SIEMENS+S7300+PLC和MM440变频器+在超五类电线生产线中的应用

SIEMENS S7300 PLC和MM440变频器

在超五类电线生产线中的应用

张志军

（东莞市联控自动化控制有限公司广东东莞）

摘要：本文介绍S7300 PLC在超五类电线挤出生产线中的应用，详细介绍张力控制，温度控制，MPI通讯技术，CP340（RS232）和外设的自由口通讯在该生产线中的实现

关键词：S7300 PLC 超五类缆电容仪外径仪张力温度 MPI全局数据通讯CP340自由口通讯

一：引言

电线电缆挤出生产线用于将特定的塑胶材料加热后，通过特定的模具包覆到裸铜线上，从而形成特定形状的电缆。

五类/超五类电缆电气性能除了对于直径，耐压等级有要求以外，还对高频信号通过电缆的衰减（通常称为带宽）,回波等有严格的要求（至少不低于100MHZ）；PROFIBUS电缆就是一种超五类缆对于高频特性的在线检测的是水中电容仪，只要水中电容值在规定的范围内，该段电缆的大部分高频特性就可以得到保证。通常采用英国BETA公司出品的电容仪；除了自带的显示器之外还具有RS232接口的数据端口.

对于直径的在线检测则采用激光外径测试仪。该仪表的显示器可选，PID控制器可选，RS232数据端口为标准配置。

以上两种仪器是该生产线中必不可少的品检设备，从电气的角度而言就是保证连续生产时直径和电容值控制在要求的范围内。

虎门某电线设备厂为了实现该种生产线的过程自动化控制和品质控制需求（直径和电容值），保证高合格率，决定采用PLC+HMI+西门子MM440矢量变频器来实现该生产线的控制。

二：设备的简单工艺说明和硬件系统

如图2所示意，成卷的裸铜线从主动式放线架上引出，经摆杆张力架进入校直机，铜线预热机，进入置于挤出机终端的眼模，这时，来自挤出机的胶料就包覆在铜线上。经过包覆后的导线进入电容水槽冷却，经过外径检测仪，再进入冷却水槽（冷却水槽末端安装有电容仪），由牵引机引出，至此，一条完整的电缆就生产完成，由于后段收卷与控制无关，故不讨论。

附图1：5类/超5类缆的结构简图和控制点

系统的整体配置为

A：控制部分

CPU312C 2 PCS

SM331 8AI 1 PCS

SM331 2AI 1 PCS

SM334 4AI/2AO 1 PCS

CP340 RS232 2 PCS

TP270-10 1 PCS

B：动力部分

MM440 5.5KW(放卷) 1PCS

MM440 11KW(主螺杆) 1PCS

MM440 2.2KW(附机和收卷) 2PCS

MM440 3.7KW(牵引机) 1PCS

三：控制系统的构成和程序编写

控制系统的硬件架构框图如图3所示，

附图2：控制系统的架构框图

四：控制系统的功能和编程实现

1：放线（卷）装置的张力控制

整条线需要均衡的张力才不至于电缆被拉伸导致物理性能和电气性能发生变化。牵引装置将电线向前拉，速度由用户决定，那么，放线装置需要跟随牵引机的速度变化，这样才能保证电线的张力一致。很明显，这是典型的张力PID控制。张力控制的解决方案：采用SIEMENS MM440自带的PID控制。张力摆杆的角度变化信号用一个舞蹈轮电位器检测回来，输入到MM440的AI1作为PID控制器的反馈，PID给定值有内部参数P2889或P2990按百分比给出，根据MM440使用大全PID控制的功能图，采用一个外部点控制PID的投入和退出，以满足手动和自动的切换。

相关参数如下：

P0701=99（DI1使能BICO，将作为启动信号）

P0703=99（DI3使能BICO，将作为PID切换信号）

P2200=722.2（使用DI3来切换手动和PID自动）

P0757=0（AI1的X1）

P0758=-100%（AI1的Y1）

P0759=10（AI1的X2）

P0760=100%（AI1的Y2）

P2253=2889（PID给定值来源于P2889）

P2889=0%（张力摆杆平衡点的位置）

P2264=755.0（PID反馈值来源于AI1）

P2267=100%（反馈值的上限）

P2268=-100%（反馈值的下限）

P2291=100%（PID上限幅）

P2292=-100%（PID下限幅）

P2280=0.325（已经调试的最佳经验值）

P2285=0.85 （已经调试的最佳经验值）

P0840=722.0（使用DI1作为启动信号）

其中的AI输入的标定，PID反馈/PID输出的限幅，PID参数是PID成败的关键。

PID放卷经过用户严格和反复的测试，完全超越了硬件PID控制板的性能，用于放0.4mm的铜线，张力恒定在250克（专用张力表测量）；线速度达到400M/MIN，牵引马达在15S内速度降到零，仍可以保证摆臂的自动平衡。

2：挤出螺杆的温度控制

螺杆本身包括模具在内有7段温区，注条机3个温区，电容水槽1个温区，因为该胶料是发泡材料，发泡程度对温度极其敏感而影响外径和电容值，客户要求控制在正负1度。

温度控制方法本来可以采用脉宽调制法而无需PID，但精度要求恐怕达不到需求（实践证明一般可到正负3度），因此，拟采用PID提高控制精度；温度控制的解决方法：采用2台CPU，分担温度PID控制。

本例中采用固态继电器做加热开关元件，所以采用FB59来控制温度

与FB41 PID功能块不同的是，FB59的给定和反馈值并不需要做规格化处理（按百分比比例化为0%~100%的浮点数），而是直接分别将给定和反馈变换成浮点数置入SP-INT和PV-IN，采样周期CYCLE一般设置为200MS，QLMNUP是使温度上升的开关量，QLMNDN是使温度下降的开关量，分别填入加热驱动点和冷却驱动点，而P和I参数则由HMI上输入改变，根据经验P设置为15，I设置为20，获得了满意的控制效果。具体可参考源程序中的OB35。

需要注意的是，FB59如果出现饱和（即使温度已超出很多仍然不停止），可以给COM-RST参数一个上升沿或设置P=0，I=0强行让PID退出饱和。

3：双CPU之间的数据交换和HMI（TP270-10）的通讯处理

因为采用两台CPU，不可避免的需要在两台CPU之间交换数据，有三种方法可以选择：

方法1：两台CPU之间通过HMI的VB脚本实现三者之间的数据交换，因为TP270支持多CPU MPI通讯和脚本语言，可以使用内部变量实现三者的数据交换；

方法2：在两台CPU之间直接使用MPI的全局数据通讯，这种方法不增加任何的硬件开支和软

件编写，工作量最小，组态调试最方便；

方法3：采用DP通讯。因为需要额外的DP通讯口，虽然可以获取更到的通讯速度，但成本大

幅度提高，所以是不可取的；

事实上最具有实用价值的方法1和2的综合使用。

解决方案：本例程中使用了方法2。组态CPU的全局数据包，直接由组态实现而不用编程。

4：外径测试仪和电容仪的RS232通讯

这两台外设均自带RS232接口，支持简单的数据通讯，系统需要根据取回的外径数据做不同

的处理，这在下节中讨论。所以，采用2块CP340（RS232）模块来实现和两台外设的自由口

通讯

4．1：CP340的硬件参数化

CP340内置支持RK512，3964R，ASCII码协议，通过购买可选的MODBUS工具包，也支持MODBUS 协议。从硬件接口形式看有RS232，RS485，20MA电流环TTY接口。

CP340需要事先对于硬件进行组态，组态的内容包括模块基地址的分配，通讯协议的选择，通讯数据帧格式定义，数据流控制等。注意，只有当安装了CP340的参数化工具包，才可以对其进行参数化，该工具包随硬件一起供货。

本例中模块基地址为320，ASCII码协议，9600波特率，7个数据位，2个停止位，无校验。4．2：CP340的软件编程和应该注意的时序问题。

CP340自由口通讯始终是很多用户关注的问题，在调试过程中，确实出现了很多的问题，如不发起通讯，通讯返回数据帧错乱，或接收数据不稳定等。所以，时序很重要。

A：发送请求（REQ）和终止信号（R）和无错完成（DONE）和发送错误 ERR的关系

发送的第一次请求可由外部的使能命令触发，以后的周期性触发可以使用接收功能块的NDR信号延迟（延迟时间可以通过计算一条报文在一定波特率下需要的时间得出）。

需要查询发送功能块的DONE位和ERR位，一旦发现其中的任何一个位为ON，则需要使用其中之一的信号来触发终止信号（R）终止发送。如果不检测DONE位来控制终止发送（R），则发送完第一条报文后，CP340可能不进入第二次的发送导致通讯失败。ERR的反馈信号用于检测通讯是否正确，一旦出错，理所当然需要终止发送，否则同样使通讯失败。

B：接受功能的使能接受（EN-R）使用和发送功能REQ同样的触发信号，终止接收（R）同样需要检测NDR（接受无错完成）和ERR（接收错），一旦检测到以上的两个信号，则给出R来终止接收过程。为了使通讯过程连续，程序需要检查接收功能块的NDR信号来触发发送功能块的REQ。以上的流程可参考附图程序，用户可以在程序中将注释处放入不同的网络中转化为LAD，逻辑就很清晰了。

5：外径的自适应控制

对于外径仪而言，需要将读回的外径数据（实际值）来控制牵引机（或挤出螺杆）的速度，一旦发现实际外径大于给定外径，PLC系统需要加快牵引机的速度，这样包覆在铜线上的胶料减少而减小外径使二者平衡。反之降低牵引机速度，是实际直径增大而使二者平衡。

本来外径仪的硬件PID控制器是可选件，但是由于其价格昂贵，因此，设备制造商希望取消该控制器来降低相关的硬件成本，所以，用PLC来实现对线径的误差控制就成了很重要的需求。

解决方案：将牵引机的速度分为主给定和辅助给定，其中主给定和挤出螺杆联动（由同一个电位器分压给出），辅助给定标定为正负10V对应正负20%，而辅助给定由外径实际值和外径给定值之差决定大小和方向，这样，和PID控制器一样具有跟随特性，相当于一个P控制器。

附图3：外径自适应的调整原理

附图4：CP340发送功能块的示例程序（已经现场调试使用）

附图5：CP340的接受功能块程序例（已经过现场调试使用）6：逻辑控制因为比较简单，此处不在赘述。

四：采用该系统的用户效果和收益

1：因为采用S7300 PLC的PID控制，各温区的温度控制误差在正负1.5度，完全达到了用户对于电线发泡程度的需求，同时保证了温度对于电容值的影响保持在用户的预见范围内；

2：因为直径的控制由程序采用类似PID控制（本质是由PLC AO 给出正负10V调整牵引马达偏差），保证了直径的公差在小数点后3位数波动，为用户节省了昂贵的外径直径PID硬件控制器3：放线装置采用了MM440的PID控制（速度模式下的内置PID），可以保证用户使用0。4MM 裸线在400M/MIN的情况下，牵引机突然停机（10S的减速时间）不断线。相比原有使用硬件PID 控制板性能有大幅度提高，而且节省了用户购买PID板的费用，直接降低了用户的设计成本和维修成本，提高了生产效率（大幅度降低裸线重新穿过模具的几率）

4：采用了CPU340和相关的控制环，增加了仪表的远程功能，更方便用户的操作；更为电容值的控制带来便利（因为电容检测在冷却水槽的末端，距操作点约15米）；

5：因为全套系统采用SIEMENS元件，其品牌效应提高了设备的附加值，使用户获取额外的收益，提高设备的竞争力。

五：结束语

该套系统于2004年10月投入某美资工厂用于生产医疗设备用线材，其中10月中出现过一次温度PID饱和导致温度不受控的情况，后修改PID的COM-RST的信号触发条件未再出现，运行至今，状况良好，直径，张力，电容未出现过异常，为用户生产了大量的优质产品，获得了OEM 客户和最终用户的好评

六：应用体会

该系统中从自控角度而言，

1：解决了MM440的张力控制问题，感觉到MM440的PID控制器的优良性能，但第一次调整花费了很多的时间，之后用DRIVERMONITOR下载，非常方便，PID性能的一致性很好，不象别的品牌，同样的机械结构和参数，效果不同，初次使用一定要弄懂功能图和BICO连接；

2：CP340的自由口通讯一定要注意文中提到的时序和错误处理，否则可能通讯不正常。CP340没有如S7200自由口通讯的字符中断，所以感觉上时序的安排没有字符中断灵活，好用；

3：FB59温度PID的控制，其给定和反馈不必如FB41需要规格化为0-100%的数据，这对于初次使用者具有很重要的意义；

4：关于MPI的通讯方式，可以采用多种方法达到目的，不必拘泥于某种形式，可以带来处理方法的灵活性从而获得最佳的性价比，这是SIEMENS提倡的TIA带来的好处。

附件：

PLC/HMI源文件

变频器结构及工作原理

变频器结构及工作原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。如图1所示，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。 1. 整流器 它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。 2. 中间电路，有以下三种作用： a. 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。 b. 通过开关电源为各个控制线路供电。 c. 可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。 3. 逆变器 将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。 4. 控制电路 它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。主要功能是： a. 利用信号来开关逆变器的半导体器件。 b. 提供操作变频器的各种控制信号。 c. 监视变频器的工作状态，提供保护功能。

现场对变频器以及周边控制装置的进行操作的人员，如果对一些常见的故障情况能作出判断和处理，就能大大提高工作效率，并且避免一些不必要的损失。为此，我们总结了一些变频器的基本故障，供大家作参考。以下检测过程无需打开变频器机壳，仅仅在外部对一些常见现象进行检测和判断。 以下检测过程无需打开变频器机壳，仅仅在外部对一些常见现象进行检测和判断。

变频器的工作原理

变频器工作原理：该高压变频器主电路采用模块串联方式，每个功率模块为三相输入，单相逆变输出，即通过6个独立的低压变频功率模块串联接在移相变压器副边构成逆变主回路，高压直接输入隔离变压器，输出侧通过逆变器的 PWM调制技术，输出为多电平。直接接高压电机运行。 变频器及变压器保护： 1．变频器运行时风扇应投入，并装设超温保护，当某一只变频器模块稳温度T>65时则旁通该变频器模块. 2．变频用变压器具有温度保护,自动报警:冷却风扇随变压器充电自动启动. 3．变频器电源开关未装设低电压保护,由变频器本身的欠压保护完成.正常运行时,母线电压可在+_10#范围内波动,当模块直流电压<70%时,报”轻故障信号”,延时后,仍欠压,则变频器旁通运行. 4．运行中出现模块故障(包括模块过压故障,模块过热故障,模块驱动故障)时,变频器发出轻故障信号,同时立即自动进行旁通运行,使变频器能够代故障运行.旁通功能发生作用后,系统处于旁通工作状态,其运行情况如下: a一个模块发生旁通内故障,变频器用开光将此模块旁通掉,同层的其他两个模块计算出输出为0V b 旁通后,系统运行由N级调整为N-1级运行,仍然保持对称运行. C.旁通后,系统降负荷运行,1级旁通,允许连续运行在96%额定功率下 2级旁通,允许连续运行在77%额定功率下 3级旁通,跳变频器开关,转为工频运行 5,当系统或母线发生瞬间故障,母线电压为60%时能运行5个周波,厂用电切换为慢切时,变频器将跳闸. 有关管理规定 1.由于变频器出口开关与工频开关电缆并接,故不论该泵运行或备用,二只开关的下桩头都有带电的可能,都应视为带电设备 2.当某台变频运行时,该台泵的工频开关只要没有工作(开关或保护)应放工作位置,用开关的机械保护,避免人为合工频开关的接地闸刀.当该台泵的工频开关有工作(开关或保护)才允许将该开关放试验位置,并严禁合上工频开关的接地闸刀.运行中应避免此种方式的出现,应调换成另一台泵运行. 3.由于6KV-18,19段上的凝泵工频开关,变频器电源开关下桩头的接地闸刀无法拆除,而电机工频,变频的电缆又并接在6KV-18,19段开关的下桩头,故工频开关下桩头接地闸刀的合闸应确保工频,变频回路均退出时才能进行,变频器电源开关下桩头的接地闸刀应在变频器出

变频器的工作原理以及接线图

变频器介绍：变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。 变频器工作原理 变频器可分为电压型和电流行两种变频器。 电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。 电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。是整流器，整流器，逆变器。 而变频器的主电路由整流器、平波回路和逆变器三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路。 变频器接线图

上图是一副变频器接线图。在变频器的安装中，有一些问题是需要注意的。例如变频器本身有较强的电磁干扰，会干扰一些设备的工作，因此我们可以在变频器的输出电缆上加上电缆套。又或变频器或控制柜内的控制线距离动力电缆至少100mm等等。 变频器接线方法 一、主电路的接线 1、电源应接到变频器输入端R、S、T接线端子上，一定不能接到变频器输出端（U、V、W）上，否则将损坏变频器。接线后，零碎线头必须清除干净，零碎线头可能造成异常，失灵和故障，必须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时，要注意不要使碎片粉末等进入变频器中。 2、在端子+，PR间，不要连接除建议的制动电阻器选件以外的东西，或绝对不要短路。 3、电磁波干扰，变频器输入／输出（主回路）包含有谐波成分，可能干扰变频器附近的通讯设备。因此，安装选件无线电噪音滤波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF线路噪音滤波器，使干扰降到最小。 4、长距离布线时，由于受到布线的寄生电容充电电流的影响，会使快速响应电流限制功能降低，接于二次侧的仪器误动作而产生故障。因此，最大布线长度要小于规定值。不得已布线长度超过时，要把Pr．156设为1。 5、在变频器输出侧不要安装电力电容器，浪涌抑制器和无线电噪音滤波器。否则将导致变频器故障或电容和浪涌抑制器的损坏。 6、为使电压降在2%以内，应使用适当型号的导线接线。变频器和电动机间的接线距离较长时，特别是低频率输出情况下，会由于主电路电缆的电压下降而导致电机的转矩下降。

变频器接线方法

变频器在电气控制电路中应用非常广泛，在使用的过程中，变频器不仅能够达到相同的工况要求，而且能够高效，节省，因此在工业自动化和智能化控制当中被广泛使用，变频器虽然好用，但是却广泛免不了出现各种各样的故障，当变频器出现故障的时候，及时有效的进行故障处理是每一个电气维修人员必备的技能，今天我们就来看看变频器常用的接线方法 一、变频器工作原理 常用的变频器分为电压型和电流型两种： 电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。 电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。是整流器，整流器，逆变器。 变频器是将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路，下图为变频器接线图。

二、主电路的接线 1 电源应接到变频器输入端R、S、T接线端子上，一定不能接到变频器输出端（U、V、W）上，否则将损坏变频器。接线后，零碎线头必须清除干净，零碎线头可能造成异常，失灵和故

障，必须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时，要注意不要使碎片粉末等进入变频器中。 2 在端子+，PR间，不要连接除建议的制动电阻器选件以外的东西，或绝对不要短路。 3 电磁波干扰，变频器输入／输出（主回路）包含有谐波成分，可能干扰变频器附近的通讯设备。因此，安装选件无线电噪音滤波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF线路噪音滤波器，使干扰降到最小。 4 长距离布线时，由于受到布线的寄生电容充电电流的影响，会使快速响应电流限制功能降低，接于二次侧的仪器误动作而产生故障。因此，最大布线长度要小于规定值。不得已布线长度超过时，要把Pr．156设为1。 5 在变频器输出侧不要安装电力电容器，浪涌抑制器和无线电噪音滤波器。否则将导致变频器故障或电容和浪涌抑制器的损坏。

图解变频器接线,变频器怎么接线

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。 一、变频器工作原理 变频器可分为电压型和电流型两种变频器： 电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。 电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。是整流器，整流器，逆变器。 而变频器的主电路由整流器、平波回路和逆变器三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路。

上图是一副变频器接线图。在变频器的安装中，有一些问题是需要注意的。例如变频器本身有较强的电磁干扰，会干扰一些设备的工作，因此我们可以在变频器的输出电缆上加上电缆套。又或变频器或控制柜内的控制线距离动力电缆至少100mm 等等。 二、主电路的接线 1、电源应接到变频器输入端R、S、T接线端子上，一定不能接到变频器输出端（U、V、W）上，否则将损坏变频器。接线后，零碎线头必须清除干净，零碎线头可能造成异常，失灵和故障，必须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时，要注意不要使碎片粉末等进入变频器中。 2、在端子+，PR间，不要连接除建议的制动电阻器选件以外的东西，或绝对不要短路。 3、电磁波干扰，变频器输入／输出（主回路）包含有谐波成分，可能干扰变频器附近的通讯设备。因此，安装选件无线电噪音滤波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF 线路噪音滤波器，使干扰降到最小。

变频器的接线方法原理

变频器的接线方法原理 1.变频器是通过改变输出电源频率来控制电动机转子转速的一种设备。 2.变频器的接线端子分为动力端子或者叫主回路端子，一般标识为R/L1, S/L2, T/L3,表示电源输入。U/T1, V/T2, W/T3表示输出到电动机。PE为接大地的端子。而标识N不能与大地连接。要特别注意。但不是所有变频器都有这个标识。 3.变频器的接线端子还有控制端子或者叫控制回路端子，其标识因品牌的不同 而不同，但一般都有输入端子（输入回路）和输出端子（输出回路）。所谓回路就是指电流经过的路线，变频器的控制电路一般都是用直流电源,在变频器运行之前，同一控制回路里电流的方向可以设置或者定义为两个方向的其中一个。 4.变频器的输出，输入回路和PLC一样分为“漏型”（SINK）和“源型” （SOURCE）设置为“漏型”当电路导通（ON）时，电流的方向是从输入端子流出，经过外部开关回到输入的公共端子形成回路。如果把变频器的内部控制电路或者PLC的输入内部电路看作是一个灯泡（负载），那么“漏型”时电流的方向是从（电源的高电位）正极经过灯泡（负载）从另一端（输入端子）流出，此时的电位为低电位负极。设置为“源型”当电路导通（ON）时，电流的方向是从输入端子流进去经过内部电路回到输入公共端子形成回路。“源型”时电流的方向是从（电源的高电位）正极经过输入端子开始流入灯泡（负载）从另一端（公共端子）流出，此时的电位为低电位负极。 如果以输入回路的输入端子为参照物，总结两者的区别：漏型时电流已经流过了负载，而源型时电流开始流入负载。如果以输入回路的公共端子为参照物则以上内容两者正好相反。直流电的电流方向一定是从高电位流向低电位，或者说从正极流向负极，直流电的正极和负极是为了方便研究它而人为规定的，所以后者说法并不准确。 5.要注意的是变频器的控制回路一般是使用自身的内部电源，此时外部一般是 使用无源节点信号输入，同时要注意看控制回路的公共端子是否与内部电源有联系，可能有多个内部电源形式。同一回路必须是同一电源，使用接近开关，光电开关时尤其要注意。NPN型接近开关输出线导通时与负极接通是低电位，与漏型逻辑相对应，PNP型则相反。 6.变频器的运转：变频器的运转包括两部分，一是启动，二是频率，也就是说 只有启动信号而没有频率选择时，此时输出频率为0Hz 电动机是不会转的。 7.一般的变频器的运转要综合考虑外部接线和内部参数设置，所以一定要看变 频器说明书对每一个端子的定义及相关设置。

变频器结构及工作原理

变频器结构及工作原理 Prepared on 24 November 2020

变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。如图1所示，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。 1. 整流器 它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。 2. 中间电路，有以下三种作用： a. 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。 b. 通过开关电源为各个控制线路供电。 c. 可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。 3. 逆变器将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。 4. 控制电路它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。主要功能是： a. 利用信号来开关逆变器的半导体器件。 b. 提供操作变频器的各种控制信号。 c. 监视变频器的工作状态，提供保护功能。 现场对变频器以及周边控制装置的进行操作的人员，如果对一些常见的故障情况能作出判断和处理，就能大大提高工作效率，并且避免一些不必要的损失。为此，我们总结了一些变频器的基本故障，供大家作参考。以下检测过程无需打开变频器机壳，仅仅在外部对一些常见现象进行检测和判断。

以下检测过程无需打开变频器机壳，仅仅在外部对一些常见现象进行检测和判断。

1. 整流器 它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。 2. 中间电路，有以下三种作用： a. 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。 b. 通过开关电源为各个控制线路供电。 c. 可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。 3. 逆变器将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。 4. 控制电路它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。主要功能是： a. 利用信号来开关逆变器的半导体器件。 b. 提供操作变频器的各种控制信号。 c. 监视变频器的工作状态，提供保护功能。 现场对变频器以及周边控制装置的进行操作的人员，如果对一些常见的故障情况能作出判断和处理，就能大大提高工作效率，并且避免一些不必要的损失。为此，我们总结了一些变频器的基本故障，供大家作参考。以下检测过程无需打开变频器机壳，仅仅在外部对一些常见现象进行检测和判断。 以下检测过程无需打开变频器机壳，仅仅在外部对一些常见现象进行检测和判断。 现象检测办法和判断 1，上电跳闸或变频器主电源接线端子部分出现火花。断开电源线，检查变频器输入端子是否短路，检查变频器中间电路直流侧端子P、N是否短路。可能原因是整流器损坏或中间电路短路。 2，上电无显示断开电源线，检查电源是否是否有缺相或断路情况，如果电源正常则再次上电后则检查检查变频器中间电路直流侧端子P、N是 否有电压，如果上述检查正常则判断变频器内部开关电源损坏。 3，开机运行无输出（电动机不启动）断开输出电机线，再次开机后观察变频器面板显示的输入频率， 同时测量交流输出端子。可能原因是变频器启动参数设置或运行 端子接线错误、也可能是逆变部分损坏或电动机没有正确链接到 则说明逆变器部 分出现老化或损 坏。

变频器原理及应用复习题(可编辑修改word版)

变频器原理与应用复习题 一、填空题 1.变频器，按滤波方式不同可分为电压型和电流型两种。 2.变频器，按用途不同可分为通用型和专用型。 3.变频器的组成可分为主电路和控制电路。 4.变频器安装时，要求垂直安装，并且在其正上方和正下方避免存在阻挡进风、出风的 大部件。 5.变频器是将工频交流电变为电压和频率可调的交流电的电器设备。 7.变频调速时，基本频率以下的调速属于恒转矩调速，基本频率以上的属于恒功率调速。 8.变频器的显示屏可分为LED 显示屏和液晶显示屏。 9.节能运行只能用于 U/f 控制方式，不能用于矢量控制方式。 10．对变频器接线时，输入电源必须接到变频器输入端子 R、S、T 上。 11．对变频器接线时，电动机必须接到变频器输出端子 U、V、W 上。 12.通过通讯接口，可以实现在变频器与变频器之间或变频器与计算机之间进行联网 控制。 13.变频器的通、断电控制一般采用空气开关和接触器，这样可以方便地进行自动或 手动控制，一旦变频器出现问题，可立即切断电源。 14.SPWM 是正弦波脉冲宽度调制的英文缩写。 15.变频器的加速时间是指从 0 赫兹上升到基本频率所需要的时间。 16.变频器的减速时间是指从基本频率下降到 0 赫兹所需要的时间。 17.变频器的加速曲线有三种：线形上升方式、S 型上升方式和半S 型上升方式。 18.当故障排除后，必须先复位，变频器才可重新运行。 19.为了避免机械系统发生谐振，采用设置回避频率的方法。 20.变频调速过程中，为了保持磁通恒定，必须保持 U/F=常数。 21.变频器的平方律补偿法，多应用于风机和泵类负载。 22.为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有矢量控制功能。 23.变频器调速系统中，禁止使用反接制动。 24.变频器的PID 功能中，P 指比例调节，I 指积分调节，D 指微分调节。 25.变频器的输出侧不能接移相电容或浪涌吸收器，以免造成开关管过流损坏或变频 器不能正常工作。 26.变频器运行控制端子中，FWD 代表正转。 27.变频器运行控制端子中，REV 代表反转。 28.变频器运行控制端子中，JOG 代表点动。 29.变频器运行控制端子中，STOP 代表停止。

各种变频器接线图

各种变频器接线图(2) PLC在行车电气控制回路改造中的应用附变频器接线图#e# 1 引言 某厂抓矿行车采用绕线式异步电动机转子串接频敏电阻器进行启动和调速，这种继电器-接触器控制方式在实际运行中存在着以下问题: (1) 行车工作环境恶劣，工作任务繁重，电动机所串频敏电阻器烧损、断裂和接地故障时有发生，造成电动机频繁烧损; (2) 由于机体震动及导电性粉尘环境，继电器-接触器控制系统的可靠性差、故障率高、维护困难、维护费用高、检修工人疲于维护; (3) 转子串频敏电阻器调速，机械特性软，负载变化时，运行不平稳，且运行中频敏电阻器长期发热，电能浪费严重; (4) 各接触器在大电流状态下频繁分断、吸合，造成电网高次谐波污染严重，电网功率因数低。 于是该厂采用了PLC代替了继电器-接触器控制，将变频器代替电动机转子串频敏电阻器的调速方式，改造后，运行效果显著，解决了以上问题。 2 PLC控制的行车变频拖动系统组成

2.1 系统组成 行车的大车、小车、抓斗提升、抓斗开闭电机都需独立运行，大车有两台电机同时驱动，小车、抓斗提升、抓斗开闭各为一台电机驱动，整个系统有5台电机。为了保证各部分安全运行互不影响，采用了4台变频器拖动，并用4台PLC分别加以控制，系统组成如图1所示: 图1 PLC控制变频拖动系统组成 PLC接收主令控制器的速度控制信号，该信号为数字量控制信号，信号电平为AC220V。这些信号包括:主令控制器发出的正、反转信号、电机过热保护信号、安全限位信号及启动、急停、复位、零锁等信号，全部信号采用汇点式输入。PLC针对这些信号完成系统的逻辑控制功能，并向变频器发出起、停、正、反转及调速等控制信号，使电动机处于所需的工作状态。 变频器接收PLC提供的控制信号，并按设定向电机输出可变频、变压的电源，从而实现电机的调速。操作人员按实际需要通过主令控制器向PLC发出各种控制信号。 提升电机在下放重物时，电机反转，由于重力加速度的原因，电机处于再生制动状态，拖动系统的机械能转化为电能，并存储在电压型变频器的滤波电容器的两端，使直流电压不断上升，甚至能够击穿电器绝缘，当电压上升到设定值时，接入泄能电阻来消耗直流电路的这部分能量，保证变频器安全运行。

变频器接线方法

变频器接线方法 变频器工作原理 变频器可分为电压型和电流行两种变频器。 电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。 电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。是整流器，整流器，逆变器。 而变频器的主电路由整流器、平波回路和逆变器三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路。 在变频器的安装中，有一些问题是需要注意的。例如变频器本身有较强的电磁干扰，会干扰一些设备的工作，因此我们可以在变频器的输出电缆上加上电缆套。又或变频器或控制柜内的控制线距离动力电缆至少100mm等等。 变频器接线方法 一、主电路的接线 1、电源应接到变频器输入端R、S、T接线端子上，一定不能接到变频器输出端（U、V、W）上，否则将损坏变频器。接线后，零碎线头必须清除干净，零碎线头可能造成异常，失灵和故障，必须始终保持

变频器清洁。在控制台上打孔时，要注意不要使碎片粉末等进入变频器中。 2、在端子+，PR间，不要连接除建议的制动电阻器选件以外的东西，或绝对不要短路。 3、电磁波干扰，变频器输入／输出（主回路）包含有谐波成分，可能干扰变频器附近的通讯设备。因此，安装选件无线电噪音滤波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF线路噪音滤波器，使干扰降到最小。 4、长距离布线时，由于受到布线的寄生电容充电电流的影响，会使快速响应电流限制功能降低，接于二次侧的仪器误动作而产生故障。因此，最大布线长度要小于规定值。不得已布线长度超过时，要把Pr．156设为1。 5、在变频器输出侧不要安装电力电容器，浪涌抑制器和无线电噪音滤波器。否则将导致变频器故障或电容和浪涌抑制器的损坏。 6、为使电压降在2%以内，应使用适当型号的导线接线。变频器和电动机间的接线距离较长时，特别是低频率输出情况下，会由于主电路电缆的电压下降而导致电机的转矩下降。 7、运行后，改变接线的操作，必须在电源切断10min以上，用万用表检查电压后进行。断电后一段时间内，电容上仍然有危险的高压电。 二、控制电路的接线 变频器的控制电路大体可分为模拟和数字两种。 1、控制电路端子的接线应使用屏蔽线或双绞线，而且必须与主回路，强电回路（含200V继电器程序回路）分开布线。

变频器工作原理 变频器接线图 变频器说明书

变频器工作原理变频器接线图变频器说明书 来源：网友投稿时间：2012-09-17 浏览量：62152我要投稿>> 分享到：61前面我们向大家介绍了变压器和稳压器，那您知道变频器是什么吗？今天我们将向大家介绍变频器工作原理、变频器接线图和变频器说明书。 热门标签: 电路器材更多? ◇相关推荐 ◇2014最受欢迎现代简约风格开关 ◇奢华至尊欧式风格开关 ◇新品特荐现代时尚开关 ◇百万人气推荐高性价比开关 价格、质量、品牌信息请关注：美乐乐家具 变频器是通过改变电源频率来改变电压的，主要基于微电子技术和变频技术。它能够实现过载、过流和过压等保护功能。因此，变频器在我们日常生活中也应用得十分广泛。那您了解变频器工作原理吗？知道变频器接线图吗？看过变频器说明书吗？如果您不了解也没有关系，接下来我们将为您一一介绍。 想要了解关于更多变频的产品，就请点击 变频器介绍

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。 想要了解关于更多变频的产品，就请点击 变频器工作原理 变频器可分为电压型和电流行两种变频器。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。是整流器，整流器，逆变器。而变频器的主电路由整流器、平波回路和逆变器三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路。