衆所周知,變頻器一般是利用電力半導體器件的通斷作用将工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。該種電力變換設備可以實現交流電動機軟起動、軟停車、無極調速和特殊要求的增、減速等功能,并憑借顯著的節電效果,因此在現代工業生産中應用廣泛。但是由于變頻器控制原理、内部結構、外部接線、功能設定相對來說都比較複雜,很多電工師傅在遇到變頻器之後都會産生一種畏懼心理,哪怕會按照圖紙接線,但是在進行調試時由于不理解每個參數含義,不會配置參數,最終也無法将變頻器正常運轉起來。因此,本文将從變頻器最基本的接線以及核心參數配置入手,帶領大家快速入門變頻器的安裝接線以及參數配置。
一、需要理解的幾個概念
(一)變頻器的運行命令通道和頻率給定
變頻器的運行,就好比行駛在公路上的汽車。變頻器的運行命令通道就如同一個司機開車首先需要将車啟動并且挂好擋位,而頻率給定就如同汽車上路後以多快的速度行駛。具體到變頻器,運行命令通道是指以什麼方式來讓變頻器發命令啟動,主要包括變頻器的運行、停止以及正反轉等。想讓變頻器正常運行,光靠運行命令通道還不夠,還需要告訴它以多快的速度來運行,該速度就是變頻器的給定頻率。這兩項功能是變頻器控制中最核心的功能,也是變頻器正常工作的前提設置條件,因此理解掌握它們的含義和使用方法非常重要。
(二)變頻器最常用的二線、三線控制方式
變頻器的運行命令通道可以采用變頻器上的面闆按鍵,也可以使用變頻器端子排上的輸入端子,當然也可以使用通訊的方式,工業現場最常用是端子排上的輸入端子控制,一般分為二線、三線控制方式。
“三線”的原理就是模仿普通接觸器自鎖電路,當按下常開按鈕SB2時,電動機正轉啟動,由于T多功能端子自定義為保持信号(或自鎖信号)功能,松開SB2,電動機的運行狀态将能繼續保持下去;當按下常閉按鈕SB1時,T與COM之間的聯系被切斷,自鎖解除,電動機停止運行。如要選擇反轉控制,隻需将K吸合,即REV功能作用(反轉)。
圖1 變頻器三線控制方式接線圖
“二線”的原理類似于普通的具有分合兩位置的開關,利用分與合兩個位置來控制變頻器的運行及停止。當開關導通時,變頻器運行,斷開時變頻器停止,如果帶反轉功能的還需要再接一個輸入轉向控制端子。FWD代表正轉端子,REV代表反轉端子,K1、K2代表正反轉控制的接點信号。圖2a中接通FWD和REV的其中一個就能正反轉控制,即FWD接通後正轉、REV接通後反轉,若兩者都接通或都不接通,則表示停機。圖2b中接通FWD才能正反轉控制,即REV不接通表示正轉、REV接通表示反轉,若FWD不接通,則表示停機。
圖2a 變頻器二線控制方式接線圖(不受控于FWD端子)
圖2b 變頻器二線控制方式接線圖(受控于FWD端子)
(三)變頻器的應用宏
變頻器廠家為了方便用戶,操作簡單,比較容易接受,設定好功能不同的使用模式,在變頻器内配置了不同的應用宏,用戶隻需要按照自己需求選擇相應的宏模式,就可以達到快速配置變頻器的需求。例如,在最基本的場景下,選擇默認标準宏即可;需要變頻器進行變頻器内部PID整定時,選擇PID宏;需要兩地分别控制時,選擇手自動宏。
二、變頻器的接線及功能參數設定
有了上述基本概念之後,我們以最常用的ABB ACS510變頻器為例,講述下該變頻器在标準宏模式下的接線以及參數配置的具體過程。
圖3 ACS510變頻器标準宏默認接線圖
代碼 |
英文名稱 |
中文名稱 |
範圍 |
設定值 |
描述 |
Group 10: 輸入指令 | |||||
1001 |
EXT1 COMMANDS |
外部 1 命令 |
0…10 |
2 |
DI1, 2 2線控制起停、方向 |
1002 |
EXT2 COMMANDS |
外部 2 命令 |
0…10 |
0 |
未選擇 |
1003 |
DIRECTION |
轉向 |
1…3 |
3 |
雙向 |
Group 11: 給定選擇 | |||||
1102 |
EXT1/EXT2 SEL |
外部控制選擇 |
-6…8 |
0 |
外部1 |
1103 |
REF1 SELECT |
給定值 1 選擇 |
0…17, 20, 21 |
2 |
AI2 |
1104 |
REF1 MIN |
給定值 1 下限 |
0.0…500.0 Hz |
0 | |
1105 |
REF1 MAX |
給定值 1 上限 |
0.0…500.0 Hz |
50 | |
Group 13: 模拟輸入 | |||||
1304 |
MINIMUM AI2 |
AI2 下限 |
0.0…100.0% |
0% | |
1305 |
MAXIMUM AI2 |
AI2 上限 |
0.0…100.0% |
100% | |
Group 14: 繼電器輸出 | |||||
1401 |
RELAY OUTPUT 1 |
繼電器輸出 1 |
0…36, 45…47 |
4 |
故障 |
Group 20: 限幅 | |||||
2007 |
MINIMUM FREQ |
最小頻率 |
-500.0…500.0.0 HZ |
20Hz | |
2008 |
MAXIMUM FREQ |
最大頻率 |
0.0…500.0 Hz |
50Hz | |
Group 22: 加速 / 減速 | |||||
2202 |
ACCELER TIME 1 |
加速時間 1 |
0.0…1800.0 s |
20.0S | |
2203 |
DECELER TIME 1 |
加速時間 1 |
0.0…1800.0 s |
20.0S | |
Group 99: 啟動數據 | |||||
9901 |
LANGUAGE |
語言 |
0…3 |
1 |
中文 |
9902 |
APPLIC MACRO |
應用宏 |
-3…7,15 |
1 |
ABB标準宏 |
9905 |
MOTOR NOM VOLT |
電機額定電壓 |
200…600 V |
380V | |
9906 |
MOTOR NOM CURR |
電機額定電流 |
0.2*I2n…2.0*I2n |
43.5A | |
9907 |
MOTOR NOM FREQ |
電機額定頻率 |
10.0…500.0 Hz |
50Hz | |
9908 |
MOTOR NOM SPEED |
電機額定轉速 |
50…30,000 rpm |
1470rpm | |
9909 |
MOTOR NOMPOWER |
電機額定功率 |
0.2…3.0*Pn |
22.0KW | |
9915 |
MOTOR COSPHI |
電機功率因數 |
0=識别,0.01-0.97 |
0.85 |
表1 實際工程應用中ACS510變頻器參數配置表
有了變頻器的默認接線圖和參數配置表之後,下面将分析變頻器在該模式下參數配置和接線之間的對應關系。
首先,9902号參數選擇為1,即選擇使用變頻器的标準宏,該宏的模式為變頻器的“二線”控制方式;之後根據現場電機的實際情況,更改9905-9909以及9915參數,配置電機的額定參數至變頻器内。
變頻器一般都支持兩路控制通道,并且每路通道會按照該通道下設定的運行命令通道和頻率給定運行,而兩路通道的切換,稱之為通道控制選擇。參數配置表中,1102号參數就是起到了兩路通道切換的作用。在标準宏中,設定值為0(隻選用通道1,而不選用通道2)。如果對該值進行修改,則變頻器的兩路控制通道都起作用,每一路通道的切換則是由該值的定義決定。例如,設定為DI3的話,當DI3不得電,變頻器的運行走控制通道1,當DI3得電後,變頻器的運行走控制通道2。
當選擇好控制通道之後,變頻器的具體運行情況由該通道下的運行命令通道和頻率給定決定。我們還是以上表中的參數配置為例,分析該表内參數配置的具體含義:
由于變頻器采用的是标準宏,因此變頻器的運行隻走控制通道1。該通道的運行命令通道代碼為1001,設定值為2,功能描述為DI1, 2(2線控制起停、方向),具體定義為由變頻器DI1輸入端子控制變頻器的啟動和停止(DI1 得電= 起動; DI1 斷電= 停止),DI2輸入端子控制變頻器的轉向(DI2 得電= 反轉; DI2 斷電= 正轉,同時1003代碼參數設置為3,才支持變頻器的正反轉)。我們能夠從接線圖中可以看到這些端子的定義和參數都是一一對應的。當然,這些設定值也可以根據實際需求進行更改,但是更改過程中,需要記住每一個參數定義,并且輸入端子的功能定義不能夠重複。
圖4 變頻器輸入端子接線
圖5 變頻器模拟量輸入通道接線 圖6 變頻器模拟量輸入通道撥碼開關選擇
該通道的頻率給定代碼為1103,設定值為2,功能描述為AI2,即在該通道下變頻器的運行頻率大小由AI2(變頻器模拟量輸入2)決定。首先,通過配置1104和1105号參數,設定該通道給定頻率的上下限,如果電動機額定頻率為50HZ,則配置50即可。由于該工程實例中控制變頻器的運行速度快慢是由PLC模拟量輸出(0-20mA)作為變頻器的輸入,因此,通過設置AI2的撥碼開關,将AI2定義為電流信号,然後配置1304和1305号參數,設置該電流信号的上下限。如果PLC輸入到變頻器的電流信号為4-20mA,則将1304号參數設定為20%就可以達到線性對應的關系。
另外,通過配置2007和2008号參數,可以限定變頻器的最小和最大頻率。假如對2008号參數設定一個小于50Hz的數值,即使變頻器的給定頻率達到50Hz,也會按照2008号參數限定的最大頻率運行。2202和2203号參數限定了變頻器的加速時間和減速時間,該參數需要根據具體控制的機械設備的啟停特性來進行調整,對于一些負載慣性比較大的場合,就要把加速時間和減速時間都設置長一點,像刨床、沖床這種對加速時間有特别要求的,就要盡量設置短一些。
圖7 變頻器繼電器輸出端子接線
通過上述參數配置,變頻器在得到運行命令和給定頻率之後,就可以按照給定頻率運行。但是變頻器在運行過程中,有可能會出現故障,而發出報警,因此參數配置表中,将1401号參數定義為變頻器故障報警,可以将該繼電器輸出作為PLC的信号輸入,當變頻器産生故障報警後,PLC接收到該報警信号,可以作為整個系統停機的邏輯判斷條件,使整個控制系統停機。
以上論述就是工程實例中一台ABB ACS510系列變頻器在最基本的二線制接線方式下,參數配置和接線之間一一對應的關系,隻要理解了變頻器運行的運行命令通道和頻率給定兩個最主要參數的含義後,即使是面對不同品牌變頻器、不同接線方式以及更加複雜的應用場景,也會有一個清晰思路,使接線和調試變得容易起來。
參考文獻:ACS510-01變頻器 用戶手冊 (1.1…132 kW)
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