1 變頻器的控制功能

1.1 基礎概念

變頻器運行的控制信號也叫操作指令，如起動、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點動、復位等。
和頻率給定方式類似, 變頻器操作指令的輸入方式也有:

(1) 鍵盤操作
即通過面板上的鍵盤輸入操作指令。大多數(shù)變頻器的面板都可以取下, 安置到操作方便的地方, 面板和變頻器之間用延長線相聯(lián)接, 從而實現(xiàn)了距離較遠的控制, 如圖1所示。

圖1 面板操作

(2) 外接輸入控制
操作指令通過外接輸入端子從外部輸入開關(guān)信號來進行控制，如圖2所示。

圖2 外接輸入端子

由于外部的開關(guān)信號可以在遠離變頻器的地方來進行操作，因此，不少變頻器把這種控制方式稱為“遠控”或“遙控”操作方式。
變頻器在出廠時，設定的都是鍵盤操作方式，用戶如需要采用外接輸入控制，在使用前必須通過功能預置進行選擇。

1.2 變頻器對外接輸入端子的安排

外接輸入控制端接受的都是開關(guān)量信號，所有端子大體上可以分為兩大類:
(1) 基本控制輸入端
如運行、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點動、復位等。這些端子的功能是變頻器在出廠時已經(jīng)標定的, 不能再更改。
(2) 可編程控制輸入端
由于變頻器可能接受的控制信號多達數(shù)十種，但每個拖動系統(tǒng)同時使用的輸入控制端子并不多。為了節(jié)省接線端子和減小體積，變頻器只提供一定數(shù)量的“可編程控制輸入端”，也稱為“多功能輸入端子”。其具體功能雖然在出廠時也進行了設置，但并不固定，用戶可以根據(jù)需要進行預置。常見的可編程功能如多檔轉(zhuǎn)速控制、多檔加/減速時間控制、升速/降速控制等;
例如，艾默生td3000系列變頻器的多功能輸入端子有8個(x1～x8)。而可以預置的功能有33種;安川cimr－g7a變頻器的多功能輸入端子有10個(s3～s12)，而可以預置的功能多達78種。

2 常用輸入控制端的應用舉例
2.1 升速、減速功能

(1) 功能含義

變頻器的外接開關(guān)量輸入端子中，通過功能預置，可以使其中兩個輸入端具有升速和降速功能，稱之為“升、降速(up down)控制端”。
如圖3所示，假設:將x1預置為升速端，x2預置為降速端。則:

圖3 外接升、降速控制

當ka1閉合時，x1得到信號，變頻器的輸出頻率上升;ka1斷開時，輸出頻率保持(如需要，也可以不保持)。
當ka2閉合時，x2得到信號，變頻器的輸出頻率下降;ka2斷開時，輸出頻率保持(如需要，也可以不保持)。
升速控制端和降速控制端必須同時預置，如果只預置其中一個，則無效。
利用外接升、降速控制信號對變頻器進行頻率給定時，屬于數(shù)字量給定，控制精度較高。

(2) 應用舉例

(a)代替外接電位器給定
在變頻器的外接給定方式中，人們習慣于使用電位器來進行頻率給定，如圖4(a)所示。

圖4 電位器給定與升、降速端子給定

但電位器給定有許多缺點，諸如:
·電位器給定是電壓給定方式之一，屬于模擬量給定，給定精度較差;
·電位器的滑動觸點容易因磨損而接觸不良，導致給定信號不穩(wěn)定，甚至發(fā)生頻率跳動等現(xiàn)象;
·當操作位置與變頻器之間的距離較遠時，線路上的電壓降將影響頻率的給定精度。同時，也較容易受到其他設備的干擾。
利用升、降速端子來進行頻率給定時，只需接入兩個按鈕開關(guān)即可，如圖4(b)所示。其優(yōu)點是十分明顯的:
·升、降速端子給定屬于數(shù)字量給定，精度較高;
·用按鈕開關(guān)來調(diào)節(jié)頻率，非但操作簡便，且不易損壞;
·因為是開關(guān)量控制，故不受線路電壓降等的影響，抗干擾性能極好。
因此，在變頻器進行外接給定時，應盡量少用電位器，而以利用升、降速端子進行頻率給定為好。
(b) 兩處升、降速控制
在生產(chǎn)實際中，常常需要在兩個或多個地點都能對同一臺電動機進行升、降速控制。在大多數(shù)情況下，這是通過外接控制來實現(xiàn)的。
·電路的構(gòu)成 　
如圖5所示，sb1和sb2是一組升速和降速按鈕，安裝在控制盒ca內(nèi)，由“頻率表”fa顯示其運行頻率;sb3和sb4是另一組升速和降速按鈕，安裝在另一個控制盒cb內(nèi)，由“頻率表”fb顯示其運行頻率?？刂坪衏a和cb分別放置在兩個不同的地方。

圖5 兩地升、降速控制

sb1與sb3并聯(lián)，接在x1和com之間，用于控制升速;sb2與sb4并聯(lián)，接在x2和com之間，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，都能使頻率上升，松開后頻率保持;反之，按下控制盒ca上的“sb2”或控制盒cb上的“sb4”，都能使頻率下降，松開后頻率保持。從而實現(xiàn)了在不同的地點進行升速或降速控制。
依此類推，還可以實現(xiàn)多處控制。基本原則是:所有控制頻率上升的按鈕開關(guān)都并聯(lián)，所有控制頻率下降的按鈕開關(guān)也都并聯(lián)就可以了。
(c) 手動同步控制電路
在紡織、印染以及造紙機械中，根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要，往往劃分成許多個加工單元，每個單元都有各自獨立的拖動系統(tǒng)，如圖6所示。在這種情況下，總是要求被加工物在各單元的線速度保持一致:
v1＝v2＝v3

圖6 多單元同步運行

顯然，如果后面單元的線速度低于前面，將導致被加工物的堆積;反之，如果后面單元的線速度高于前面，將導致被加工物的撕裂。因此，要求各單元的運行速度能夠步調(diào)一致，即實現(xiàn)同步運行。
對手動同步控制的要求如下:
首先，各單元要能夠同時升速和降速，進行統(tǒng)調(diào);
其次, 在必要時，每個單元又能夠單獨地進行微調(diào)。
今以三個單元的同步為例，控制電路如圖7所示，工作過程如下:
·統(tǒng)調(diào) 　
統(tǒng)調(diào)的控制電路如圖7(d)和圖7(e)所示:

圖7 手動多單元同步控制

按下sb1，繼電器ka1得電，其觸點分別將各變頻器的x1-com接通，各單元電動機同時升速;
按下sb2，繼電器ka2得電，其觸點分別將各變頻器的x2-com接通，各單元電動機同時降速。
·微調(diào) 　
各臺變頻器分別由按鈕開關(guān)sb11、sb12(1號機)、sb21、sb22(2號機)、sb31、sb32(3號機)進行單臺微調(diào)。

2.2 多檔轉(zhuǎn)速控制

(1) 輸入控制端的“多檔速”功能

（a） 功能含義 　
變頻器可以設定若干檔工作頻率，其頻率檔次的切換是由外接的開關(guān)器件改變輸入端子的狀態(tài)和組合來實現(xiàn)的。
例如，當端子s1、s2、s3被預置為為多檔轉(zhuǎn)速的信號輸入端時。通過繼電器ka1、ka2、ka3的不同組合，可輸入7檔轉(zhuǎn)速的信號，如圖8(a)所示。
轉(zhuǎn)速檔次與各輸入端子狀態(tài)之間的關(guān)系如圖8(b)所示。

圖8 變頻器的多檔速控制端

各檔的工作頻率(轉(zhuǎn)速)究竟為多大，則根據(jù)需要進行預置。
(b) 變頻器的功能預置
以東芝vf-a7系列變頻器為例，如附表所示。
由附表知, 功能預置分兩個步驟:

第一步:在輸入控制端子中選擇若干個端子(附表中為3個)作為多檔轉(zhuǎn)速輸入控制端;
第二步:預置各檔轉(zhuǎn)速的運行頻率。

(2) 多檔轉(zhuǎn)速的控制特點

變頻器在實現(xiàn)多檔轉(zhuǎn)速控制時, 需要解決如下的問題:
一方面，變頻器每個輸出頻率的檔次需要由三個輸入端的狀態(tài)來決定;
另一方面，操作人員切換轉(zhuǎn)速所用的開關(guān)器件通常為按鈕開關(guān)或觸摸開關(guān)，每個檔次只有一個觸點。
所以，必須解決好轉(zhuǎn)速選擇開關(guān)的狀態(tài)和變頻器各控制端狀態(tài)之間的變換問題，如圖9所示。

圖9 多檔速控制特點

針對這種情況, 通過ｐｌc來進行控制是比較方便的。

(3) 控制實例

某生產(chǎn)機械有７檔轉(zhuǎn)速, 通過７個選擇按鈕來進行控制。