1、高级维修电工三级变频器部分高级维修电工(三级)变频器部分 四、变频器简介变频器(Variable-frequency Drive,VFD)是由计算机控制电力电子器件、将工频交流电变为频率和电压任意可调的三相交流电的电器设备,用以驱动交流异步(同步)电动机进行变频调速。变频器的出现,使交流电动机的调速变得和直流电动机一样方便,并且在许多方面显得比直流调速更有优势,它可由计算机直接联网控制,除此外,变频器还有很多保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。变频器的实物照片如图7-163所示。 图7-163 变频器五、变频器的应用目前,国内外已有
2、众多生产厂家定型生产多个系列的变频器,基本使用方法和提供的基本功能大同小异,现以三菱FR-E700系列变频器为例,介绍变频器的应用。1、FR-E700系列变频器的基本电路(1)主电路接线三菱FR-E700系列变频器主电路接线如图7-164所示。1)输入端。其端子号为R/L1、S/L2、T/L3,接工频电源。2)输出端。其端子号为U、V、W,接三相鼠笼式电动机。3)直流电抗器接线端。将直流电抗器接至“+”与P1之间可以改善功率因素,出厂时“+”与P1之间有一短路片相连,需接电抗器时应将短路片拆除。4)制动电阻和制动单元接线端。制动电阻器接至“+”与PR之间,而“+”与“”之间连接制动单元或高功率
3、因数整流器。图7-164 三菱FR-E700系列变频器主电路(2)控制电路接线变频器的控制方式有面板控制(PU运行模式)、外部控制(EXT运行模式)、网络控制(NET运行模式)以及采用以上两种控制模式组合的组合运行模式。具体操作时可根据用户的要求进行相关线路设计与连接。三菱FR-E700系列变频器外部控制电路接线端如图7-165所示。如图7-166所示。图7-166 通过电压输入进行频率控制的接线图电位器的电阻值选择:1/2W1K。选择正转时,与STF对应的触点闭合,即STF与公共端SD连接,正转时的频率则由电位器提供。选择反转时,与STR对应的触点闭合,即STR与公共端SD连接,反转时的频率
4、则由电位器提供。STF、STR信号同时ON时,变成停止指令。效果与STF、STR信号同时OFF时一样。通过电流输入进行频率控制的接线图如图7-167所示。将输入端子RH设定为“AU”信号(参数P182设置为4),并使之为ON(连接SD端)。图7-167 通过电流输入进行频率控制的接线图2)开关量控制频率给定端。相关联的输入端为STF、STR、RH、RM、RL。接线图如图7-168所示。STF、STR给定电动机旋转方向信号,而RH、RM、RL分别给定输出频率信号。RH、RM、RL对应的三个触点,共有8个组合方式,如单独闭合的方式有3个,两个闭合的方式也有3个,全闭合1个,全断开1个,全断开时,输
5、出频率为0,电动机不转动。其它7个方式可以提供7种不同的频率,具体的频率值分别由相应的参数可以设置(请查阅手册)。图7-168 开关量控制频率接线图3)随机电源。像三菱PLC一样,三菱变频器的输入端也提供直流24V的电源,相应的端子为PC-SD,PC端为“+”。在利用这个电源工作时,要防止两端子间产生短路。4)故障信号输出端。A、B、C三个端子为故障信号输出端,变频器没有故障时,B-C导通,A-C不导通。故障时,保护功能动作,B-C间不导通,A-C间导通。这部分触点可以接入AC220V电路中,如图7-169所示。图7-169 接入故障信号输出端的控制线路在图7-169中,变频器的正常启动与停止
6、最好通过SB4(启动)、SB3(停止)按钮来实施。接触器MC须在变频器与电动机都停止时才切换。安装MC的目的是在紧急状态或故障状态下停止向变频器供电。5)运行状态信号输出端。相关联的端子为RUN、FU、SE。它们只能接至30V以下的直流电路中。RUN运行信号,变频器运行时有信号输出。FU频率检测信号,当变频器的输出频率在设定的频率范围内时,有信号输出。6)频率测量输出端。相关联的端子为AM、5。为方便外接显示仪表,它们以模拟电压(DC010V)的形式输出,接至相应电压表显示。所显示电压的大小即表示频率的高低。2、FR-E700系列变频器的操作面板及按键控制。变频器的操作面板如图7-170所示,
7、它主要用来参数设定、显示工作方式和实时控制等。图7-170 变频器的操作面板相关内容说明如下:(1)监视器。由4位LED显示,用来显示频率、电压、电流、参数编号、故障报警等。(2)单位显示。监视器上显示的值是频率时,Hz灯亮。监视器上显示的值是电流时,A灯亮。当Hz灯、A灯都不亮时,显示的是电压、或者其它内容。(3)M旋钮。用于变更频率设定、参数设定值。按压该按钮可显示监视模式时的设定频率、校正时的当前设定值、错误历史模式时的顺序。(4)运行模式显示。PU:PU运行模式(面板控制)时亮灯。EXT:外部运行模式时亮灯。NET:网络运行模式时亮灯。PU、EXT:在外部/PU组合运行模式1、2时亮灯
8、。(5)运行状态显示(RUN)。正转运行时,长亮。反转运行时,缓慢闪烁(1.4秒循环)如果出现快速闪烁(0.2秒循环),则表示:1)有启动指令,但频率指令在启动频率以下。2)输入了MRS(输出停止)信号。3)按下RUN键或输入外部启动指令,却无法运行。(6)模式切换(MODE)。用于切换各设定模式。长按此键(2秒),可以锁定操作。(7)各设定值的确定(SET)。选择好需要的参数值时,按此按钮进行确定,直到参数号与设定值循环显示为止。如果运行中按此键,则监视器显示内容会在运行频率、输出电流和输出电压之间循环,根据用户需要显示相应内容。(8)启动指令(RUN)。在PU模式下,用面板控制电机的正转与
9、反转启动。“正转与反转”可以通过P40参数设定。(9)停止运行指令(STOP)。在PU模式下,用面板控制电机的停止。如果变频器出现故障,保护功能动作时,也可以按此按钮(RESET),进行报警复位。(10)运行模式切换(PU/EXT)。用于切换PU/外部运行模式。(11)监视器显示。监视模式时亮灯。(12)参数设定模式显示。参数设定模式时亮灯。3、变频器基本操作介绍:(1)恢复出厂数据(初始值)。在处理别人用过的变频器时,因为不知道此前各参数的定值,一个一个查又很麻烦,所以,通常的做法是恢复初始值,后根据工艺要求重新设置参数值。初始值是产品出厂时被统一设定的值,在变频器的使用手册参数一览表中都能
10、查到。 恢复出厂数据的方法是:在PU模式下(所有参数修改、设定都必须在PU模式下进行,即PU灯点亮时进行。如果不在PU模式下,请切换到PU模式),按MODE键,转动M旋钮,直到显示ALLC为止,按SET键,显示0,转动M旋钮,变成1,长按SET键,直到ALLC与1循环跳转,这时,变频器内所有参数的数据均恢复到出厂数据,ALLC自动会回到参数0。(2)禁止写入。为了防止设置的参数被意外改写,三菱变频器中专门安排了一个参数P77。如果P77被设置成1,则所有写入功能失效,即无法再写入。显示屏会出现Er1,提示写入错误。如果想设置参数,必须先修改P77参数。P77参数共有三个值,它们是0、1、2。P
11、77为0时,仅限于变频器停止时可以写入;P77为1时,禁止写入;P77为2时,可以在所有运行模式中不受运行状态限制地写入参数。(3)正反转输出。三菱FR-E700系列变频器面板上没有正转与反转按键,只有一个RUN键,要实现反转,需设置参数P40,P40出厂时的初始值为0,即按下RUN键后,电动机正转,如果需要改成反转,只需把参数P40改成1即可。 (4)点动输出。 按下PU/EXT键,显示为JOG,即点动。按下RUN键,变频器以点动的方式输出,出厂时点动频率设置为5Hz,如果要改动点动频率,需修改参数P1(P1的设定范围为0400 Hz)。点动的加减速时间设置参数为P16,出厂时设置为0.5s
12、。如果要改变点动方向,就要设置参数P40。(5)参数设定值检查。 当需要对已设置的参数值进行检查时,按一下MODE键,后转动M旋钮,转到需要检查的参数项,按SET键,显示该参数的设定值。再按SET键,显示下一条参数。如果要改变参数设定值,则在按下SET后,旋转M旋钮,到需要的值出现时,长按SET键,直到该参数与设定值循环跳转为止。循环跳转了,说明参数的值已经被设定。六、触摸屏、变频器、PLC的综合应用实例 在现代工业控制中,触摸屏、PLC、变频器结合一起组成自动控制系统的现象越来越普遍。许多自控设备都以触摸屏作为人机界面进行人机互动,指令与数据的输入、相关参数的显示都通过触摸屏来实施,而PLC
13、作为控制程序编制与运行中心,可以方便地把复杂的加工过程用程序来实施,变频器直接与电动机连接,执行各种操作功能。如果掌握了这三种设备的使用方法,尤其是能把它们结合一起使用,就能较顺利地去从事各种自动化设备的制造与改造工作,对设备的性能提升、提高生产效率具有十分重要的意义。接下来以控制电动机正反转的例子来详解三者综合应用的做法。控制电动机正反转的接线图如图7-171所示,正转启动、反转启动、停止均在触摸屏上操作实施。图7-171 控制电动机正反转的接线图1、给触摸屏接上电源触摸屏的电源DC24V可以从PLC输入端获取。PLC有一个自带的DC24V电源,一般用作给传感器提供电源。连线时,触摸屏24V
14、电源“+”端接PLC输入端子中的24V端,触摸屏24V电源“”端接PLC输入端子中的COM端。2、制作触摸屏操作界面。用MCGSE软件编制触摸屏界面,该编制过程也叫做“组态”,方法如本节第三小点所述。先是新建文件,后选择设备,在新建窗口时,如果没有出现画图工具栏,可以点击“查看”,如图7-172所示。在“查看”下拉菜单中找到“绘图工具箱”,点击,出现如图7-173所示的“工具箱”。接下来就可以选择需要的工具进行画图制作。 图7-172 “查看”菜单栏 图7-173 工具箱把正转启动按钮设为M0,反转启动按钮设为M1,停止按钮设为M2,界面效果图如图7-174所示。图7-174 组态结果3、下载
15、。用USB连接线把电脑与触摸屏连接,在“工具”下拉菜单上找到“下载配置”,下载时要注意把连接方式改为USB通讯。触摸屏默认的下载通讯方式为TCP/IP,这点特别要提醒,否则会出现“下载失败”。4、编写PLC程序。PLC程序如图7-175所示。Y0为正转启动输出信号,Y1为反转启动输出信号,Y2为频率输出信号。程序编写完成后,把程序下载到PLC中。图7-175 PLC程序5、连接触摸屏与PLC。把程序从电脑下载到PLC的下载线,采用的通讯电缆是RS422电缆(RS485-4W),它同样可作为触摸屏与PLC的通讯线用,如图7-176所示图7-176 触摸屏与PLC的通讯线具体的端口连接如图7-17
16、7所示。图7-177 PLC与触摸屏端口连接示意图6、用触摸屏上的按键调试程序。PLC与触摸屏连接完成后,在与变频器连接前,最好先调试程序,万一发现有错,可以及时修改。调试的方法是给PLC供电后,轻按触摸屏上的相关按键,观察PLC输出点的变化,看它是否满足要求。7、连接变频器。 按图7-171连接变频器。变频器STF、STR、RH、SD接线端螺丝规格很小,需要用仪表专用起子操作。R/L1、S/L2、T/L3接三相电源,U、V、W接电动机,绝对不能接错,否则,会造成变频器主板烧掉的后果。8、设置变频器参数变频器参数设置必须是在变频器通电的情况下实施,一旦设置成功,停电时其设置值不会丢失。此控制系
17、统为外部控制,所以,操作模式选择参数P79设为2;加速时间设置参数P7和减速时间设置参数P8可根据需要设置,其初始值为5、10、15秒,根据变频器的容量不同而不同,3.7KW及以下的加减速时间初始值为5秒,5.5 KW 及7.5 KW的加减速时间初始值为10秒, 11 KW 及15 KW的加减速时间初始值为15秒。参数P4设定高速挡频率,初始值为50Hz,可根据需要修改此值。上限频率设置参数P1、下限频率设置参数P2、基准频率设置参数P3可以按初始值工作,也可以根据工艺要求作出相应改变。9、系统总调试按触摸屏正转启动按键,电动机正转缓慢启动,启动时间即为预先设置的加速时间,运行速度由变频器参数P4设置,此时运行状态显示灯RUN长亮。按触摸屏反转启动按键,电动机按预先设置的减速时间停止,后再按预先设置的加速时间反转启动,运行状态显示灯RUN由长亮变成缓慢闪烁。按停止按钮,电动机按预先设置的减速时间停止。
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