變頻器頻率給定方式的學(xué)習(xí)資料.doc

變頻器培訓(xùn)知識(shí) 變頻器頻率給定方式的學(xué)習(xí)資料內(nèi)容來源于/%C5%C9%BF%CB%D6%B1%C1%F7%B5%F7%CB%D9%C6%F7/blog/item/66fec8f7471f98b2a50f5254.html在使用一臺(tái)變頻器的時(shí)候，目的是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。如何調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率呢？關(guān)鍵是必須首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:操作器鍵盤給定、接點(diǎn)信號(hào)給定、模擬信號(hào)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。2操作器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。操作器鍵盤給定的最大優(yōu)點(diǎn)就是簡單、方便、醒目（可選配led數(shù)碼顯示和中文lcd液晶顯示），同時(shí)又兼具監(jiān)視功能，即能夠?qū)⒆冾l器運(yùn)行時(shí)的電流、電壓、實(shí)際轉(zhuǎn)速、母線電壓等實(shí)時(shí)顯示出來。如果選擇鍵盤數(shù)字鍵或上升下降鍵給定，則由于是數(shù)字量給定，精度和分辨率非常高，其中精度可達(dá)最高頻率0.01%、分辨率為0.01hz。如果選擇操作器上的電位器給定，則屬于模擬量給定，精度稍低，但由于無需像外置電位器的模擬量輸入那樣另外接線，實(shí)用性非常高。變頻器的操作器鍵盤通?？梢匀∠禄蛘吡硗膺x配，再通過延長線安置在用戶操作和使用方便的地方。一般情況下，延長線可以在5m以下選用，對(duì)于距離較遠(yuǎn)則不能簡單地加長延長線，而是必須需要使用遠(yuǎn)程操作器鍵盤。進(jìn)口變頻器的遠(yuǎn)程操作器連線示意。該遠(yuǎn)程操作器型號(hào)為tdo-rc02，與其變頻器td2000/2100系列操作器鍵盤的外觀、基本操作方法以及顯示風(fēng)格等基本一致。它是采用內(nèi)置rs-485通訊方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作控制的，工作電壓為直流24v，在距離只有幾十米的范圍內(nèi)可以采用變頻器內(nèi)部直流電源，若超過50m以上或者變頻器內(nèi)部直流電源另有他用，可以選用10w左右的標(biāo)準(zhǔn)直流24v電源。由于采用通訊方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作控制，所以該操作器的安裝距離可以在數(shù)百米范圍內(nèi)正常工作，并且通過采用不同的通訊地址對(duì)多達(dá)32臺(tái)變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)控操作。這些操作內(nèi)容包括正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、電動(dòng)運(yùn)行、停機(jī)、功能碼設(shè)置、功能碼參數(shù)查看、運(yùn)行參數(shù)查看、故障復(fù)位等。3接點(diǎn)信號(hào)給定接點(diǎn)信號(hào)給定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）。具體接線如圖2所示。注意以下幾點(diǎn):（1）多功能輸入端子需分別設(shè)置為up指令或down指令中的其中一個(gè)，不能重復(fù)設(shè)置，也不能只設(shè)置一個(gè)，更不能將up/down指令和保持加減速停止指令被同時(shí)分配。（2）端子的up/down速率必須被正確設(shè)置，速率單位為hz/s。有了正確的速率設(shè)置，即使up上升接點(diǎn)一直吸合，變頻器的頻率上升也不會(huì)一下子竄到最高輸出頻率，而是按照其上升速率上升。（3）是否斷電保持頻率功能必須設(shè)置，如設(shè)置為“斷電保持有效”時(shí)，當(dāng)變頻器電源切斷后頻率指令被記憶，接通電源運(yùn)行指令再次輸入時(shí)，變頻器自動(dòng)加速運(yùn)行到被記憶的頻率為止。如設(shè)置“斷電保持無效”時(shí)，當(dāng)變頻器電源切斷后頻率指令不被記憶，接通電源運(yùn)行指令再次輸入時(shí)，變頻器按參數(shù)數(shù)值不同運(yùn)行到某一固定頻率（0hz或其他，該參數(shù)依賴于變頻器的型號(hào)）。圖3為接點(diǎn)給定的時(shí)序示意圖。4模擬量給定4.1基本概念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。電流信號(hào)一般指020ma或420ma。電壓信號(hào)一般指010v、210v、010v、05v、15v、05v等。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。變頻器通常都會(huì)有2個(gè)及以上的模擬量端子（或擴(kuò)展模擬量端子），有些端子可以同時(shí)輸入電壓和電流信號(hào)（但必須通過跳線或短路塊進(jìn)行區(qū)分），因此對(duì)變頻器已經(jīng)選擇好模擬量給定方式后，還必須按照以下步驟進(jìn)行參數(shù)設(shè)置:（1）選擇模擬量給定的輸入通道;（2）選擇模擬量給定的電壓或者電流方式及其調(diào)節(jié)范圍，同時(shí)設(shè)置電壓/電流跳線，注意必須在斷電時(shí)進(jìn)行操作;（3）選擇模擬量端子多個(gè)通道之間的組合方式（疊加或者切換）;（4）選擇模擬量端子通道的濾波參數(shù)、增益參數(shù)、線性調(diào)整參數(shù)。4.2頻率給定曲線所謂頻率給定曲線，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)。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4（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。如果在某些變頻器運(yùn)行工況需要頻率與模擬量給定成反比關(guān)系的話，也可以定義首坐標(biāo)為（pmin，fmax）和尾坐標(biāo)（pmax，fmin）。這里須注意以下幾點(diǎn):（1）如果根據(jù)頻率給定曲線計(jì)算出來的設(shè)定頻率如果超出頻率上下限范圍的話，只能取頻率上下值，因此，頻率上下限值優(yōu)先考慮;（2）在一些變頻器參數(shù)定義中，模擬量給定信號(hào)p或設(shè)定頻率f是采用百分比賦值，其百分比的定義為模擬量給定百分比p%=p/pmax100和設(shè)定頻率百分比ff/fmax100;（3）在一些變頻器參數(shù)定義中，頻率給定曲線不是直接描述出來，而是通過最大頻率、偏置頻率和頻率增益表達(dá)。4.3模擬量給定的濾波和增益參數(shù)模擬量的濾波是為了保證變頻器獲得的電壓或電流信號(hào)能真實(shí)地反映實(shí)際值，消除干擾信號(hào)對(duì)頻率給定信號(hào)的影響。濾波的工作原理是數(shù)字信號(hào)處理，即數(shù)字濾波。濾波時(shí)間常數(shù)就是特指模擬量給定信號(hào)上升至穩(wěn)定值的63所需要的時(shí)間（單位為s）。濾波時(shí)間的長短必須根據(jù)不同的數(shù)學(xué)模型和工況進(jìn)行設(shè)置，濾波時(shí)間太短，當(dāng)變頻器顯示“給定頻率”時(shí)有可能不夠穩(wěn)定而呈閃爍狀;濾波時(shí)間太長，當(dāng)調(diào)節(jié)給定信號(hào)時(shí)，給定頻率跟隨給定信號(hào)的響應(yīng)速度會(huì)降低。一般而言，出于對(duì)抗干擾能力的考慮，需要增加濾波時(shí)間常數(shù);處于對(duì)響應(yīng)速度快的考慮，需要降低濾波時(shí)間常數(shù)。模擬量通道的增益參數(shù)與上面的頻率增益不一樣，后者主要是為定義頻率給定曲線的坐標(biāo)值，前者則是在頻率給定曲線既定的前提下，降低或者提高模擬量通道的電壓值或者電流值。4.4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，還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)（010v）時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、負(fù)信號(hào)（10v0）時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。如圖5所示，10v對(duì)應(yīng)的頻率值為fmax，10v對(duì)應(yīng)的頻率值為fmax。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)際上真正的0hz很難做到，且頻率值很不穩(wěn)定，在頻率0hz附近時(shí)，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)”狀。為了克服這個(gè)問題，預(yù)防反復(fù)切換現(xiàn)象，就定義在零速附近為死區(qū)。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。如圖中所示，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。模擬量的正反轉(zhuǎn)控制功能還有一種就是在模擬量非雙極性功能的情況下（也就是說電壓不為負(fù)的單極性模擬量）也可以實(shí)現(xiàn)，即定義在給定信號(hào)中間的任意值作為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的零界點(diǎn)（相當(dāng)于原點(diǎn)），高于原點(diǎn)以上的為正轉(zhuǎn)，低于原點(diǎn)以下的為反轉(zhuǎn)。同理，也可以相應(yīng)設(shè)置死區(qū)功能，實(shí)現(xiàn)死區(qū)跳躍。但是，在這種情況下，卻存在一個(gè)特殊的問題，即萬一給定信號(hào)因電路接觸問題或其他原因而丟失，則變頻器的輸入端得到的信號(hào)為0v，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)。十分明顯，在生產(chǎn)過程中，這種情況的出現(xiàn)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)有效的“零”功能。就是說，讓變頻器的實(shí)際最小給定信號(hào)不等于0，而當(dāng)給定信號(hào)等于0時(shí)，變頻器的輸出頻率則自動(dòng)降至0速。5脈沖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。不同的變頻器對(duì)于脈沖序列輸入都有不同的定義，以安川vs g7為例:脈沖頻率為032kkhz，低電平電壓為0.00.8v，高電平電壓為3.513.2v，占空比為3070。這里進(jìn)行舉例說明一下脈沖給定的參數(shù)設(shè)置?，F(xiàn)在有一個(gè)變頻系統(tǒng)，其需求如下:（1）使用端子輸入的脈沖信號(hào)來設(shè)置給定頻率;（2）輸入信號(hào)范圍為1khz20khz;（3）要求1 khz輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)設(shè)定頻率為50hz，20khz輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)設(shè)定頻率為5hz。根據(jù)上述要求，參數(shù)設(shè)置要點(diǎn)如下:（1）設(shè)置頻率給定方式為脈沖給定;（2）選擇多功能輸入端子為脈沖信號(hào)輸入（如脈沖信號(hào)端子固定則無需選擇，如安川vs g7的rp端子）;（3）設(shè)置脈沖最大輸入頻率為20khz;（4）定義頻率給定曲線首坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)值，即最小脈沖給定值的百分比為1 khz20 khz1005，以及最小脈沖數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率值50hz;（5）定義頻率給定曲線尾坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)值，即最大脈沖給定值的百分比為100，以及最大脈沖數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率值5hz。6通訊給定6.1基本概念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。上位機(jī)和變頻器之間傳輸數(shù)據(jù)的方式主要有兩種:（1）串行方式。它每次只傳送二進(jìn)制的一位，主要優(yōu)點(diǎn)是連線少，一般只有2根或3根，缺點(diǎn)是傳送速度較低;（2）并行方式。它每次可傳送一個(gè)完整的字符，傳送速度快，但所需的連線較多，一般需要8根或16根，成本相應(yīng)就高了許多。由于上位機(jī)與變頻器之間的距離一般不會(huì)太遠(yuǎn)，對(duì)傳輸速度的要求也不是很高，因此在通常情況下都采用串行傳輸方式。上位機(jī)和變頻器之間進(jìn)行通訊的主要方式也有兩種:（1）異步方式。每個(gè)字符前有一個(gè)起始位，表示該字符已經(jīng)開始;當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢后，設(shè)置一個(gè)奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行奇偶校驗(yàn);最后，又設(shè)置一個(gè)停止位，表示該字符已經(jīng)結(jié)束。異步傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是靈活性好，便于處理實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的串行數(shù)據(jù);缺點(diǎn)是傳輸速度較低。（2）同步方式。它可以同時(shí)傳輸一個(gè)包含許多個(gè)字符的“數(shù)據(jù)塊”，只需在每個(gè)數(shù)據(jù)塊前面設(shè)置通訊雙方共同規(guī)定的同步符號(hào)“syn字符1”和“syn字符2”即可。同步方式的優(yōu)點(diǎn)是不必要在每個(gè)字符的前后設(shè)置標(biāo)志符號(hào)（起始位和停止位），從而節(jié)省了時(shí)間，提高了傳輸速度;缺點(diǎn)是必須采用同步脈沖來協(xié)調(diào)，從而靈活性較差。上位機(jī)和變頻器之間的傳遞方法也有兩種:（1）全雙工方式。數(shù)據(jù)在上位機(jī)和變頻器之間的發(fā)送和接收可以同時(shí)進(jìn)行。（2）半雙工方式。每臺(tái)設(shè)備都只能做一件事情，或接收，或發(fā)送，而不能同時(shí)發(fā)送或接收。每次發(fā)送或接收時(shí)，都需要進(jìn)行發(fā)送和接收之間的換向。上位機(jī)和變頻器之間的傳輸速度通常用“波特率”來表示，其定義如下:每秒鐘傳送二進(jìn)制位的位數(shù)，單位是bit/s。6.2通訊參數(shù)設(shè)置只有設(shè)置正確的通訊參數(shù)才能確保上位機(jī)和變頻器之間的通訊正常，也才能保證通訊給定方式的準(zhǔn)確性。通訊參數(shù)一般包含以下幾個(gè)主要內(nèi)容:（1）波特率選擇。一般的變頻器通訊波特率可以選擇300bps、600bps、1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps等。（2）數(shù)據(jù)格式。常見的數(shù)據(jù)位包括一個(gè)起始位、八個(gè)數(shù)據(jù)位、一個(gè)停止位，校驗(yàn)位則可以分別設(shè)置位奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)和無校驗(yàn)三種。（3）接線方式。包括直接電纜連接rs-232/rs-485和調(diào)制解調(diào)器modem（rs-232），其中設(shè)置為調(diào)制解調(diào)器modem（rs-232）時(shí)，每當(dāng)變頻器上電時(shí)，將通過變頻器的通訊口（rs-232）對(duì)調(diào)制解調(diào)器modem做一次初始化操作，以便調(diào)制解調(diào)器在接收到電話線路3次振鈴后自動(dòng)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)由撥號(hào)線路組成的遠(yuǎn)程控制線路。（4）通訊地址。用來標(biāo)志變頻器本體的地址，其中有一個(gè)為廣播地址，可以接受和執(zhí)行上位機(jī)的廣播命令，而不會(huì)應(yīng)答上位機(jī)。（5）通訊超時(shí)檢出時(shí)間。當(dāng)通訊口信號(hào)消失后，其持續(xù)時(shí)間超過通訊超時(shí)設(shè)置后，變頻器即判斷為通訊故障。（6）變頻器應(yīng)答延時(shí)。它指變頻器通訊口在接收并解釋執(zhí)行上位機(jī)發(fā)送過來的命令后，直到返回應(yīng)答幀給上位機(jī)所需要的延遲時(shí)間。6.3通訊故障及處理通訊超時(shí)故障檢出后，變頻器將按照預(yù)先設(shè)置的動(dòng)作模式進(jìn)行操作。常見的動(dòng)作模式有故障跳閘并停機(jī)、報(bào)警并維持現(xiàn)有頻率運(yùn)行、報(bào)警并按限定頻率運(yùn)行。7給定方式的疊加7.1基本