斜坡下降时间停止运行。 4)电动机的速度调节 分别更改P1040, P1058和P1059的值，按上步操作过程，就可以改变电动机正常运行速度和正、反向点动运行速度。,上一页,下一页,返回,2. 2变频器的外部运行操作,5)电动机实际转速测定 电动机运行过程中，利用激光测速仪或者转速测试表，可以直接测量电动机实际运行速度，当电动机处在空载、轻载或者重载时，实际运行速度会根据负载的轻重略有变化。四、成绩评价表成绩评价见表2-7。,上一页,下一页,返回,2. 2变频器的外部运行操作,五、巩固练习 1.电动机正转运行控制，要求稳定运行频率
12、为40 Hz, DIN3端口设为在正转控制。画出变频器外部接线图，并进行参数设置、操作调试。 2.利用变频器外部端子实现电动机正转、反转和点动的功能，电动机加减速时间为4s，点动频率为10 Hz。DINS端口设为正转控制，DING端口设为反转控制，进行参数设置、操作调试。,上一页,返回,2. 3变频器的模拟f占号操作控制,任务目的 (1)掌握MM440变频器的模拟信号控制; (2)掌握MM440变频器基本参数的输入方法; (3)熟练掌握MM440变频器的运行操作过程。 任务引入 MM440变频器可以通过六个数字输入端口对电动机进行正反转运行、正反转点动运行方向控制。可通过基本操作板，按频率调节
13、按键可增加和减少输出频率，从而设置正反向转速的大小。也可以由模拟输入端控制电动机转速的大小。本任务的目的就是通过模拟输入端的模拟量控制电动机转速的大小。,下一页,返回,2. 3变频器的模拟f占号操作控制,相关知识点 MM440变频器的“1; +2;输出端为用户的给定单元提供了一个高精度的+ 10V直流稳压电源。可利用转速调节电位器串联在电路中，调节电位器，改变输入端口AIN1+给定的模拟输入电压，变频器的输入量将紧紧跟踪给定量的变化，从而平滑无极地调节电动机转速的大小。 MM440变频器为用户提供了两对模拟输入端口，即端口“3 , 4”和端口10, 11，通过设置P0701的参数值，使数字输入
14、“5”端口具有正转控制功能;通过设置P0702的参数值，使数字输入“6”端口具有反转控制功能;模拟输入“3 , 4”端口外接电位器，通过“3”端口输入大小可调的模拟电压信号，控制电动机转速的大小。即由数字输入端控制电动机转速的方向，由模拟输入端控制转速的大小。,上一页,下一页,返回,2. 3变频器的模拟f占号操作控制,任务训练一、训练内容 用自锁按钮SB1控制实现电动机起停功能，由模拟输入端控制电动机转速的大小。二、训练工具、材料和设备 西门子MM440变频器一台、三相异步电动机、电位器一个、断路器一个、熔断器三个、自锁按钮二个、通用电工工具一套、导线若干等。三、操作方法和步骤1.按要求接线变
15、频器模拟信号控制接线如图2-4所示。检查电路正确无误后，合上主电源开关QS。,上一页,下一页,返回,2. 3变频器的模拟f占号操作控制,2.参数设置 (1)恢复变频器工厂默认值，设定P0010 = 30和P0970=1，按下P键，开始复位。 (2)设置电动机参数，电动机参数设置见表2-8。电动机参数设置完成后，设P0010 = 0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。(3)模拟信号操作控制参数，模拟信号操作控制参数设置见表2-9。,上一页,下一页,返回,2. 3变频器的模拟f占号操作控制,3.变频器运行操作 (1)电动机正转与调速。 按下电动机正转自锁按钮SB1，数字输入端口DINI为“ON，
16、电动机正转运行，转速由外接电位器RP1来控制，模拟电压信号在。-10V之间变化，对应变频器的频率在050 Hz之间变化，对应电动机的转速在01500r/tnin之间变化。当松开带锁按钮SB1时，电动机停止运转。 (2)电动机反转与调速。 按下电动机反转自锁按钮SB2，数字输入端口DIN2为“ON，电动机反转运行，与电动机正转相同，反转转速的大小仍由外接电位器来调节。当松开带锁按钮SB2时，电动机停止运转。,上一页,下一页,返回,2. 3变频器的模拟f占号操作控制,四、成绩评价表成绩评价见表2-10。五、巩固练习 通过模拟输入端口“10 , 11，利用外部接人的电位器，控制电动机转速的大小。连接
17、线路，设置端口功能参数值。,上一页,返回,2. 4变频器的多段速运行操作,任务目的 (1)掌握变频器的多段速频率控制方式。 (2)熟练掌握变频器的多段速运行操作过程。 任务引入 由于现场工艺上的要求，很多生产机械在不同的转速下运行。为方便这种负载，大多数变频器提供了多挡频率控制功能。用户可以通过几个开关的通、断组合来选择不同的运行频率，实现不同转速下运行的目的。,下一页,返回,2. 4变频器的多段速运行操作,相关知识点 MM440变频器的多段速控制功能及参数设置 多段速功能，也称作固定频率，就是设置参数P1000=3的条件下，用开关量端子选择固定频率的组合，实现电机多段速度运行。可通过如下三种
18、方法实现。 1.直接选择(P0701-P0706=15) 在这种操作方式下，一个数字输入选择一个固定频率，端子与参数设置对应见表2-10。2.直接选择+ON命令(P0701-P0706=16)在这种操作方式下，数字量输入既选择固定频率(见表2-10)，又具备启动功能。,上一页,下一页,返回,2. 4变频器的多段速运行操作,3.二进制编码选择+ON命令(P0701一P0704=17) MM440变频器的六个数字输入端口(DIN1DIN6)，通过P0701-P0706设置实现多频段控制。每一频段的频率分别由P1001-P1015参数设置，最多可实现15频段控制，各个固定频率的数值选择见表2 -11
19、。在多频段控制中，电动机的转速方向是由P1001P1015参数所设置的频率正负决定的。六个数字输入端口，哪一个作为电动机运行、停止控制，哪些作为多段频率控制，可以由用户任意确定，一旦确定了某一数字输入端口的控制功能，其内部的参数设置值必须与端口的控制功能相对应。,上一页,下一页,返回,2. 4变频器的多段速运行操作,任务训练一、训练内容实现三段固定频率控制，连接线路，设置功能参数，操作三段固定速度。二、训练工具、材料和设备西门子MM440变频器一台、三相异步电动机一台、断路器一个、熔断器三个、自锁按钮四个、导线若干、通用电工工具一套等。三、操作方法和步骤1.按要求接线按图2-5连接电路，检查线
20、路正确后，合上变频器电源空气开关QS。,上一页,下一页,返回,2. 4变频器的多段速运行操作,2.参数设置 (1)恢复变频器工厂缺省值，设定P0010 = 30 , P0970 = 1。按下“P键变频器开始复位到工厂缺省值。 (2)设置电动机参数，见表2-12。电动机参数设置完成后，设P0010 = 0变频器当前处于准备状态，可正常运行。(3)设置变频器三段固定频率控制参数，见表2-13。 3.变频器运行操作 当按下带按锁SB1时，数字输入端口“7”为“ON，允许电动机运行。 (1)第1频段控制。当SB1按钮开关接通、SB2按钮开关断开时，变频器数字输入端口“5”为“ON”，端口“6”为“OF
21、F”，变频器工作在由P1001参数所设定的频率为20 Hz的第1频段上。,上一页,下一页,返回,2. 4变频器的多段速运行操作,(2)第2频段控制。当SB1按钮开关断开，SB2按钮开关接通时，变频器数字输入端口“5”为“OFF, 6”为“ON，变频器工作在由P1002参数所设定的频率为30 Hz的第2频段上。 (3)第3频段控制。当按钮SB1, SB2都接通时，变频器数字输入端口5; 6”均为“ON，变频器工作在由P1003参数所设定的频率为50 Hz的第3频段上。 (4)电动机停车。当SB1, SB2按钮开关都断开时，变频器数字输入端口5; 6”均为“OFF，电动机停止运行。或在电动机正常运
22、行的任何频段，将SB3断开使数字输入端口“7”为“OFF，电动机也能停止运行。,上一页,下一页,返回,2. 4变频器的多段速运行操作,注意:三个频段的频率值可根据用户要求P1001, P1002和P1003参数来修改。当电动机需要反向运行时，只要将向对应频段的频率值设定为负就可以实现。四、成绩评价表成绩评价见表2-14。,上一页,下一页,返回,2. 4变频器的多段速运行操作,五、巩固练习 用自锁按钮控制变频器实现电动机12段速频率运转。10段速设置分别为:第1段输出频率为5Hz;第2段输出频率为10Hz;第3段输出频率为15Hz;第4段输出频率为-15Hz;第5段输出频率为-5Hz;第6段输出
23、频率为-20Hz;第7段输出频率为25Hz;第8段输出频率为40 Hz ;第9段输出频率为50 Hz ;第10段输出频率为30 Hz ;第11段输出频率为-30 Hz ;第12段输出频率为60 Hz。画出变频器外部接线图，写出参数设置。,上一页,返回,2. 5变频器的PID控制运行操作,任务目标 (I)掌握面板设定目标值的接线方法及参数设置。 (2)掌握端子设定多个目标值的接线方法及参数设置。 (3)熟悉P, I, D参数调试方法。 任务引入 在生产实际中，拖动系统的运行速度需要平稳，而负载在运行中不可避免受到一些不可预见的干扰，系统的运行速度将失去平衡，出现震荡，和设定值存在偏差。对该偏差值
24、，经过变频器的P, I, D调节，可以迅速、准确地消除拖动系统的偏差，恢复到给定值。,下一页,返回,2. 5变频器的PID控制运行操作,相关知识 PI D控制是闭环控制中的一种常见形式。反馈信号取自拖动系统的输出端，当输出量偏离所要求的给定值时，反馈信号成比例变化。在输入端，给定信号与反馈信号相比较，存在一个偏差值。对该偏差值，经过P, I, D调节，变频器通过改变输出频率，迅速、准确地消除拖动系统的偏差，恢复到给定值，振荡和误差都比较小，适用于压力、温度、流量控制等。 MM440变频器内部有PID调节器。利用MM440变频器很方便构成PI D闭环控制，MM440变频器PID控制原理简图如图2
25、 -6所示。PID给定源和反馈源分别见表2-15、表2-16。,上一页,下一页,返回,2. 5变频器的PID控制运行操作,任务训练一、训练内容实现面板设定目标值的PID控制运行。二、训练工具、材料和设备 西门子MM440变频器一台、三相异步电动机一台、压力传感器一个(420mA)、断路器一个、熔断器三个、自锁按钮、导线若干、通用电工工具一套等)三、操作方法和步骤 1.按要求接线 图2 -7为面板设定目标值时PID控制端子接线图，模拟输入端AIN2接人反馈信号(020mA)，数字量输入端DIN1接人的带锁按钮SB1控制变频器的启/停，给定目标值由BOP面板( )键设定。,上一页,下一页,返回,2
26、. 5变频器的PID控制运行操作,2.参数设置 (1)参数复位。恢复变频器工厂默认值，设定P0010 = 30和P0970 =1，按下P键，开始复位，复位过程大约为3s，这样就保证了变频器的参数恢复到工厂默认值。 (2)设置电动机参数，见表2 -17。电动机参数设置完成后，设P0010 = 0 ,变频器当前处于准备状态，可正常运行。(3)控制参数，见表2-18。(4)设置目标参数，见表2-19。 当P2232 = 0允许反向时，可以用面板BO P键盘上的(甲)键设定P2240值为负值。(5)设置反馈参数，见表2-20。,上一页,下一页,返回,2. 5变频器的PID控制运行操作,(6)设置PID
27、参数，见表2-21。 3.变频器运行操作 (1)按下带锁按钮SB1时，变频器数字输入端DIN1为“ON，变频器启动电动机。当反馈的电流信号发生改变时，将会引起电动机速度发生变化。 若反馈的电流信号小于目标值12 mA(即P2240值)，变频器将驱动电动机升速;电动机速度上升又会引起反馈的电流信号变大。当反馈的电流信号大于目标值12mA时，变频器又将驱动电动机降速，从而又使反馈的电流信号变小;当反馈的电流信号小于目标值12 mA时，变频器又将驱动电动机升速。如此反复，能使变频器达到一种动态平衡状态，变频器将驱动电动机以一个动态稳定的速度,上一页,下一页,返回,2. 5变频器的PID控制运行操作,
28、(2)如果需要，则目标设定值(P2240值)可直接通过按操作面板上的( )键来改变。当设置P2231 = 1时，由( )键改变了的目标设定值将被保存在内存中。 (3)放开带锁按钮SB1，数字输入端DIN1为“OFF，电动机停止运行。四、成绩评价表成绩评价如表2-22所示。五、巩固练习1.通过调节不同的P, I, D参数，实现变频器的PID控制。2.引人实际系统的传感器检测信号，调节设定值，观察变频器的运行情况。,上一页,返回,表2-1基本操作面板(BOP)修改设置参数流程,返回,图2-1变频调速系统电气图,返回,表2-2电动机参数设置,返回,表2-3面板基本操作控制参数,返回,表2-4成绩评价
29、表,返回,图2-3 MM440变频器的数字输入端口,返回,表2-5 MM440数字输入端口功能设置表,返回,图2-3外部运行操作接线图,返回,表2-6变频器参数设置,返回,表2-7成绩评价表,返回,图2-4 MM440变频器模拟f言号控制接线图,返回,表2-8电动机参数设置,返回,表2-9模拟信号操作控制参数,返回,表2-10成绩评价表,返回,表2-10端子与参数设置对应表,返回,表2-11固定频率选择对应表,返回,图2-5二段固定频率控制接线图,返回,表2-12电动机参数设置,返回,表2-13变频器三段固定频率控制参数设置,返回,表2-14成绩评价表,返回,图2-6 MM440变频器PID控制原理简图,返回,表2-15 MM440 PID给定源,返回,表2-16 MM440 PID反馈源,返回,图2-7面板设定目标值的PID控制端子按线图,返回,表2-17电动机参数设置,返回,表2-18控制参数表,返回,表2-19目标参数表,返回,表2-20反馈参数表,返回,表2-21 PID参数表,返回,表2-22成绩评价表,返回,
