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变频器的外接端子及其控制功能

时间:2012-07-14 来源:www.dqjsw.com.cn 编辑:李亮 点击:次 字体设置:

1 变频器的控制功能

1.1 基础概念


变频器运行的控制信号也叫操作指令,如起动、停止、正转、反转、点动、复位等。
和频率给定方式类似, 变频器操作指令的输入方式也有:

(1) 键盘操作
即通过面板上的键盘输入操作指令。大多数变频器的面板都可以取下, 安置到操作方便的地方, 面板和变频器之间用延长线相联接, 从而实现了距离较远的控制, 如图1所示。

图1 面板操作

(2) 外接输入控制
操作指令通过外接输入端子从外部输入开关信号来进行控制,如图2所示。

图2 外接输入端子

由于外部的开关信号可以在远离变频器的地方来进行操作,因此,不少变频器把这种控制方式称为“远控”或“遥控”操作方式。
变频器在出厂时,设定的都是键盘操作方式,用户如需要采用外接输入控制,在使用前必须通过功能预置进行选择。

1.2 变频器对外接输入端子的安排

外接输入控制端接受的都是开关量信号,所有端子大体上可以分为两大类:
(1) 基本控制输入端
如运行、停止、正转、反转、点动、复位等。这些端子的功能是变频器在出厂时已经标定的, 不能再更改。
(2) 可编程控制输入端
由于变频器可能接受的控制信号多达数十种,但每个拖动系统同时使用的输入控制端子并不多。为了节省接线端子和减小体积,变频器只提供一定数量的“可编程控制输入端”,也称为“多功能输入端子”。其具体功能虽然在出厂时也进行了设置,但并不固定,用户可以根据需要进行预置。常见的可编程功能如多档转速控制、多档加/减速时间控制、升速/降速控制等;
例如,艾默生td3000系列变频器的多功能输入端子有8个(x1~x8)。而可以预置的功能有33种;安川cimr-g7a变频器的多功能输入端子有10个(s3~s12),而可以预置的功能多达78种。

2 常用输入控制端的应用举例
2.1 升速、减速功能

(1) 功能含义

变频器的外接开关量输入端子中,通过功能预置,可以使其中两个输入端具有升速和降速功能,称之为“升、降速(up down)控制端”。
如图3所示,假设:将x1预置为升速端,x2预置为降速端。则:

图3 外接升、降速控制


当ka1闭合时,x1得到信号,变频器的输出频率上升;ka1断开时,输出频率保持(如需要,也可以不保持)。
当ka2闭合时,x2得到信号,变频器的输出频率下降;ka2断开时,输出频率保持(如需要,也可以不保持)。
升速控制端和降速控制端必须同时预置,如果只预置其中一个,则无效。
利用外接升、降速控制信号对变频器进行频率给定时,属于数字量给定,控制精度较高。

(2) 应用举例

(a)代替外接电位器给定
在变频器的外接给定方式中,人们习惯于使用电位器来进行频率给定,如图4(a)所示。

图4 电位器给定与升、降速端子给定


但电位器给定有许多缺点,诸如:
·电位器给定是电压给定方式之一,属于模拟量给定,给定精度较差;
·电位器的滑动触点容易因磨损而接触不良,导致给定信号不稳定,甚至发生频率跳动等现象;
·当操作位置与变频器之间的距离较远时,线路上的电压降将影响频率的给定精度。同时,也较容易受到其他设备的干扰。
利用升、降速端子来进行频率给定时,只需接入两个按钮开关即可,如图4(b)所示。其优点是十分明显的:
·升、降速端子给定属于数字量给定,精度较高;
·用按钮开关来调节频率,非但操作简便,且不易损坏;
·因为是开关量控制,故不受线路电压降等的影响,抗干扰性能极好。
因此,在变频器进行外接给定时,应尽量少用电位器,而以利用升、降速端子进行频率给定为好。
(b) 两处升、降速控制
在生产实际中,常常需要在两个或多个地点都能对同一台电动机进行升、降速控制。在大多数情况下,这是通过外接控制来实现的。
·电路的构成  
如图5所示,sb1和sb2是一组升速和降速按钮,安装在控制盒ca内,由“频率表”fa显示其运行频率;sb3和sb4是另一组升速和降速按钮,安装在另一个控制盒cb内,由“频率表”fb显示其运行频率。控制盒ca和cb分别放置在两个不同的地方。

图5 两地升、降速控制


sb1与sb3并联,接在x1和com之间,用于控制升速;sb2与sb4并联,接在x2和com之间,用于控制降速。

l 工作方式

按下控制盒ca上的sb1或控制盒cb上的sb3,都能使频率上升,松开后频率保持;反之,按下控制盒ca上的“sb2”或控制盒cb上的“sb4”,都能使频率下降,松开后频率保持。从而实现了在不同的地点进行升速或降速控制。
依此类推,还可以实现多处控制。基本原则是:所有控制频率上升的按钮开关都并联,所有控制频率下降的按钮开关也都并联就可以了。
(c) 手动同步控制电路
在纺织、印染以及造纸机械中,根据生产工艺的需要,往往划分成许多个加工单元,每个单元都有各自独立的拖动系统,如图6所示。在这种情况下,总是要求被加工物在各单元的线速度保持一致:
v1=v2=v3

图6 多单元同步运行


显然,如果后面单元的线速度低于前面,将导致被加工物的堆积;反之,如果后面单元的线速度高于前面,将导致被加工物的撕裂。因此,要求各单元的运行速度能够步调一致,即实现同步运行。
对手动同步控制的要求如下:
首先,各单元要能够同时升速和降速,进行统调;
其次, 在必要时,每个单元又能够单独地进行微调。
今以三个单元的同步为例,控制电路如图7所示,工作过程如下:
·统调  
统调的控制电路如图7(d)和图7(e)所示:

图7 手动多单元同步控制


按下sb1,继电器ka1得电,其触点分别将各变频器的x1-com接通,各单元电动机同时升速;
按下sb2,继电器ka2得电,其触点分别将各变频器的x2-com接通,各单元电动机同时降速。
·微调  
各台变频器分别由按钮开关sb11、sb12(1号机)、sb21、sb22(2号机)、sb31、sb32(3号机)进行单台微调。

2.2 多档转速控制

(1) 输入控制端的“多档速”功能

(a) 功能含义  
变频器可以设定若干档工作频率,其频率档次的切换是由外接的开关器件改变输入端子的状态和组合来实现的。
例如,当端子s1、s2、s3被预置为为多档转速的信号输入端时。通过继电器ka1、ka2、ka3的不同组合,可输入7档转速的信号,如图8(a)所示。
转速档次与各输入端子状态之间的关系如图8(b)所示。

图8 变频器的多档速控制端


各档的工作频率(转速)究竟为多大,则根据需要进行预置。
(b) 变频器的功能预置
以东芝vf-a7系列变频器为例,如附表所示。
由附表知, 功能预置分两个步骤:


第一步:在输入控制端子中选择若干个端子(附表中为3个)作为多档转速输入控制端;
第二步:预置各档转速的运行频率。

(2) 多档转速的控制特点

变频器在实现多档转速控制时, 需要解决如下的问题:
一方面,变频器每个输出频率的档次需要由三个输入端的状态来决定;
另一方面,操作人员切换转速所用的开关器件通常为按钮开关或触摸开关,每个档次只有一个触点。
所以,必须解决好转速选择开关的状态和变频器各控制端状态之间的变换问题,如图9所示。

图9 多档速控制特点


针对这种情况, 通过plc来进行控制是比较方便的。

(3) 控制实例

某生产机械有7档转速, 通过7个选择按钮来进行控制。

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