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    李方園（1973-）
男，浙江舟山人，畢業(yè)于浙江大學(xué)電氣自動(dòng)化專業(yè)，高級(jí)工程師，浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院,長(zhǎng)期從事于變頻器等現(xiàn)代工控產(chǎn)品的應(yīng)用與研究工作。

摘要：變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式是指如何控制變頻器的基本運(yùn)行功能，這些功能包括啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、正向點(diǎn)動(dòng)與反向點(diǎn)動(dòng)、復(fù)位等。與變頻器的頻率給定方式一樣，變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式也有操作器鍵盤(pán)控制、端子控制和通訊控制三種。這些運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式必須按照實(shí)際的需要進(jìn)行選擇設(shè)置，同時(shí)也可以根據(jù)功能進(jìn)行相互之間的方式切換。本文主要闡述的就是變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式。

關(guān)鍵詞： 變頻器； 運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式；端子控制；通訊控制

Abstract:The run command mode of AC converter shows how to control the basic running functions of a converter which include start, stop, run forward/backward, jog, reset and so on. It also has 3 kinds of control such as operator keyboard control, terminal control and communication control just like the set mode of converter frequency. These run command modes have to be set in accordance with practical need and switched one another according to functions. This paper mainly describes the mode of converter run command.

key words: AC converter;Run command mode;Terminal control;Communication control

    變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式是指如何控制變頻器的基本運(yùn)行功能，這些功能包括啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、正向點(diǎn)動(dòng)與反向點(diǎn)動(dòng)、復(fù)位等。

    與變頻器的頻率給定方式一樣，變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式也有操作器鍵盤(pán)控制、端子控制和通訊控制三種。這些運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式必須按照實(shí)際的需要進(jìn)行選擇設(shè)置，同時(shí)也可以根據(jù)功能進(jìn)行相互之間的方式切換。

1 操作器鍵盤(pán)控制

    操作器鍵盤(pán)控制是變頻器最簡(jiǎn)單的運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式，用戶可以通過(guò)變頻器操作器鍵盤(pán)上的運(yùn)行鍵、停止鍵、點(diǎn)動(dòng)鍵和復(fù)位鍵來(lái)直接控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)。

    操作器鍵盤(pán)控制的最大特點(diǎn)就是方便實(shí)用，同時(shí)又能起到報(bào)警故障功能，即能夠?qū)⒆冾l器是否運(yùn)行或故障或報(bào)警都能告知給用戶，因此用戶無(wú)須配線就能真正了解到變頻器是否確實(shí)在運(yùn)行中、是否在報(bào)警（過(guò)載、超溫、堵轉(zhuǎn)等）以及通過(guò)LED數(shù)碼和LCD液晶顯示故障類型。

    按照前面一節(jié)的內(nèi)容，變頻器的操作器鍵盤(pán)通常可以通過(guò)延長(zhǎng)線放置在用戶容易操作的5米以內(nèi)的空間里。同理，距離較遠(yuǎn)時(shí)則必須需要使用遠(yuǎn)程操作器鍵盤(pán)。

    在操作器鍵盤(pán)控制下，變頻器的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)可以通過(guò)正反轉(zhuǎn)鍵切換和選擇。如果鍵盤(pán)定義的正轉(zhuǎn)方向與實(shí)際電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)方向（或設(shè)備的前行方向）相反時(shí)，可以通過(guò)修改相關(guān)的參數(shù)來(lái)更正，如有些變頻器參數(shù)定義是“正轉(zhuǎn)有效”或“反轉(zhuǎn)有效”，有些變頻器參數(shù)定義則是“與命令方向相同”或“與命令方向相反”。

    對(duì)于某些生產(chǎn)設(shè)備是不允許反轉(zhuǎn)的，如泵類負(fù)載，變頻器則專門(mén)設(shè)置了禁止電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的功能參數(shù)。該功能對(duì)端子控制、通訊控制都有效。

2 端子控制

    2.1 基本概念

    端子控制是變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)指令通過(guò)其外接輸入端子從外部輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)（或電平信號(hào)）來(lái)進(jìn)行控制的方式。

    這時(shí)這些由按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、繼電器、PLC或DCS的繼電器模塊就替代了操作器鍵盤(pán)上的運(yùn)行鍵、停止鍵、點(diǎn)動(dòng)鍵和復(fù)位鍵，可以在遠(yuǎn)距離來(lái)控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)。

    數(shù)字量輸入端子與外部接口方式非常靈活，主要有以下幾種：

    （1）干接點(diǎn)方式。它可以使用變頻器內(nèi)部電源，也可以使用外部電源9-30VDC。這種方式常見(jiàn)于按鈕、繼電器等信號(hào)源。

    （2）源極方式。當(dāng)外部控制器為NPN型的共發(fā)射極輸出的連接方式時(shí)，為源極方式。這種方式常見(jiàn)于接近開(kāi)關(guān)或旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器輸入信號(hào)，用于測(cè)速、計(jì)數(shù)或限位動(dòng)作等。

    （3）漏極方式。當(dāng)外部控制器為PNP型的共發(fā)射極輸出的連接方式時(shí)，為源極方式。這種方式的信號(hào)源與源極相同。

    多功能數(shù)字量輸入端子的信號(hào)定義包括多段速度選擇、多段加減速時(shí)間選擇、頻率給定方式切換、運(yùn)轉(zhuǎn)命令方式切換、復(fù)位和計(jì)數(shù)輸入等。綜合各類變頻器的輸入定義，具體有以下主要參數(shù)：

    ●    帶切換或選擇功能的輸入信號(hào)

    （1）多段速選擇。通過(guò)選擇這些功能的端子ON/OFF組合，最多可以定義4種（二個(gè)輸入端子）或8種（二個(gè)輸入端子）或16種（四個(gè)輸入端子）速度的運(yùn)行曲線。

    （2）多種加減速時(shí)間的選擇。通過(guò)選擇相應(yīng)數(shù)字量輸入端子的ON/OFF組合，最多可以定義2種（一個(gè)輸入端子）或4種（二個(gè)輸入端子）的加減速時(shí)間值。

    （3）多種頻率給定方式的選擇。通過(guò)選擇相應(yīng)數(shù)字量輸入端子的ON/OFF組合，可以選擇操作器鍵盤(pán)給定、接點(diǎn)給定、模擬量給定、脈沖給定、通訊給定的一種，或者進(jìn)行運(yùn)行時(shí)的切換選擇。有些變頻器還增加了提供同一種給定方式下不同通道的選擇功能，如一臺(tái)變頻器通常有2～3模擬量通道、2個(gè)脈沖輸入通道以及幾個(gè)接點(diǎn)通道，為了在同一頻率給定方式下不同通道的輸入選擇，就必須進(jìn)行第二次選擇。

    （4）運(yùn)轉(zhuǎn)命令方式的選擇。通過(guò)選擇相應(yīng)數(shù)字量輸入端子的ON/OFF組合，可以選擇操作器鍵盤(pán)控制、端子控制和通訊控制的切換或選擇。有些變頻器還能提供強(qiáng)制信號(hào)電平，保證運(yùn)行命令的及時(shí)性。

    （5）多段閉環(huán)PID給定值的選擇。通過(guò)選擇相應(yīng)數(shù)字量輸入端子的ON/OFF組合，最多可以定義2種（一個(gè)輸入端子）或4種（二個(gè)輸入端子）或8種（三個(gè)輸入端子）的閉環(huán)給定值。

    ●    計(jì)數(shù)或脈沖輸入信號(hào)

    多功能輸入端子能夠接受脈沖輸入信號(hào)，這些脈沖信號(hào)可以用以計(jì)數(shù)，也可以用于復(fù)位等命令，具體可定義為以下內(nèi)容：

    （1）計(jì)數(shù)器清零信號(hào)。即對(duì)變頻器的內(nèi)置計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零操作。

    （2）計(jì)數(shù)器觸發(fā)信號(hào)。該使能信號(hào)允許變頻器對(duì)該數(shù)字量輸入端子進(jìn)行計(jì)數(shù)，脈沖的最高頻率大約在幾百個(gè)赫茲左右，掉電時(shí)可以存儲(chǔ)記憶當(dāng)前計(jì)數(shù)值。

    （3）外部復(fù)位輸入。當(dāng)變頻器發(fā)生故障報(bào)警后，通過(guò)該端子的定義，對(duì)變頻器故障進(jìn)行復(fù)位，其作用與操作器鍵盤(pán)的RESET復(fù)位鍵一致。

    （4）擺頻狀態(tài)復(fù)位。當(dāng)選擇變頻器的擺頻功能時(shí)，無(wú)論是自動(dòng)投入還是手動(dòng)投入，閉合該端子將清楚變頻器內(nèi)部記憶的擺頻狀態(tài)信息。斷開(kāi)該端子，擺頻重新開(kāi)始。

    （5）簡(jiǎn)易程序控制方式下的停機(jī)狀態(tài)復(fù)位。在簡(jiǎn)易程序控制下的停機(jī)狀態(tài)中，該功能端子有效時(shí)將清楚簡(jiǎn)易程序停機(jī)時(shí)記憶的運(yùn)行階段、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行頻率等信息。

    （6）三線制定義。具體可以見(jiàn)前面章節(jié)。

    （7）接點(diǎn)給定方式。可以在定義頻率給定方式為接點(diǎn)給定后，定義兩個(gè)端子為UP或DOWN功能。

    ●    其他運(yùn)行輸入信號(hào)

    （1）變頻器運(yùn)行禁止。該端子有效時(shí)，運(yùn)行中的變頻器則自由停車，若是在待機(jī)狀態(tài)，則禁止起動(dòng)。本功能主要用于需要安全聯(lián)動(dòng)的場(chǎng)合。

    （2）外部停機(jī)命令。該端子有效時(shí)，則無(wú)論變頻器處于什么運(yùn)轉(zhuǎn)模式狀態(tài)或是什么運(yùn)轉(zhuǎn)給定通道中，都會(huì)按照預(yù)先定義的停機(jī)方式進(jìn)行停機(jī)。它與（1）的區(qū)別在于停機(jī)方式不同，后者只能是自由停車。

    （3）外部設(shè)備故障的常開(kāi)或常閉信號(hào)輸入。通過(guò)該端子可以輸入外部設(shè)備的故障信號(hào)，便于變頻器對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行故障監(jiān)視。變頻器在接到外部設(shè)備故障信號(hào)后，可顯示“外部故障”。該故障信號(hào)可以是常開(kāi)，也可以是常閉輸入方式。

    （4）外部中斷的常開(kāi)或常閉信號(hào)輸入。變頻器在運(yùn)行過(guò)程中，接到外部中斷信號(hào)后，封鎖輸出，以零頻運(yùn)行。一旦外部中斷信號(hào)解除，變頻器自動(dòng)轉(zhuǎn)速跟蹤起動(dòng)，恢復(fù)運(yùn)行。其輸入信號(hào)也可以是常開(kāi)和常閉兩種輸入方式。它與（3）的區(qū)別在于外部中斷不會(huì)引起變頻器的報(bào)警，中斷解除后還能正常運(yùn)行。

    （5）停機(jī)直流制動(dòng)輸入指令。用外部控制端子對(duì)停機(jī)過(guò)程中的電動(dòng)機(jī)實(shí)施直流制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的緊急停車和精確定位。

    （6）簡(jiǎn)易程序控制暫停指令。用于對(duì)運(yùn)行中的簡(jiǎn)易程序控制實(shí)現(xiàn)暫停控制，該端子有效時(shí)則以零頻運(yùn)行，簡(jiǎn)易程序控制不計(jì)時(shí)；該端子命令無(wú)效后，變頻器自動(dòng)轉(zhuǎn)速跟蹤起動(dòng)，繼續(xù)簡(jiǎn)易程序運(yùn)行。

    （7）加減速禁止指令。保持電動(dòng)機(jī)不受任何外來(lái)信號(hào)的影響，除停機(jī)命令外，維持當(dāng)前轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。

    （8）正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)和反向點(diǎn)動(dòng)。通過(guò)端子的ON/OFF動(dòng)作，讓變頻器按點(diǎn)動(dòng)頻率運(yùn)行的功能，按照運(yùn)行方式的衍變邏輯，點(diǎn)動(dòng)功能優(yōu)先于其他運(yùn)行方式。

    常見(jiàn)的數(shù)字量輸入信號(hào)是繼電器觸點(diǎn)、按鈕開(kāi)關(guān)等，這些觸點(diǎn)在閉合時(shí)容易發(fā)生顫動(dòng)。又由于變頻器內(nèi)部接受信號(hào)的都是晶體管電路，反映速度極快。因此，輸入觸點(diǎn)的顫動(dòng)有可能使變頻器內(nèi)部的接受電路反復(fù)接受信號(hào)而導(dǎo)致誤動(dòng)作。為此，有的變頻器設(shè)置了防止輸入信號(hào)顫動(dòng)的功能。如西門(mén)子440系列變頻器中，功能碼P0724為“1”時(shí)，表示防顫動(dòng)時(shí)間為2.5ms；為“2”時(shí)，表示防顫動(dòng)時(shí)間為8.2ms；為“3”時(shí)，表示防顫動(dòng)時(shí)間為12.3ms。

3 通訊控制

    3.1 基本概念

    通訊控制的方式與通訊給定的方式相同，在不增加線路的情況下，只需對(duì)上位機(jī)給變頻器的傳輸數(shù)據(jù)改一下即可對(duì)變頻器進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)、故障復(fù)位等控制。當(dāng)然，在通訊控制方式下，操作器STOP鍵的功能設(shè)置可以參照端子控制方式。

    通訊端子是所有變頻器都會(huì)配置的，但接線方式卻因變頻器的通訊協(xié)議不同而不同。基本上，通訊接口端子提供RS232或RS485接口，這是一種最基本的控制端子。

    變頻器的通訊方式可以組成單主單從或單主多從的通訊控制系統(tǒng)，利用上位機(jī)（PC機(jī)、PLC控制器或DCS控制系統(tǒng)）軟件可實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中變頻器的實(shí)時(shí)監(jiān)控，完成遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)控制，以及實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的運(yùn)行控制，如無(wú)限多段程序運(yùn)行。

    通訊接口的配線需注意以下事項(xiàng)：（1）每臺(tái)變頻器的PE端就近單點(diǎn)接地；（2）每臺(tái)變頻器的地線GND連在一起；（3）RS485通訊采用屏蔽電纜，且屏蔽電纜采用單端接地方式，屏蔽電纜的地線和RS485通訊模塊的外殼PE接在一起。

    在采用以上標(biāo)準(zhǔn)配線仍不能滿足要求時(shí)，可以繼續(xù)采取以下措施：（1）采用隔離的RS485通訊模塊；（2）當(dāng)由于干擾是從GND線串入變頻器或外部設(shè)備的，導(dǎo)致變頻器或外部設(shè)備不能正常工作時(shí)，可斷開(kāi)各臺(tái)變頻器相連的GND連線。

    常規(guī)的通訊端子接線分為三種：（1）變頻器RS232接口與上位機(jī)RS232通訊；（2）變頻器通過(guò)RS232口后再接調(diào)制解調(diào)器MODEM與上位機(jī)聯(lián)機(jī)；（3）變頻器RS485接口與上位機(jī)RS485通訊。

    3.2 通訊端子的接線及網(wǎng)絡(luò)

    這里以安川VS G7變頻器為例介紹通訊端子的連接以及MEMOBUS網(wǎng)絡(luò)。所謂MEMOBUS通訊時(shí)由一臺(tái)上位機(jī)與最多31臺(tái)從站構(gòu)成。主站與從站之間的串行通訊通常是主站發(fā)出信號(hào)，從站響應(yīng)信號(hào)。在某一時(shí)刻，主站和一臺(tái)從站進(jìn)行通訊。

    因此，用戶首先必須設(shè)置每個(gè)從站的地址，主站通過(guò)指定地址進(jìn)行信號(hào)傳送。從站接到來(lái)自主站的指令執(zhí)行預(yù)定功能，并發(fā)送一個(gè)響應(yīng)信號(hào)給主站。

    下圖6是MEMOBUS的連接示意，連接非常簡(jiǎn)單，這也體現(xiàn)了通訊控制的優(yōu)點(diǎn)。

圖8   通訊自我測(cè)試

4 運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式之間的切換

    為了增加運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式的可靠性，幾乎所有的變頻器都有操作器鍵盤(pán)按鍵來(lái)對(duì)上述即幾種方式進(jìn)行切換，如艾默生EV2000變頻器可以通過(guò)PANEL/REMOTE來(lái)切換、安川VS G7變頻器可以通過(guò)MENU來(lái)切換，當(dāng)然前提是進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置，具體可以參見(jiàn)相關(guān)說(shuō)明書(shū)。

    除了鍵盤(pán)按鍵切換之外，還有一種就是通過(guò)多功能輸入端子的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式的切換。如下圖9所示，將多功能端子X(jué)1、X2定義為運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式切換1和運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式切換2，根據(jù)表1中的邏輯方式組合就能在操作器鍵盤(pán)控制、端子控制和通訊控制之間切換。

    表3   運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式的切換

參考文獻(xiàn)：

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編號(hào)：080430