变频器实训报告

一、实习目的及实习任务

实习目的：巩固、扩大和加深学生对三相异步电机、自动化控制的理论知识和其它知识，获得变频器调速的初步经验和基本技能，着重培养学生的独立工作能力，进一步熟练变频器的操作技能，提高学生的动手能力，并对变频器调速拖动系统理论知识的全过程有一个全面和系统的认识。

实习任务：1.熟悉三菱变频器的结构,了解其各个端子的功能；了解变频器安装、布线上的一般要求，了解实训室控制板上变频器的外部接线，并按要求画出接线图。

2.熟练掌握变频器的PU操作。了解各功能参数的意义，掌握各功能参数的预

置方法。

（1）了解变频器5种不同的工作模式及其意义，掌握不同工作模式的切换方法，掌握同一模式下不同状态之间的切换方法。

（2）了解变频器各种给定方式，并设置给定频率运行验证；了解变频运行时实行电动机正、反转的方法。

（3）在“参数设定模式”下进行如下操作：（操作前应进行一次“全部清除”

操作）

设置转矩提升并运行验证；设置基频及U/f曲线，并运行验证；设置上下限频率并运行验证；设置加、减速时间及加、减速曲线并运行验证；设置起动频率、点动频率、跳跃频率并运行验证；设置矢量控制并运行，比较与V/F控制的不同点；设置禁止反转功能并运行验证等。

3.了解变频器的几种组合运行模式，熟练掌握变频器的端子操作方法。

（1）了解变频器几种运行模式，并掌握设置方法。

（2）了解变频器多功能端子，通过设置确定端子功能，并运行验证。

4.运用PLC技术控制变频器的运行。

（1）变频器多档转速的PLC控制。

（2）用PLC实现变频与工频的自动切换。

二、变频器的基本知识与操作

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（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的。简单地说变频器就是一种装置，它通过改变电机的工作频率来调节电机的转速或转矩，从而达到控制整个系统的运作程序。

由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连

续的数值，所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。 n = 60f/p. n: 同步速度 f: 电源频率

1.器的端子接线图

2、变频器的控制面板

3. 外部操作模式

4. PU操作模式

三、恒压供水控制系统的设计

系统采用3台水泵并联运行方式，压力传感器将主水管网水压变换为电信号，经模拟量输入模块，输入PLC，PLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算，输出控制信号经模拟量输出模块至变频器，调节水泵电机的供电电压和频率。当用水量较小时，一台泵在变频器的控制下稳定运行，当用水量大到水泵全速运行也不能保证管网的压力稳定时，PLC给定的压力下限信号与变频器的高速信号同时被PLC检测到，PLC自动将原工作在变频状态下的泵投入到工频运行，以保持压力的连续性，同时将下一台备用泵用变频器起动后投入运行，以加大管网的供水量保证压力稳定。若2台泵运转仍不能满足压力的要求，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，再将一台备用泵投入变频运行。当用水量减少时，首先表现为变频器已工作在最低速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，PLC首先将最先工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述2个信号仍存在时，PLC再停掉第2台工频运行的电机，直到最后一台泵用变频器恒压供水。

所有水泵电机从停止到启动及从启动到停止都由变频器来控制，实现带载软启动，避免了启动大电流给水泵电机带来冲击，相对延长了电机的使用寿命。同时，系统供水采用变频泵循环方式，以“先开先关”的顺序关泵，工作泵与备用泵不固定死，这样，既保证供水系统有备用泵，又保证系统泵有相同的运行时间，有效地防止因为备用泵长期不用发生锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。

3.1、系统原理

系统选用了西门子公司的S7-214PLC，辅以输入/输出扩展模块组成，主要检测元件有光电开关、压力检测开关，共计12个输入信号。执行部件有电机、变频调速器、声光报警器等，共3个输出点。PLC主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制变频器完成压力调节等功能。3台水泵由变频器直接驱动，进行恒压控制，变频器的起动、停止分为手动和PLC控制。控制面板上设有一个手动/自动转换开关，PLC对该开关的状态实时检测，当选择手动功能时，PLC 只进行检测报警，由人工通过面板上的按钮和开关进行水泵的起、停和切换。当选择自动功能时，所有控制、报警均由PLC完成。控制系统原理图如图1所示。

电机控制子程序完成对3台水泵的运行和停止控制。由于变频器的输出频率与水泵的运转速度直接相关，用水量大时，变频器输出频率升高，水泵的运转速度大；用水量小时，频率降低，水泵的运转速度小。因此程序根据变频器的输出频率的大小就可以判断和控制水泵的工作状态。当频率上升到50 Hz(即水泵全速运转时)仍不能满足供水需要时，则PLC自动将第一台泵切换到工频运行；第2台泵由变频器供电投入运行，如果第2台泵电机达到满转速时仍不能满足供水要求，则PLC自动将第2台泵切换到工频运行，第3台泵由变频器供电投入运行，依此规律逐个投入运行；当2台泵都处于工频全速运行方式，第3台泵处于变频运行工作方式时，如果此时用水量减小，变频器输出频率下降，当频率到达一定的下限Fmin时，供水量仍大于用水量，则系统自动将第三台泵停止运行。同样，第三台泵停机后，如果此时供水量还大于用水量，则系统自动将第二台泵停止运行，依此类推。程序功能图如图3所示。

(3)故障诊断和报警输出模块

变频器具有短路、过载等保护功能，当变频器所驱动的水泵电机发生短路、过载等故障时，变频器将自动切断一次供电回路，进入保护状态并输出报警信号。系统把各故障点相应的接触器、断路器等元件的辅助触点接到PLC，PLC扫描输入这些触点的状态，并通过PLC程序将这些状态存放在数据存储区，再结合控制程序和设备预置状态进行逻辑分析，判断设备或元件是否出了故障，如果发生故障，则切断该泵的接触器，然后对变频器复位，再将备用水泵的接触器接通，启动变频器运行备用泵，同时输出该泵故障报警信号。如电机故障指示灯亮等。各I/O点对应的故障信息如表1所示，报警回路梯形图如图4所示