变频器操作与工程项目应用 邓其贵 第二章PPT课件

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 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 busy 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20Hz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10Hz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 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MM440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 DIN1 DING 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P0701 P0706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0 99 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 5 DINT 设为正转控制 端口 6 DIN1 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20Hz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20Hz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 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 要求稳定运行频率为40Hz 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10Hz 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 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 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0 50Hz之间变化 对应电动机的转速在0 1500r 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 DIN1 DIN6 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 在多频段控制中 电动机的转速方向是由P1001 P1015参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 OFF 变频器工作在由P1001参数所设定的频率为20Hz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30Hz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50Hz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段输出频率为 20Hz 第7段输出频率为25Hz 第8段输出频率为40Hz 第9段输出频率为50Hz 第10段输出频率为30Hz 第11段输出频率为 30Hz 第12段输出频率为60Hz 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 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PID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PID闭环控制 MM440变频器PID控制原理简图如图2 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 4 20mA 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 0 20mA 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 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BOP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12mA 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12mA时 变频器又将驱动电动