项目变频器常用控制电路学习教案

1、会计学1第一页，共73页。 任务任务3.1 变频器正反转控制电路变频器正反转控制电路任务任务3.2 变频器变频器同步运行控制电路同步运行控制电路任务任务3.3 变频器变频器PID控制电路控制电路教教 学学 内内 容容2021-12-8第1页/共72页第二页，共73页。学 习 目 标1熟练掌握变频器常用控制电路的接线方法及工作原理。2掌握变频器升降速端子的参数设置。3能运用变频器的升降速功能实现(shxin)变频器同步运行。4了解PID控制原理。 5掌握变频器PID控制时的接线方法和参数设置方法。2021-12-8第2页/共72页第三页，共73页。2021-12-8 任务任务3.1变频器正反转控

2、制电路变频器正反转控制电路任务任务(rn wu)导入导入 如图3-1所示是一个带式传送带变频控制系统，变频器通过交流电动机拖动传送带运行，要求按下正转启动按钮，传送带正转运行，按下反转(fn zhun)启动按钮，传送带反转(fn zhun)运行，按下停止按钮，传送带停止运行。图3-1 传送带变频控制系统(kn zh x tn)组成第3页/共72页第四页，共73页。相关相关(xinggun)知识知识一、变频器的外接主电路(dinl)变频器内部具有电子热保护变频器内部具有电子热保护(boh)功能，故在只接一台电动机的情况下，可不必接热继电器功能，故在只接一台电动机的情况下，可不必接热继电器 第4页

3、/共72页第五页，共73页。 外部接线外部接线(ji xin)及说及说明明外接能外接能耗耗(nn ho)制制动电阻动电阻直流电抗器直流电抗器高频高频(o pn)噪噪声滤波器（铁氧声滤波器（铁氧体磁环）体磁环）交流接触器交流接触器 交流电抗器交流电抗器（隔离变压器）（隔离变压器）断路器断路器电源电源U、V、W操作面板操作面板快速切断变频快速切断变频器，防止变频器，防止变频器极其电路故器极其电路故障导致电源短障导致电源短路路在变频器故障在变频器故障时切断电源，时切断电源，并防止掉电及并防止掉电及故障后的再启故障后的再启动动改善输入功率改善输入功率因数，减小高因数，减小高次谐波的影响次谐波的影响，并

4、抑制浪涌，并抑制浪涌电流电流改善功率因改善功率因数，抑制尖数，抑制尖峰电流峰电流用于大惯量负用于大惯量负载、频繁启制载、频繁启制动及正反转的动及正反转的场合场合变频器变频器减小变频器产减小变频器产生的高频干扰生的高频干扰信号信号热继电器热继电器 ： ： 变频器内置的热敏元件是作为过负载保护之用的。变频器内置的热敏元件是作为过负载保护之用的。对于缺相保护，请使用带缺相保护的热继电器。对于缺相保护，请使用带缺相保护的热继电器。注意注意第5页/共72页第六页，共73页。变频器电源变频器电源(dinyun)侧需要接入电抗器侧需要接入电抗器交流电抗器交流电抗器直流电抗器直流电抗器 （1）交流电抗器除了可

5、以）交流电抗器除了可以(ky)将功率因数提高至（将功率因数提高至（0.750.85）外，还具有削弱浪）外，还具有削弱浪涌电流和电源电压不平衡的影响。涌电流和电源电压不平衡的影响。 （2）配接直流电抗器，功率因数可提高至）配接直流电抗器，功率因数可提高至0.9以上。以上。第6页/共72页第七页，共73页。变频器输出变频器输出(shch)端需要接入电抗器的场合端需要接入电抗器的场合a）电动机与变频器距离远）电动机与变频器距离远b）小变频器带轻载）小变频器带轻载(qn zi)大电动机大电动机 在轻载大电动机配用小容量变频器的情况下，如电动机的容量为在轻载大电动机配用小容量变频器的情况下，如电动机的容

6、量为90kW，实际运行的功率只有，实际运行的功率只有45kW，配用的变频器的功率为，配用的变频器的功率为55kW。因为大电动机的等效阻抗相对较小，故电流的峰值较大，可能会损坏变。因为大电动机的等效阻抗相对较小，故电流的峰值较大，可能会损坏变频器，接入输出频器，接入输出(shch)电抗器后，可以消减输出电抗器后，可以消减输出(shch)电流的峰值，从而保护了变频器。电流的峰值，从而保护了变频器。当变频器与电动机距离较远时，传输线路中的分布电容和电感的作用变得强烈，可能会出现电动机侧电压升高，电动机振动等。使用电抗器后可降低电动机的噪音，延长电机的绝缘寿命。当变频器与电动机距离较远时，传输线路中的

7、分布电容和电感的作用变得强烈，可能会出现电动机侧电压升高，电动机振动等。使用电抗器后可降低电动机的噪音，延长电机的绝缘寿命。第7页/共72页第八页，共73页。变频器的输出端请勿安装进相电容器或浪涌吸收器。变频器的输出端请勿安装进相电容器或浪涌吸收器。 这会导致变频器发生故障这会导致变频器发生故障(gzhng)(gzhng)或使电容器等受损，如果或使电容器等受损，如果 已经接上了，请拆除。已经接上了，请拆除。 注意注意(zh y)电容器电容器电流电流【理由理由】变频器的输出电压波形是高电变频器的输出电压波形是高电压脉冲波形，所以在进相电容压脉冲波形，所以在进相电容器充器充/ /放电中会产生过电流

8、放电中会产生过电流！变频器变频器电机电机输出电压波形输出电压波形第8页/共72页第九页，共73页。故故 障障变频器运行运行(ynxng)中中电磁(dinc)接触器（或断路器）产生的冲击电流是电机产生的冲击电流是电机(dinj)额定电流的额定电流的6倍以上倍以上如果输出侧安装了电磁接触器（或断路器），如果输出侧安装了电磁接触器（或断路器），在变频器在变频器运行中进行运行中进行ONOFF操作，操作，会产生很大的冲击电流，导致变频器损坏。会产生很大的冲击电流，导致变频器损坏。 电机的启动和停止应使用变频器的运行信号来进行电机的启动和停止应使用变频器的运行信号来进行不可！不可！第9页/共72页第十页，

9、共73页。2021-12-8二、变频器启停控制电路接触器接触器KMKM控制控制(kngzh)(kngzh)变频器接通变频器接通和断开电源和断开电源KAKA控制控制(kngzh)(kngzh)变频器启动变频器启动和停止和停止顺序启动触点顺序启动触点逆序停止触点逆序停止触点变频器发生故障报警变频器发生故障报警(bo jng)时，切断电源时，切断电源第10页/共72页第十一页，共73页。变频器电源变频器电源(dinyun)侧接接触器的原因侧接接触器的原因 变频器的保护功能动作时可以通过接触器迅速切断电源。变频器的保护功能动作时可以通过接触器迅速切断电源。 变频器在刚接通电源的瞬间，充电电流是很大的，

10、会构成对电网的干扰。因此变频器在刚接通电源的瞬间，充电电流是很大的，会构成对电网的干扰。因此(ync)，应将变频器接通电源的次数减少到最少程度。，应将变频器接通电源的次数减少到最少程度。 通过接触器通过接触器KM切断电源时，变频器已经不工作了，变频器立即停止输出，电动机将处于自由制动状态，不能按预置的减速时间来停机。因此切断电源时，变频器已经不工作了，变频器立即停止输出，电动机将处于自由制动状态，不能按预置的减速时间来停机。因此(ync)不允许运行中的变频器突然断电。不允许运行中的变频器突然断电。第11页/共72页第十二页，共73页。2021-12-8任务任务(rn wu)实施实施【训练工具【

11、训练工具(gngj)、材料和设备】、材料和设备】西门子MM440变频器1台西门子MM440通用变频器使用手册通用电工工具一套三相异步电动机1台电位器按钮接触器第12页/共72页第十三页，共73页。2021-12-81硬件硬件(yn jin)电路电路变频器上电变频器上电变频器正转变频器正转变频器反转变频器反转(fn zhun)接触器接触器KMKM控制变频器接通控制变频器接通和断开和断开(dun ki)(dun ki)电源电源KA1和和KA2控制变频器正反转控制变频器正反转变频器发生故障报警时，切断电源变频器发生故障报警时，切断电源SB控制变频器复位控制变频器复位第13页/共72页第十四页，共73

12、页。2021-12-82参数设置参数设置参 数 号参 数 名 称出厂值设定值说 明P0003=1，设用户访问级为标准级，P0004=7，命令和数字I/OP07000选择命令给定源（启动/停止）22命令源选择由端子排输入P0003=2，设用户访问级为扩展级，P0004=7，命令和数字I/OP07010设置端子511ON接通正转，OFF停止P07020设置端子6122ON接通反转，OFF停止P07030设置端子799故障确认P07310选择数字输出选择数字输出1的功能的功能52.352.3将数字输出将数字输出1设置为变频器故障设置为变频器故障P0003=3，设用户访问级为专家级，P0004=7，命

13、令和数字I/OP0748数字输出反相数字输出反相01P0748=1时，变频器上电，数字输出时，变频器上电，数字输出1的继电器不得电，一旦的继电器不得电，一旦变频器故障时，数字输出变频器故障时，数字输出1的继电器得电，其常闭触点的继电器得电，其常闭触点18、20断断开，切断变频器的电源开，切断变频器的电源P0003=1，用户访问级为标准级，P0004=10，设定值通道和斜坡函数发生器P10000设置频率给定源22选择AIN1给定频率*P10800下限频率00电动机的最小运行频率（0Hz）*P10820上限频率5050电动机的最大运行频率（50Hz）*P11200加速时间105斜坡上升时间（5s）

14、*P11210减速时间105斜坡下降时间（5s）P0003=2，用户访问级为标准级，P0004=8，模拟I/OP07560设置ADC1的类型00AIN1通道选择010V电压输入，同时将I/O板上的DIP1开关置于OFF位置P07570标定ADC1的x1值00设定AIN1通道给定电压的最小值0VP07580标定ADC1的y1值0.00.0设定AIN1通道给定频率的最小值0Hz对应的百分比0%P07590标定ADC1的x2值1010设定AIN1通道给定电压的最大值10VP07600标定ADC1的y2值100.0100.0设定AIN1通道给定频率的最大值50Hz对应的百分比100%P07610死区宽

15、度00标定ADC死区宽度P0003=2，用户访问级为标准级。P0004=20，通信P20000基准频率50.0050.00基准频率设为50Hz第14页/共72页第十五页，共73页。2021-12-83运行运行(ynxng)操作操作（1）按下按钮SB1，接触器KM得电并自锁，其3对主触点闭合，变频器上电；按下按钮SB3，中间继电器KA1得电并自锁，KA1的常开触点闭合，将端子5接通，变频器正转运行，此时调节电位器RP，就可以调节变频器的速度。按下按钮SB4，KA1失电，5端子断开，变频器停止运行。（2）按下按钮SB1，接触器KM得电并自锁，其三对主触点闭合，变频器上电；按下按钮SB5，中间继电器

16、KA2得电并自锁，KA2的常开触点闭合，将端子6接通，变频器反转(fn zhun)运行，此时调节电位器RP，就可以调节变频器的速度。按下按钮SB4，KA2失电，6端子断开，变频器停止运行。（3）在KA1和KA2线圈电路中串入KM的常开触点，是为了实现正转与反转(fn zhun)运行只有在接触器KM已经动作、变频器已经通电的状态下才能进行。（4）在SB2按钮两端并联继电器KA1、KA2的常开触点用以防止电动机在运行状态下通过KM直接停机。第15页/共72页第十六页，共73页。 变频器安装时为了防止电磁干扰、提高功率因数以及电动机的制动等，要选用一些选配件（又称为选件），这些(zhxi)选配件由厂

17、家另外供应。右图是变频器安装时的连接图，图中各选件可根据需要选用。知识知识(zh shi)拓展拓展第16页/共72页第十七页，共73页。1低压低压(dy)断路器断路器QF （1）主要作用。 一是隔离作用；二是保护作用，当变频器的输入侧发生短路或电源(dinyun)电压过低等故障时，进行过电流及欠电压保护。 （2）选用原则。由于以下原因： 变频器在刚接通电源的瞬间，对电容器的充电电流可高达额定电流的23倍； 变频器的进线电流是脉冲电流，其峰值(fn zh)常可能超过额定电流； 变频器允许的过载能力为150%、1min。所以，为了避免误动作，低压断路器的额定电流 断路器：断路器：QN（1.31.4

18、）N式中，IN为变频器的额定电流 在工频和变频切换控制电路中，断路器应按电动机在工频下的启动电流来进行选择IQN2.5IMN 第17页/共72页第十八页，共73页。2接触器接触器KM （1）主要作用。 可通过按钮方便地控制变频器的通电与断电。 变频器发生故障时，可自动切断电源，并防止掉电及故障后的再启动。 请不要用接触器启动和停止(tngzh)变频器，这样将降低变频器的寿命。（2）选择原则。由于接触器自身并无保护功能，不存在误动作的问题，故选择原则是主触点的额定电流IKNIN。 注意注意(zh y)输入侧输入侧 KM1： KMN输出侧输出侧 KM2： KM1.5MN第18页/共72页第十九页，

19、共73页。3制动制动(zh dn)电阻电阻一般每个变频器制造厂家都会为变频器提供合适的制动单元，称为独立选件单元。西门子MM440变频器的制动电阻(dinz)需要接在B+和B端子之间，如图 3-6 所示。制动电阻(dinz)的过热保护是通过热敏开关（随制动电阻(dinz)一起供货）来实现的，这一开关的触头与接触器的线圈串联连接，如图3-6所示。第19页/共72页第二十页，共73页。2021-12-8（1）安装。制动(zh dn)电阻必须垂直安装并紧固在隔热的面板上。其上部、下部必须留有至少 100mm 的间隙，制动(zh dn)电阻的两侧不应妨碍冷却空气的流通。（2）制动(zh dn)电阻的保

20、护。制动(zh dn)电阻在变频器工作过程中会发热，为了防止制动(zh dn)电阻过热，如图3-6所示，变频器的电源电压要经过接触器接入，一旦制动(zh dn)电阻过热，接触器将在热 敏开关的作用下断开变频器的供电电源。在制动(zh dn)电阻的温度降低以后热敏开关的触头将重新闭合。（3）制动(zh dn)电阻的选型。西门子MM440变频器制动(zh dn)电阻可按表3-2选择，表3-2中只列出了几个型号，更多型号请参考西门子变频器使用手册。制动电阻变频器的外形尺寸变频器的额定电压（V）变频器的额定功能（kW）电阻阻值（）+/10%4BC05-0AA0A2300.751804BD11-0AA0

21、A4001.53904BD12-0BA0B4004.0160表3-2制动电阻(dinz)选型表（部分）第20页/共72页第二十一页，共73页。2021-12-8 任务任务3.2变频器的同步运行控制电路变频器的同步运行控制电路任务任务(rn wu)导入导入 在纺织、印染以及造纸机械中，根据生产工艺的需要，往往划分成许多个加工单元，每个单元都有各自独立的拖动系统，如图3-7所示，如果后面单元的线速度低于前面，将导致被加工物的堆积；反之(fnzh)，如果后面单元的线速度高于前面，将导致被加工物的撕裂。因此，要求各单元的运行速度能够步调一致，即实现同步运行。（1）统调）统调（2）微调）微调（3）单独）

22、单独(dnd)调试调试第21页/共72页第二十二页，共73页。2021-12-8相关相关(xinggun)知识知识一、模拟电压输入(shr)端子控制的同步运行1运行运行(ynxng)要求要求（1）3台变频器的电源通过接触器KM由控制电路控制。（2）按下SB1的上电按钮，接触器KM得电并自锁，接触器的3对主触点闭合，保证变频器持续通电。 （3）按下SB3的运行按钮，中间继电器KA得电并自锁，其常开触点闭合，3台变频器上的5端子闭合，保证变频器连续运行，且运行过程中变频器不能断电。 （4）SB4停止按钮只用于停止变频器的运行，而不能切断变频器的电源。 （5）任何一个变频器故障报警时都要切断控制电路

23、，从而切断变频器的电源。第22页/共72页第二十三页，共73页。2021-12-82电路电路(dinl)的设计的设计接触器接触器KM控制控制3变频器变频器通电通电(tng din)、断电、断电中间继电器中间继电器KA控制控制3变频器运行变频器运行电位器控制电位器控制3台变频器调速台变频器调速第23页/共72页第二十四页，共73页。2021-12-83参数设置参数设置3台变频器均需设置如下参数。台变频器均需设置如下参数。P0700=2，外部端子给定启动信号；，外部端子给定启动信号；P0701=1，正转；，正转；P07560=0，选择电压给定，同时将，选择电压给定，同时将I/O板板上的第一个上的第

24、一个DIP开关设置为开关设置为OFF；P0731=52.3，将，将18、20端子设置为变频器故端子设置为变频器故障障(gzhng)；P0748=1，将，将18、20端子的输出逻辑设置为端子的输出逻辑设置为变频器故障变频器故障(gzhng)时，端子时，端子18、20之间的常之间的常闭触点断开；闭触点断开；P07710=21.0，模拟量输出端子，模拟量输出端子12、13之间之间输出实际频率；输出实际频率；P1000=2，选择模拟，选择模拟1通道（通道（3、4端子）给定端子）给定频率。频率。电位器控电位器控制变频器制变频器同步运行同步运行的缺点？的缺点？第24页/共72页第二十五页，共73页。202

25、1-12-8二、西门子变频器升降速控制(kngzh)端功能用P0702=13和P0703=14将6、7端子分别设定为升降速端子的功能。此时一直闭合5端子信号。6端子接通频率(pnl)上升。6端子断开频率(pnl)保持。7端子接通频率(pnl)下降。7端子断开频率(pnl)保持。断开5端子信号，则变频器停止运行。频率只能在上限频率只能在上限(shngxin)P1082和下限和下限P1080之间调节之间调节第25页/共72页第二十六页，共73页。2021-12-8数字输入端子号参数号出厂值设定值说 明DIN15P070111ON接通正转，OFF停止DIN26P07021213ON接通电动电位计升速

26、，OFF速度保持DIN37P0703914ON接通电动电位计降速，OFF速度保持P070022命令源选择由外部端子输入P1000210无主设定值+MOP设定值表3-3升降速端子(dun z)参数第26页/共72页第二十七页，共73页。2021-12-8采用升降速端子的优点：采用升降速端子的优点：升、降速端子给定升、降速端子给定(i dn)属于数字量给定属于数字量给定(i dn)，精度较高，精度较高；用按钮来调节频率，非但操作简便，且不易损坏；用按钮来调节频率，非但操作简便，且不易损坏；因为是开关量控制，故不受线路电压降等的影响，抗干扰性能极因为是开关量控制，故不受线路电压降等的影响，抗干扰性能

27、极好。好。第27页/共72页第二十八页，共73页。2021-12-8任务任务(rn wu)实施实施【训练工具、材料【训练工具、材料(cilio)和设备】和设备】西门子MM440变频器3台西门子MM440通用变频器使用手册通用电工工具一套三相异步电动机3台按钮接触器第28页/共72页第二十九页，共73页。2021-12-81运行要求运行要求（1）3台变频器要同时运行，运行速度一致，且调速通过各自的升降台变频器要同时运行，运行速度一致，且调速通过各自的升降速端子实现，即速端子实现，即3台变频器的升降速端子要由同一个器件控制。台变频器的升降速端子要由同一个器件控制。（2）3台变频器能通过各自的升降速

28、端子微调输出频率。台变频器能通过各自的升降速端子微调输出频率。（3）3台变频器的规格型号、加台变频器的规格型号、加/减速时间必须相同。减速时间必须相同。（4）任何一台变频器故障报警时均能切断控制电路，变频器主电路）任何一台变频器故障报警时均能切断控制电路，变频器主电路由由KM断电。断电。（5）各台变频器的输出频率要由面板上的）各台变频器的输出频率要由面板上的LED数码显示屏或数字数码显示屏或数字(shz)频率表进行指示。频率表进行指示。（6）此控制电路多应用于控制精度不很高的场合，如纺织、印染、）此控制电路多应用于控制精度不很高的场合，如纺织、印染、造纸等多个控制单元的联动传动中。造纸等多个控

29、制单元的联动传动中。第29页/共72页第三十页，共73页。2021-12-82硬件硬件(yn jin)电路电路接触器接触器KM：控制：控制(kngzh)3台变频器上电；台变频器上电；中间继电器中间继电器KA：控制：控制(kngzh)3台变频器启动；台变频器启动；KA1：控制：控制(kngzh)3台变频器同步升速；台变频器同步升速；KA2：控制：控制(kngzh)3台变频器同步降速；台变频器同步降速；按钮按钮SB11、SB21、SB31分别分别(fnbi)对对3台变频器进行升速微调；台变频器进行升速微调；按钮按钮SB12、SB22、SB32分别分别(fnbi)对对3台变频器进行降速微调；台变频器

30、进行降速微调；将将3台变频器输出端台变频器输出端18、20串联在一起串联在一起，一旦有一台变频，一旦有一台变频器故障，就切断电器故障，就切断电源源第30页/共72页第三十一页，共73页。2021-12-83参数设置参数设置参 数 号参 数 名 称出厂值设定值说 明P0003=1，设用户访问级为标准级P0004=7，命令和数字I/OP0700选择命令给定源22命令源选择由端子排输入P0003=2，设用户访问级为扩展级P0004=7，命令和数字I/OP0701设置端子511ON接通正转，OFF停止P0702设置端子61213ON接通升速，OFF保持P0703设置端子7914ON接通降速，OFF保持

31、P0731选择数字输出1的功能52.352.3将数字输出1设置为变频器故障P0003=3，设用户访问级为专家级P0004=7，命令和数字I/OP0748数字输出反相01P0748=1时，变频器上电，数字输出1的继电器不得电，一旦变频器故障时，数字输出1的继电器得电，其常闭触点18、20断开，切断变频器的电源P0003=1，用户访问级为标准级P0004=10，设定值通道和斜坡函数发生器P10000设置频率给定源210无主设定值+MOP设定值*P10800下限频率00电动机的最小运行频率（0Hz）*P10820上限频率5050电动机的最大运行频率（50Hz）*P11200加速时间105斜坡上升时间

32、（5s）*P11210减速时间105斜坡下降时间（5s）P0003=2，用户访问级为标准级P0004=8，模拟I/OP07710DAC的功能21.021.0设置模拟输出1端子12、13输出实际频率第31页/共72页第三十二页，共73页。2021-12-84运行运行(ynxng)操作操作（1）按下通电(tng din)按钮SB1，KM线圈得电并自锁，3对主触点闭合，3台变频器上电。按下运行按钮SB3，KA线圈得电并自锁，其常开触点闭合，3台变频器的正转端子5闭合，变频器开始运行。此时，按下升速按钮SB5，KA1线圈得电，KA1的常开触点闭合，3台变频器的升速端子6闭合，3台变频器同步升速，松开按

33、钮SB5，变频器以一定频率保持运行；按下降速按钮SB6，KA2线圈得电，KA2的常开触点闭合，3台变频器的降速端子7闭合，3台变频器同步降速，松开按钮SB6，变频器以一定频率保持运行。在变频器运行过程中，注意观察3台频率表显示的频率是否相同。（2）按下停止按钮SB4，KA线圈失电，其常开触点复位，3台变频器停止运行。按下断电按钮SB2，KM线圈失电，把3台变频器的电源切除。第32页/共72页第三十三页，共73页。压力(yl)高变频器降速，压力(yl)低变频器升速 知识知识(zh shi)拓展拓展升降速功能(gngnng)在恒压供水控制中的应用1恒压供水控制系统恒压供水控制系统用接点压力表进行恒

34、压供水控制。恒压供水系统由节恒压供水系统由节水阀门水阀门1控制出水口的控制出水口的流量。流量。2水位控制系统水位控制系统用水位接点变送器进行水位控制。水位控制系统由节水阀门水位控制系统由节水阀门2控制出水流量。控制出水流量。变频器控制水泵的转速。变频器控制水泵的转速。水位高变频器降速，水位低变频器升速 第33页/共72页第三十四页，共73页。此供水系统在进行恒压供水实训时，将节水阀门2开到最大，控制(kngzh)节水阀门1；进行水位控制(kngzh)供水时，将节水阀门1开到最大，控制(kngzh)节水阀门2。 注意注意(zh y)第34页/共72页第三十五页，共73页。3控制电路与变频器的连接

35、控制电路与变频器的连接(linji)将接点压力表和水位接点变频器的输出(shch)通过一只转换开关连接到变频器的升、降速端子。“上限上限”接降速端子接降速端子，“下限下限”接升速端接升速端子，利用转换开关进子，利用转换开关进行行(jnxng)(jnxng)两种两种控制的切换。控制的切换。第35页/共72页第三十六页，共73页。4参数设置参数设置其主要参数设置如下(rxi)：P0700=2，外部端子控制启停；P0701=1，5端子正转启动；P0702=13，6端子升速；P0703=14，7端子降速；P1000=10，设置频率给定源。第36页/共72页第三十七页，共73页。自我训练自我训练按图3-

36、12接线，把变频器进行参数清除，然后将转换开关调到接点压力表控制端，先进行恒压供水控制操作。将5端子闭合，再将接点压力表的上限触点接至降速端子7，当压力由于用水流量较小而升高，并超过上限值时，上限触点使7端子导通，变频器的输出频率(pnl)下降，水泵的转速和流量也下降，从而使压力下降。当压力低于上限值时，7端子断开，变频器的输出频率(pnl)停止下降；这时将节水阀1开大，当压力由于用水流量较大而降低，并低于下限值时，压力表的下限触点使6端子导通，变频器的输出频率(pnl)上升，水泵的转速和流量也上升，从而使压力升高，当压力高于下限值时，6端子断开，变频器的输出频率(pnl)停止上升。在操作过程

37、中，可适当将节水阀门1开大或开小，观察变频器的运行情况。将转换开关调到水位接点变送器控制端，控制节水阀门2，观察变频器的运行情况；当把节水阀门2关至最小，水箱中水位达到上限水位时，观察变频器的运行情况；然后将节水阀门2开最大，再观察变频器的运行情况。由以上操作过程可以看出，变频器供水具有节能功能并避免了电动机的频繁启动。第37页/共72页第三十八页，共73页。2021-12-8 任务任务3.3变频器变频器PID控制电路控制电路任务任务(rn wu)导入导入 图3-13采用面板给定目标值，压力传感器的量程为01.0MPa对应020mA，目标压力为0.6MPa，电机的扬程(yngchng)为0.8

38、MPa（应该大于目标压力），如何设置变频器的PID参数，才能实现变频器的恒压供水控制呢？第38页/共72页第三十九页，共73页。2021-12-8相关相关(xinggun)知识知识一、PID控制(kngzh)功能 PID控制是闭环控制中的一种常见形式，是使控制系统的被控量在各种情况下都能够(nnggu)迅速而准确地无限接近控制目标的一种手段。1PID控制系统构成控制系统构成具有内置具有内置PID功能的变功能的变频器频器。第39页/共72页第四十页，共73页。（1）反馈）反馈(fnku)信号信号XF和目标信号和目标信号XT反馈反馈(fnku)信号信号XF：就是压力传感器实际测得的压力信号。：就是

39、压力传感器实际测得的压力信号。 目标信号目标信号XT：就是与所要求的水泵压力：就是与所要求的水泵压力(yl)相对应的信号相对应的信号 。无论用水量如何变化，经过无论用水量如何变化，经过PID调节后，要求调节后，要求XF永远无限接永远无限接近于近于XT，即始终保持供水管道中的压力为恒值。，即始终保持供水管道中的压力为恒值。 第40页/共72页第四十一页，共73页。（2）PID控制的工作控制的工作(gngzu)过程过程 目标目标(mbio)信号与反馈信号的偏差信号为信号与反馈信号的偏差信号为X： X=XTXF 当用水流量减小时，供水能力QG用水流量QU时，则供水压力(yl)上升PXF合成信号X =

40、 (XTXF)0变频器输出频率fX电动机转速n供水能力QG直至压力(yl)大小回复到目标值、供水能力与用水流量重又平衡（QG = QU）时为止 。当用水流量增加，QGQU时，则PXF X = (XTXF)0变频器输出频率增大fX电动机转速n水泵压力PQGQG = QU，又达到新的平衡。 第41页/共72页第四十二页，共73页。结论：比例控制就是当被控变量偏离给定值产生偏差时，控制器的输出(shch)能与偏差大小成比例变化关系。XT与与XF之间总会一个差值，称为之间总会一个差值，称为静差静差比例比例(bl)增益增益KP 静差静差2PID的控制的控制(kngzh)作用作用（1）比例控制（）比例控制

41、（P）。）。 比例控制就是当被控变量偏离给定值产生偏差时，其控制器的输出与输入偏差信号成比例关系。当仅有比例控制时，系统输出存在稳态误差（又叫静差）。KP越大，则越大，则XTXF越小，越小，XF越接近于越接近于XT。 第42页/共72页第四十三页，共73页。交流电动机调速系统交流电动机调速系统超调与振荡超调与振荡(zhndng)由于系统有惯性，因此，由于系统有惯性，因此，KP太太大了，当反馈值随着目标值的大了，当反馈值随着目标值的变化而变化时，有可能变化而变化时，有可能(knng)一下子增大（或减小一下子增大（或减小）了许多，使变频器的输出频）了许多，使变频器的输出频率很容易超调（调过了头），

42、率很容易超调（调过了头），于是又反过来调整，引起被控于是又反过来调整，引起被控量忽大忽小，形成振荡量忽大忽小，形成振荡 超调超调第43页/共72页第四十四页，共73页。结论结论(jiln):积分控制器输出的变化速度(sd)与偏差成正比。积分控制作用在最后达到稳定(wndng)时，偏差等于零。 即积分环节可以有效地消除静差。积分控制作用输出信号的大小不仅取决于偏差信 号的大小,而且主要取决于偏差存在的时间长短。 （2）积分控制（）积分控制（I） 为了防止超调，可以适当减小比例增益KP，而增加积分环节。在积分控制中，控制器的输出与输入偏差信号的积分成正比关系。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“

43、积分项”。第44页/共72页第四十五页，共73页。结论： 微分控制输出(shch)p与偏差的变化率成正比， 而与偏差本身数值大小无关。微分控制的作用是用比较大的输出(shch)“超前” 调整，克服由于积分时间过长而使恢复滞 后的缺点。（3）微分）微分(wi fn)控制（控制（D） 在微分控制中，控制器的输出与输入偏差信号的微分（即误差的变化率）成比例关系。其作用是，可根据偏差的变化趋势，提前给出较大的调节动作，从而缩短调节时间，克服了因积分时间过长而使恢复滞后的缺点。第45页/共72页第四十六页，共73页。第46页/共72页第四十七页，共73页。2021-12-8二、MM440变频器的PID实

44、现(shxin)图3-16 MM440变频器PID控制(kngzh)原理简图第47页/共72页第四十八页，共73页。2021-12-8表3-5 PID控制需要设置(shzh)的参数第48页/共72页第四十九页，共73页。2021-12-81使能使能PID控制功能控制功能 设定设定P2251（PID方式）方式）=0、P2200=1时，允许时，允许(ynx)投入投入PID闭环控制器。这时如果将数字量输入端子，比如闭环控制器。这时如果将数字量输入端子，比如5端子（端子（P0701=1）闭合，当前变频器为）闭合，当前变频器为PID控制运行。控制运行。2目标值的设定目标值的设定(sh dn)（P2253

45、）PID控制的目标值具体选择哪种方式，由参数P2253的设定值决定。目标值的信号源主要通过以下(yxi)几种方式设定。（1）模拟输入设定（P2253=755.0或755.1）。通过模拟通道1和模拟通道2设定PID的目标值。（2）已激活的PID设定值（P2253=2250） ，即通过面板BOP在参数P2240中设定PID的目标值。目标值和所选传感器的量程有关，其值为目标值占传感器量程的百分比。（3）固定PID设定值（P2253=2224）。PID控制的目标值具体选择哪种方式，由参数P2253的设定值决定，P2253的具体设定值如表3-5所示。当目标压力为当目标压力为0.7MPa时，如所选压力传感

46、器的量程为时，如所选压力传感器的量程为01.0MPa，则对应于，则对应于0.7MPa的目标值为的目标值为70%；如所选压力传感器的量程为；如所选压力传感器的量程为05.0MPa，则对应于，则对应于0.6MPa的目标值为的目标值为12%。第49页/共72页第五十页，共73页。2021-12-83反馈值的设定反馈值的设定(sh dn)（P2264） 通过各种传感器、编码器采集的信号或者变频器的模通过各种传感器、编码器采集的信号或者变频器的模拟量输出信号，均可以作为闭环控制系统的反馈信号，反馈拟量输出信号，均可以作为闭环控制系统的反馈信号，反馈值一般选择模拟量输入端口值一般选择模拟量输入端口AIN1

47、（P2264=755.0）或）或AIN2 （P2264=755.1）作为反馈通道。）作为反馈通道。4PID控制器的设计控制器的设计(shj)（1）比例增益系数P。比例增益系数P（P2280）的作用是使控制器的输入、输出成比例关系，一一对应，一旦有偏差立即会产生(chnshng)控制作用，当偏差为0时，控制作用也就为0。一般情况下应将比例项设定为较小的数值（0.5）。第50页/共72页第五十一页，共73页。2021-12-8（2）积分作用I。PID的积分作用I（P2285）是为了消除静差而引入的，然而I的引入使得响应的快速性下降，稳定性变差，尤其在大偏差阶段的积分往往使得系统的响应出现过大的超调

48、，调节时间变长，因此可以通过(tnggu)增大积分时间来减少积分作用，从而增加系统的稳定性。如果PID的积分(jfn)项I = 0，那么，PID控制器的作用相当于P或PD控制器。（3）微分作用D。微分作用D（P2274）的引入使之能够根据偏差变化趋势做出反应(fnyng)，加快了对偏差变化的反应(fnyng)速度，能够有效地减少超调，缩小最大动态偏差，但同时又使系统容易受到高频干扰的影响。通常情况下，并不投入微分项，即P2274=0。第51页/共72页第五十二页，共73页。2021-12-85滤波参数设置滤波参数设置在闭环控制系统中，无论是传感器测量，主设定值的给定，都不可避在闭环控制系统中，

49、无论是传感器测量，主设定值的给定，都不可避免引入系统噪声，噪声的引入会引起系统不稳定和精度下滑。因此，免引入系统噪声，噪声的引入会引起系统不稳定和精度下滑。因此，MM440变频器在变频器在PID控制器的功能中又加入了滤波环节，为了平滑控制器的功能中又加入了滤波环节，为了平滑(pnghu)PID的设定值，设置的设定值，设置P2261为一时间常数。为了平滑为一时间常数。为了平滑(pnghu)PID反馈信号，设置参数反馈信号，设置参数P2265为相应时间常数。为相应时间常数。6PID正反馈和负反馈确定（正反馈和负反馈确定（P2271）PID正反馈和负反馈的选择正反馈和负反馈的选择(xunz)由参数由

50、参数P2271（PID传感器的反传感器的反馈形式）设定。馈形式）设定。正反馈：正反馈：P2271=0 缺省值缺省值，如果反馈信号低于，如果反馈信号低于PID设定值，设定值，PID控制器将增加电动机的速度，以校正它们的偏差，这种方式控制器将增加电动机的速度，以校正它们的偏差，这种方式(fngsh)成为正反馈。成为正反馈。负反馈：负反馈：P2271=1。如果反馈信号低于。如果反馈信号低于PID 设定值，设定值，PID控制器将降低电动机的速度，以校正它们的偏差，这种方式控制器将降低电动机的速度，以校正它们的偏差，这种方式(fngsh)成为负反馈。成为负反馈。第52页/共72页第五十三页，共73页。2

51、021-12-8正确选择传感器的反馈形式是十分重要的。如果您不能确定设定值应该(ynggi)是0还是1，可以按以下方法确定传感器实际的形式： 禁止PID功能（P2200 =0）。 增加电动机的频率，同时测量反馈信号。 如果反馈信号随着电动机频率的增加而增加，PID传感器的型式就应该(ynggi)设定为0。 如果反馈信号随着电动机频率的增加而减少，PID传感器的型式就应该(ynggi)设定为1。第53页/共72页第五十四页，共73页。2021-12-8任务任务(rn wu)实施实施【训练工具【训练工具(gngj)、材料和设备】、材料和设备】西门子MM440变频器3台西门子MM440通用变频器使用

52、手册通用电工工具一套三相异步电动机3台按钮压力变送器压力变送器第54页/共72页第五十五页，共73页。2021-12-81硬件硬件(yn jin)电路电路图3-17 变频器恒压供水接线图 图3-17为面板(min bn)设定目标值时PID控制端子接线图，模拟输入端AIN2（10、11端子）接入反馈信号020mA的电流信号，其对应的压力为01MPa，同时将I/O板上的拨码开关DIP2置于ON位置；数字量输入端5接入开关SA控制变频器的运行/停止，给定目标值为60%（给定压力为0.6MPa）由BOP面板(min bn)设定。第55页/共72页第五十六页，共73页。2021-12-82参数设置参数设

53、置（1）参数复位(f wi)。恢复变频器工厂默认值。设定P0010=30和P0970=1，按下 键，开始复位(f wi)，复位(f wi)过程大约3s，这样就保证了变频器的参数恢复到工厂默认值。（2）设置电动机参数。 表3-6 电动机参数设置参 数 号出 厂 值设 定 值说 明P000311设定用户访问级为标准级P001001快速调试P010000功率为kW表示，频率为50HzP0304230380电动机额定电压（V）P03053.21.1电动机额定电流（A）P03070.750.37电动机额定功率（kW）P03105050电动机额定频率（Hz）P031101400电动机额定转速（r/min）

54、第56页/共72页第五十七页，共73页。2021-12-8（3）设置(shzh)控制参数，如表3-7所示。表表3-7 控制控制(kngzh)参数表参数表参 数 号出 厂 值设 定 值说 明P000312用户访问级为扩展级P000400参数过滤显示全部参数P070022由端子排输入（选择命令源）P070111端子5功能为ON接通/OFF停车P0702120端子6禁用P070390端子7禁用P070400端子8禁用P072511数字量端子输入为高电平有效P0756102020mA电流反馈信号接入AIN2P100021频率设定由BOP面板设置P1080020电动机运行的最低频率（Hz）水泵的扬程必须

55、满足供水所需的基本扬程，故下限频率一般应大于20HzP10825050电动机运行的最高频率（Hz）P220001PID控制功能有效第57页/共72页第五十八页，共73页。2021-12-8（4）设置(shzh)目标参数，如表3-8所示。表3-8 目标(mbio)参数表参 数 号出 厂 值设 定 值说 明P000312用户访问级为扩展级P000400参数过滤显示全部参数P225302250PID面板给定值源于面板P22401060由面板设定的目标值P225400无PID微调信号源P2255100100PID设定值的增益系数（输入的设定值乘以这一增益系数后，使设定值与微调值之间得到一个适当的比率关

56、系） P22561000PID微调信号的增益系数P225711PID设定值的斜坡上升时间（s）P225811PID设定值的斜坡下降时间（s）P226100PID设定值的无滤波第58页/共72页第五十九页，共73页。2021-12-8（5）设置(shzh)反馈参数，如表3-9所示。表3-9 反馈(fnku)参数表参数号出厂值设定值说 明P000313用户访问级为专家级P000400参数过滤显示全部参数P2264755.0755.1PID反馈信号由AIN2设定P226505PID反馈滤波时间常数P2267100100PID反馈信号的上限值（%）（当PID控制投入（P2200 = 1），而且反馈信号

57、上升到高于这一最大值时，变频器将因故障 F0222而跳闸）P226800PID反馈信号的下限值（%）（当PID控制投入（P2200 = 1），而且反馈信号下降到低于这一最小值时，变频器将因故障 F0221而跳闸）P2269100100PID反馈信号的增益（允许用户对 PID反馈信号进行标定，以%值的形式表示；增益系数为100.0%时表示反馈信号仍然是其默认值，没有发生变化）P227000不用PID反馈功能选择器 P227100PID传感器的反馈为负反馈，=1为正反馈第59页/共72页第六十页，共73页。2021-12-8（6）设置(shzh)PID参数，如表3-10所示。表3-10 PID参数

58、表参数号出厂值设定值说明P000313用户访问级为专家级P000400参数过滤显示全部参数P227400PID 微分项不起作用，范围060sP228030.5PID 比例增益系数，范围065P2285015PID 积分时间，范围060sP2291100100PID 输出上限P229200PID 输出下限P229311PID 限幅值的斜坡上升/下降时间第60页/共72页第六十一页，共73页。2021-12-83运行运行(ynxng)操作操作（1）闭合开关SA时，5端子为ON，变频器启动电动机，当反馈的电流信号发生改变时，将会引起电动机转速的变化。（2）在变频器运行操作中，分别按以下两组参数值修改

59、变频器的参数。目标(mbio)值P2240=30%（9mA）、比例增益P2280=10、积分时间P2285=30；目标(mbio)值P2240=30%（9mA）、比例增益P2280=30、积分时间P2285=10。 （3）如果需要，则目标(mbio)设定值（P2240）可直接通过操作面板上的 和 键来改变。当设置P2231=1时，由 和 键改变了的目标(mbio)值将被保存在内存中。（4）断开开关SA，5端子为OFF，电动机停止运行。第61页/共72页第六十二页，共73页。P、I、D参数(cnsh)调试 增大比例系数KP一般将加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差，但是过大的比例系数会

60、使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。 增大积分时间有利于减小超调，减小振荡，使系统的稳定性增加，但是系统静差消除时间变长。 增大微分时间有利于加快系统的响应速度，使系统超调量减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱。 在凑试时，可参考(cnko)以上参数对系统控制过程的影响趋势，对参数调整实行先比例、后积分，再微分的整定步骤。 首先(shuxin)将微分功能D调为0。在许多要求不高的控制系统中，D可以不用。在初次调试时，P可按中间偏大值来预置。保持变频器的出厂设定值不变，使系统运行起来，观察其工作情况。如果在压力下降或上升后难以恢复，说明反应太慢，则应加大比例增益KP，直至比较