八、变频器的模拟量输入控制
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八、变频器的模拟量输入控制 有极性的给定信号与辅助给定信号 小孙看了看笔记本，说： “第二个问题是，图4－19中，电位器rp2是跨接在＋10v和－10v之间，vi2上得到的给定信号是可正可负的。那么，当给定信号为‘－’时，电动机是反转的么？” “可以的。”张老师一边回答，一边找出了图4－22。然后说： “不过，这时候要注意一件事情，就是电位器在零速时的位置很难找准。你以为转速已经等于0了，实际上可能比0大了一点，或小了一点，机器还在缓慢地转动，而人却感觉不出来，这是很危险的事情。为了避免这种情况的出现，应该预置‘有效零’功能，就是给定信号在接近0的一个小区间内，变频器的输出频率都等于0hz，如图（b）所示。” “第三个问题，要是vi1和vi2上都有给定信号，两者之间是什么关系？”小孙看着笔记本，又问。 “两者将是叠加的关系，就是说，两个信号将相加。” “在哪些场合需要两个信号相加呢？”小孙接着问。 “我们举一个联动控制的实例吧。”张老师说着，拿出了图4－23。 接着说： “这是一个两个单元联动的例子，m1是主令单元的电动机，m2是从动单元的电动机，两 个单元之间要求同步，即线速度v1和v2应该一致。 这里使用了一个正、负同时可调的稳压直流电源，如图中之dw。两台变频器的主给定端（vi1）都接到0v和＋10v之间。调节电位器rp1，dw的输出电压改变，两台变频器的输出频率同时改变，称为‘统调’；由于两台电动机的特性以及各单元传动装置的特性都不可能完全一致，当两个单元的线速度有差异时，就应该通过电位器rp2进行微调。 假设：v2＞v1 则：张力架上移，同时带动电位器rp2的滑动端上移，使vi2上的辅助给定信号为‘－’，则变频器uf2的合成给定信号将减小，电动机的转速下降，使从动单元的线速度v2减慢。” “第四个问题，”小孙看了看笔记本，又问：“为什么有的电压信号是1～5v或2～10v，电流信号常常是4～20ma，都不是从0开始呢？” 零信号与无信号 “这是为了区别零信号和无信号。” 在许多情况下，传感器和变频器之间的距离常常是比较远的。以恒压供水装置为例，压力传感器是安装在管路的出口处的，而变频器却在控制室里，两者之间的距离少则十几米，多者几十米。当变频器上反映“0”时，你有时会怀疑：是压力的确0呢，还是传感器出了故障？或者，中间的线路断了？ 我们把压力等于0时的信号称为零信号，而把发生故障的不正常0信号，称为无信号。用非零值表示0的信号，就是为了区别这两种情况下的0信号。 以电流信号4～20ma为例，当你产生怀疑时，你只要拿一块电流表，测量一下信号电流，如测量结果是4ma，说明信号电路里的各个环节都是正常的，实际压力的确为0，如图4－24（a）所示。反之，如测量结果是0ma，说明传感器或信号电路发生故障了，变频器根本没有得到给定信号，如图（b）所示。 这时，张老师抬头看了看壁上的钟，风趣地说：“‘下课铃’该响了。”话音刚落，小孙的手机果然响了起来，小孙闹了个大红脸，赶紧收拾起书包来。临走前，张老师关照说：“回去以后，把开关量输入控制预习一下吧。” 小孙又到张老师家时，已经画好了一些图纸，只见他拿出了一张报警端子控制图，如图4－32所示。然后说： 报警输出 “在变频器的输出控制端子中，最重要的恐怕是报警输出端子了。它应该在变频器跳闸时动作，如图中的a、b、c所示。其动断（常闭）触点串联在接触器线圈的电路中，这在前面已经提到过了。它的动合（常开）触点则用来接通报警电路，如图所示。对吗？”小孙虽然嘴上在问，心里却在想，这点小事情，该不会有问题吧。 “完全正确，不过，你这里把控制电路的电源线移到接触器触点的前面去了。能够作这样移动的变频器好象并不多，要是不方便移动的话，接触器触点一断开，变频器就没有电源了，其故障继电器只能维持若干秒钟，很快就复原了。如果操作工不在现场，兴许就不知道已经报了警，岂不误事？” “啊，”被张老师这么一说，小孙感觉到了自己考虑问题的不够周到。不过，对于这些简单的控制电路，他还是熟悉的。他拍拍脑袋，想了想后，说：“那要加一个中间继电器才行。”于是，他在原来的图上又补充成了如图4－33所示。然后说：“这样，只要操作工还没有闻讯，声光报警就不断，直到操作工闻讯赶到，按下st2后，声光报警才停止。 ” 张老师满意地点了点头。但小孙却还有不少问题呢。他翻了翻笔记本，问：“这两个测量端子的输出信号都是0～10v，怎么去配相关仪表呢？” 输出测量端子的应用 “要买现成的和变频器的输出端子配套的频率表或电流表恐怕是买不到的。”张老师一边说，一边找出了图4－34，接着说：“你可以买一块0～10v的直流电压表，把它的表盘修改成你所需要的量程和单位就可以了，如图（b）和图（c）所示。” “但是，变频器输出的10v和仪表整定的10v不一定能够吻合呀。”小孙说。 “是的，严格地说，是肯定不吻合的。所以，变频器里为此设置了一个‘模拟量增益’功能，通过改变‘模拟量增益’，可以任意调整输出端的电压或电流范围，如图4－35（a）所示。当增益为50%时，输出的最大电压是5v；当增益为100%时，输出的最大电压是10v。输出电压还可以适当调大一点，但实际输出电压不可能增加很多。例如，富士g11s变频器中，当增益为200%时，实际输出电压也只有11v。 如果通过调整比例增益难以调到恰到好处的话，还可以在模拟量输出端串联一个电位器rp2，如图（b）所示。” 关于多功能输出端 “你们厂里的变频器中，多功能输出端子有几种形式？各用在什么样的电路中？”张老师问小孙。 小孙不慌不忙地从书包里拿出了图4－36，说：“主要有三种： （1）直流晶体管型 内部接法如图（a）所示，只能用于低压直流电路中。 （2）交流晶体管型 内部接法如图（b）所示，可用于低压直流或交流电路中。 （3）继电器型 可直接用于交流220v的电路中。” “很好。在输出端子的可选功能中，有什么疑问么？”张老师说。 “频率到达和频率检测这两个功能的区别，总觉得不大清楚。”小孙看着笔记本，说。 张老师随手在纸上画出了图4－37，然后说： “频率到达，是指变频器的输出频率已经到达了给定频率，如图（a）所示。只要变频器的输出频率fx与给定频率fg相吻合时，输出端子就有输出。根据需要，同时还可以预置一个检测的幅值δf。意思是说，只要达到了给定频率上下的幅值范围（fx±）内，都有信号输出。实际上相当于设定了允许误差。如果变频器的输出频率超过了（高于或低于）所预置的范围，输出端子将停止输出。 频率检测就不一样了，它可以检测用户所指定的任意一个需要检测的频率值fset。当变频器的输出频率fx上升到fset时，输出端子开始有输出。这时，变频器的输出频率fx继续上升，输出端子一直有信号输出，如图（b）所示。当变频器的输出频率fx下降到检测频率fset时，用户可以预置一个频率检测的滞后值δf，就是说，可以等到fx下降到（fset－δf）时，输出端子才停止输出。” “我想起来了，”小孙从书包里拿出了图4－38，说：“厂里有一台粉末传输带，原材料在料斗里打成粉末后‘挤’到传输带上，由传输带传输到下一道工序。为了防止粉末在传输带上堆积，两台变频器之间有联锁控制：uf1的输出频率必须大于30hz后，电动机m2才允许启动。如果在运行过程中，fu1的输出频率低于25hz的话，m2必须停止。它的控制电路我也画下来了，在uf1的y1端子处，接入一个继电器ka，而m2的是否启动和运行，就由ka的状态来决定，如图所示。可就不知道是如何实现的。现在看来，这可能和频率检测功能有关？两台变频器都是森兰sb70系列的。”小孙随手从书包里找出了sb70系列变频器的说明书，交给了张老师。 “这是一个很好的应用频率检测功能的实例么。”张老师边说，边在纸上补充画了起来，如图4－39（b）所示。又仔细地翻阅了说明书，然后说： “瞧，它需要预置的功能有： f5－00‘y1数字输出端子功能’预置为‘3’，则y1端子为‘频率水平检测信号’； f5－06‘频率水平检测’值预置为‘30’，则当uf1的输出频率大于30hz后，y1的晶体管导通，继电器ka得电，m2开始启动； f5－07‘频率水平检测滞后值’预置为‘5’，则当uf1的输出频率小于（30－5＝25）hz后，y1的晶体管截止，继电器ka断电，m2停止。” 这时，小孙的手机响了。 张老师看了看钟，说：“哟，今天有点晚了，人家可能等急了呢，快去吧。” |
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