FR- 500变频器频率设置工程实例分析

    【实例1】根据实际应用的需要，变频器频率设置的方法有不同类型，现以日本三菱公司FR- 500系列变频器为例，说明几种频率设置的特点。    (1)用外接电位器进行频率设置。FR - 500系列变频器的10号端子提供标准的10V直流电压，2号端子是频率设定输入端，5号端子是模拟量输入公共端子。通过调整外接电位器R的阻值，即可改变了变频器2号端子的输入电压值，也就改变了变频器的频率设定值，达到了频率设置的目的，该方法有以下优点：    1)接线简单，只需把电位器的三端分接到变频器的电压输入端，电压输出端和公共端就可。    2)频率设置简单，操作方便，只需轻轻转动外接电位器的旋钮，就可以进行频率设置。    3)安装灵活，可以根据实际需要，将外接电位器安装到任何位置，进行远距离操作。    但是，该方法存在以下缺点：    1)有温漂现象。由于电阻值受温度的影响，当外界温度发生变化时，电阻值也就随之变化，频率设定值也就发生变化。    2)抗干扰能力低。当周围有强电磁干扰时，变频器和外接电位器的连接电缆线内会产生感应电压，使输入到变频器2号端子的电压值将发生变化，也就使频率设定值发生变化，影响设定频率的稳定。    3)电位器安装距离受到一定限制。理论上讲，变频器2号端子的电压变化范围是0~ 10V，但如果外接电位器安装距离太远，连接电缆就会产生压降，变频器2号端子的电压也就达不到10V，从而使输出频率达不到最高设定值。    因此该频率设置方法一般应用在调速精度低、周围干扰小、环境温度变化小的场合，以及变频器与控制单元距离不远的场合。    (2)利用变频器控制端子设定。通过设置变频器的内部参数，可以使端子RH、RM成为电动电位器，即当RH与公共端SD之间接通时，变频器输出频率上升，当RM与SD之间接通时，变频器输出频率下降，而达到频率设置的目的。同第一种方法相比，该方法具有以下优点：    1)频率设置精度高，外接电位器法属模拟量设置方法，频率变化范围为最大输出频率的±0.2%以内，而用电动电位器设置频率，频率变化范围为最大输出频率的0.01%以内。    2)抗干扰能力强。由于设定只是开关信号输入，因此不受周围电磁场的干扰。    3)无温漂现象。由于取消了外接电位器，因此，不受环境温度变化的影响。    4)安装灵活。可以将连接RH、SD和RM、SD的按钮SB1、SB2安装到任何位置。    5)同步性能好。可以同时实现多台变频器的频率升高和降低。    【实例2】AEG公司变频器的Multiverter系列为中型功率变频器，功率范围22~ 275kVA；Micoverter系列为小功率变频器，功率范围1.4~ 10.5kVA。Multiverter系列变频器的频率设定可通过开关量输入、模拟量输入，也可挂接在现场总线或局域网，通过网络输入。而MicoveIter系列变频器的频率设定只能通过开关量输入和模拟量输入，无网络通信能力。    (1)固定频率设定。Multiverte系列变频器共可设定4级频率，从固定频率1~4，这4个频率的数值通过面板输入设定。通过两个开关量输入点DIN1、DIN2组成二进制编码，来选择这4个频率，如表10-1所示。    表10-1    Multiverter二进制编码固定频率图表
    一般情况下，没有模拟量输出设备或网络设备时，选择开关量输入设定频率具有方便、简单、故障点少等优点，而且有4级速度一般可以满足速度调节。所以只要速度调节不是一种跟随性调节，或无级调节，选择固定频率输出是一种很好的频率设定方法。    (2)模拟量输入。模拟量输入设定方法是一种控制精度较高的方法。其A/D转换为20~ 29，其中可供选择的模拟量输入有：0~ 10V、0~20mA、4~20mA、-10~+10V。    如图10-3所示，当跳线2、3相连时，输入信号为电压信号，当跳线1、2相连时，输入信号为电流信号。当选择0~ 10V、0~20mA、4~20mA输入时，必须通过端子输入，使能“左转”或“右转”，才能使电动机正转或反转。当选择-10~+10V时，通过端子使能“右转”当正电压时，电动机磁场正转，当负电压时，电动机磁场反转，当通过端子使能“左转”时，将翻转以上方向。    Multiveter共有两个模拟量输入端子，一个主端子，一个附加端子，附加端子也可以输入以上各种模拟量，并且可以设定为主端子输入和附加端子输入叠加作为频率设定，附加端子模拟量输入也可单独控制变频器，这就使其控制方法具有多样性。
    图10-3    模似量输入    (3)通信输入。Multiveter可挂接在现场总线或局域网，通过网络进行信息交换，主要有Bit bus、PROFIBUS、Modbus Plus、Modnetl/D等对应不同的网络及总线形式，必须配用专用接口卡。其数据传送特征为：
    其中对于PROFIBUS总线为2个实际值。    通过网络设定频率是一种高精度的频率设定，其具有通信速率高、稳定可靠、接线简单等优点，而且在模拟量控制时，输出端经过一个数模转换器，经过导线，进入输入端（变频器）又经过一个模数转换器才能参与控制。两个转换器位数不同和导线损耗都可能造成一定误差，而通信传递直接是数字量不需要转换，没有误差，在传输过程中不会造成损耗，而且响应速度率也会很高。    (4)实际应用。    1)固定频率设定。如在小型轧钢辊道应用中，几段输送辊道使用固定频率设定，实际使用为恒速，采用Multiverter变频器设置一级固定频率，选用变频器可提高系统的定位精度，适应小型轧钢辊道的频繁起停，所以每台变频器都配用制动电阻，在实际使用中起到很好效果。    2)模拟量输入。在轧钢的电气传动控制系统中，由于采用的控制设备不同，所采用的模拟量输入设定方式比较多，而在具体使用上又各不相同。    如在轧钢加热炉区入炉辊道和炉内出炉辊道由Modicon公司984型PLC的B872 - 200模块提供一个0~ 10V电压信号，其对应数字量为20~ 212，而在冷床出口辊道、三段链、活套旁路辊由AEG公司Logidyn -D系统的DAU085.3（数模转换模块）提供（- 10~+10V）一个模拟量。其二进制形式为12位，其中20~ 210为数值位，211为符号位，1为负，0为正。而在料筐，出炉辊道由CCU132（通用处理器模块）提供(- 10~+10V) -个模拟量。其二进制形式为16位。20~214为数值位，215为符号位。相对其精度也是最高的。    3)通信设定。如在轧钢的旁路辊道和裙板辊道，1号轧机和3个剪子的入口夹送辊，都使用Modnet l/D网络通信。Modnet l/D网是一种高速现场总线，采用Bit - bus通信协议，专门用于设计构成Logidyn -D系统与驱动级之间的高速数据通信。采用主从式通信规则，每个站无论传递或接收最多只能有8个报文，每个报文含有8个32位字长的数，依据具体应用这些32位字长的数可以打包成二进制位序列长整形数或浮点数。    例如辊道通信信息为：TCS（工艺控制系统）做为主站，旁路辊道变频器做为从站。主要通信信息有两种：    a)浮点数主要为设定速度，实际速度，实际电流等。    b)开关量主要是分合闸指令及状态和一些故障报警的指示等。    主站接受从站的报文如图10-4 (a)所示，主站向从站发送报文如图10-4 (b)所示。以上信息如果用普通导线传输，大约需要18根导线，而用网络通信，只使用一条同轴电缆就完全传递。所以，网络通信在防干扰、扩展及精确度上的优点是非常明显。
    图10-4    通信系统配置    (a)主站接受从站的报文；(b)主站向从站发送报文