技能型紧缺人才培训教材.docx
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技能型紧缺人才培训教材
技能型紧缺人才培训教材
变频器实验实训
指导书
谷俊婷阚玉怀编写
王兆义审稿
廊坊职业技术学院
前言
由于专业发展的需要，我院开设了变频器应用课程，并初步建立了配套的实验室。
基于以下因素考虑，编者编写了此教材。
第一，变频器的应用已经普及到工农业生产的各个领域，高职院校数控及机电类学生在参加工作后，大多数是变频器的直接操作者及维护者，掌握变频器的应用及维护维修知识是他们的职业需要。
第二，由于变频器品牌繁多，在型号规格命名、功能参数命名及操作方式上没有统一的规范，从教材及实验上面面俱到有困难，因此教材知识要满足通用性要求，侧重于讲解变频器的共性及如何利用变频器的技术资料进行学习。
；而实验室应具备4至5种不同品牌的变频器，但只采用一种变频器制作实验电路板，其余品牌的变频器可做演示操作。
学生通过对这一套电路板的学习和掌握，达到理论和实践相结合的目的。
这就要求有一套适应我校实验室设备，能够开发实验电路板功能的教材，来满足我校实验室的要求。
第三，变频器是一个高科技产品，其涉及的内容非常广泛，为了能使学生易于接受和掌握变频器的基本应用知识，需要一套适应我院学生知识结构和知识水平的实验教材。
第四，为了便于组织教学，教师需要一套能够适应我校实验室设备，适应我院学生水平的实验教材。
由台安科技有限公司生产的N2系列变频器是我院变频器实验电路板的核心器件，本实验教材主要介绍N2系列变频器的功能及应用，同时开发实验电路板的功能。
在教材使用过程中，教师能够对变频器的应用有针对性地提出实验方案，在组织教学的过程中更加得心应手；学生能够在实验时有据可依，通过各个实验课题的完成，掌握变频器的应用知识。
在编写过程中，编者参考了多本变频器专著、变频器教材以及富士、森兰、台安等变频器的使用手册，尤其是一些技术数据均参考台安科技公司的N2系列变频器产品说明书。
教材编好后，一些专业课教师提出宝贵的建议和意见，并由王兆义老师审阅，严格把关。
在此，编者衷心地表示感谢。
由于水平有限，书中难免有不足之处，望读者给予批评指正，编者万分感谢。
编者
2009年1月
注意事项
在实验前，学生须仔细阅读和理解本书的各项内容，以确保正确使用变频器实验板，顺利完成实验的各项任务。
不正确的使用，将造成系统不正常运行甚至引起事故，如设备损坏、火灾、人身伤害甚至伤亡事故等。
1．变频器实验板电路均已调试完毕，不能自行拆装、更改变频器内部以及实验板连接线、控制选件及电动机。
2．不能对变频器内部零件进行耐压测试，这些半导体器件易受高电压损坏。
3．变频器接地端子务必正确接地。
4．变频器必须安装好前盖才能接通电源，通电后不能取下前盖，否则可能发生触电事故；不能在送电中实施接、配线。
5．变频器运行时不可以切离电动机，否则会造成变频器过电流跳闸，甚至变频器主电路烧毁。
6．变频器接通电源时，即使处于停止状态，其端子上仍带电，不能接触。
否则可能发生触电事故。
7．变频器关闭电源后，在充电指示灯熄灭前，其端子上仍带电，不能接触。
否则可能发生触电事故。
8．不能采用接通和断开主电路电源的方法来控制变频器的运行和停止。
否则可能引起事故。
9．若变频器设置了自动重起功能，当发生跳闸停止情况时，按跳闸原因会自动实现再起动，此过程中不能靠近电动机及所拖动的机械，以免危险。
10．变频器可以很容易地实现由低频到高频的运行，务必确定电动机及其拖动机械的工作频率范围。
注意事项………………………………………………………………4第一章变频器的硬件及其说明…………………………………6第一节变频器铭牌及基本功能………………………………………6第二节变频器外接端子说明………………………………………10第三节操作面板及功能应用…………………………………………13小结……………………………………………………………………21第二章变频器的软件说明………………………………………22第一节功能参数码……………………………………………………22第二节功能参数码说明………………………………………………33小结……………………………………………………………………58第三章基本功能实验……………………………………………59实验一台安变频器熟悉实验………………………………………59实验二台安变频器的频率设定方法………………………………64实验三外端子控制变频器运行的运行模式………………………67实验四加/减速时间、加/减速曲线、回避频率、段速频率
的设定与运行………………………………………………70实验五频率增益、频率偏置功能的测定……………………………76实验六U/f曲线设定及测定…………………………………………80实验七变频器的点动控制功能、直流制动功能、瞬停
再起功能测……………………………………………………84实验八多功能输入端子功能测定…………………………………87实验九多功能输出端子功能测定及显示屏显示模式和
内容的设定…………………………………………92第四章安装调试实训…………………………………………95实训一变频器运行控制……………………………………………95实训二工频-变频切换运行…………………………………………98实训三升降速端子在供水中的应用……………………………101实训四变频器正反转运行的PLC控制……………………………104实训五变频器多段速运行的PLC控制………………………107实训六变频器工频/变频运行切换的PLC控制……………………113
第一章变频器的硬件及其说明
本章主要介绍台安科技有限公司制造的N2系列变频器硬件的相关知识：
（1）变频器的铭牌及其相关数据。
（2）N2系列变频器的基本功能。
（3）N2系列变频器的外端子名称及功能。
（4）N2系列变频器操作面板的相关知识。
第一节变频器铭牌及基本功能
变频器的产品说明书中给出了详细的系列规格参数、型号命名方法、硬件说明、软件说明等等，这些可作为变频器的选型参考。
变频器的铭牌中包括变频器的型号、输入电压及频率、输出电压及频率范围、输出功率、输出电流等等，如图1-1所示为实验电路板上变频器的铭牌。
图1-1变频器的铭牌
N2系列变频器型号的命名方法为：
N2——201————M3
产品电源电压马力数外型构造电源种类
序号2：
200V01：
1马力M：
标准型空白：
单相/三相共用
4：
440V1：
单相3：
三相
N2-201-M型变频器适用于0.75KW电动机,额定电流为4.5A,额定容量为1.7KVA，最大输入电压值为（200～240）V±10﹪,频率（单相或三相）为50Hz±5﹪,最大输出电压为200～240V（三相）,输出频率范围为0～400Hz,允许瞬间停电时间为1.0秒。
N2系列变频器由微处理器控制，大功率开关器件是IGBT。
其基本功能见表1-1。
表1-1变频器基本功能
项目
N2系列
控制方式
正弦波脉宽调制
频率控制
频率范围
0.1~400Hz
频率精度
数字量：
0.01﹪模拟量0.4﹪
频率设定量分辨度
数字量：
0.01﹪模拟量0.06Hz/60Hz
输出频率分辨度
0.01Hz
频率设定方式
由键盘设定：
直接以▲▼键设定或键盘上旋钮（VR）设定
由外部信号设定：
1．由外端子模拟信号设定；2．由多功能端子数字信号设定
上/下限频率
0.00~400.00Hz
起动频率
0.10~10.00Hz
基本频率
50.00~400.00Hz
三段回避频率
0.1~400.00Hz
一般控制
载波频率
1~12KHz
加减速控制
2段加减速时间及2段S曲线设定
U/f曲线
可编程曲线1条,固定曲线18条
转矩控制
可设定转矩补偿标准值
节能运行控制
手动控制
多功能模拟输出
有4种功能
多功能输入
有16种功能，32种选择
多功能输出
有6种功能，12种选择
其他功能
电压自动控制功能（AVR）、转差补偿功能、设置减速停止或自然停止功能、自动复位再起动功能、制动频率/电压/时间可由参数个别设定功能、设置速度追踪方式或一般方式起动功能、“3线”运行控制功能
运行
运行操作
键盘控制：
运行键/停止键、正转/反转键
外端子控制：
正转/反转/停止控制、报警复位控制、点动运行、段速运行、频率上升/频率下降（UP/DOWN）指令等等
运行状态信号
多功能输出接点输出：
运行中、频率到达、频率检出、过转矩检出等
多功能模拟输出接点输出：
输出频率、设定频率、输出电压、直流电压
故障接点输出：
故障发生后可设置故障接点是否动作
显示
LED显示器
可显示：
频率/转速/线速度/直流电压/输出电压/输出电流/变频器参数/故障记录/程序版本
状态指示灯
充电、运行显示（见操作面板说明）
通讯控制
1．可以R232或R485控制
2．可以作1对1控制或1对多控制
3．可以设置通讯速度、奇偶校验等。
保护功能
过载保护
电子电路保护电机及变频器（曲线可设定）
振动防止
电流检测保护
熔断器保护
熔断器动作后电动机停止
过电压保护
200V级:
直流电压>427V；400V级：
直流电压>854V
欠电压保护
200V级：
直流电压<200V；400V级：
直流电压<400V
瞬间停电再起动
瞬停后可以速度追踪方式再起动
防止失速
加速/减速/运行中防止失速
输出端短路
电子线路保护
接地故障
电子线路保护
其他功能
散热片过热保护、过转矩检测、故障接点控制、反转限制、开机后直接起动及故障复位限制、参数锁定
环境
使用场所
不受阳光直射，没有腐蚀气体或液体、可燃气体、油溅、粉尘、铁屑、放射性物质
温度
-10~40℃
湿度
0~95%相对湿度（不结露）
振动
0．5G以下
第二节变频器外接端子说明
实验用的变频器外接端子如图1-2所示。
图1-2N2系列变频器的外接端子
一、主电路端子说明
1．L1、L2、L3端子
变频器的主电路电源输入端子，它通过断路器接到三相电源。
实验使用的变频器既可接单相电源，使用L1、L2端子，又可以接三相电源，使用L1、L2、L3端子。
2．T1、T2、T3端子
变频器的主电路输出端子，接三相电动机。
变频器在使用时，主电路电源输入端子与输出端子一定不要弄错，否则会造成变频器的损坏。
3．P、R端子
制动电阻连接端子（容量在10HP以下的变频器有此端子）。
当负载惯性较大或减速时间较短，致使变频器容易过压跳闸时使用。
4．P、N端子
制动单元连接端子（容量在10HP以上的变频器有此端子）。
变频主电路中间直流电路电压的输出端可连接外部制动单元电源，其中P接正电压，N接负电压。
需要特别指出的是：
变频器如不接制动单元，P、N端子应保持开路状态，切不可将两端短路，否则将会造成变频器损坏。
二、控制电路端子说明
N2系列变频器控制电路端子共有15个，可以用1、2、3、……、15标识，具体的端子符号和端子功能说明见表1-2所示。
另外还需说明的是，N2系列变频器外端子3、4、5、6、7、8、9、12、13、14、15被统称为端子台（TM2）。
表1-2控制回路端子说明
端子符号
功能说明
1
TRIPRELAY
故障接点输出端子
接点额定容量：
250VAC/A（30VDC/A）
2
3
FWD
运行控制端子
FWD—正转REV—反转
4
REV
5
COM
端子3、4、5、6、7、8、9的公共点
6
SP1
多功能输入端子
7
SP2
8
SP3
9
RESET
故障复位端子
10
SYN-
负接点
多功能输出端子
端子容量：
35VDC/50mA
11
SYN+
正接点
12
+
-
+5V
频率旋钮（VR）电源端子
13
模拟量输入正接点
模拟频率信号输入端子
14
模拟量公共点
模拟信号共同点
15
FM+
模拟量输出正接点
多功能模拟输出端子
第三节操作面板及功能应用
N2系列变频器操作面板的外形如图1-3所示，主要由键盘操作键、LED显示屏、LED指示灯、键盘频率设置旋钮等组成。
在N2系列变频器产品说明中，称操作面板界面为CON1，称通信界面为CON2。
图1-3操作面板的外形
一、操作面板及显示说明
1．键盘操作键说明
FREQ.SET键盘频率设置旋钮VR
功能说明：
运行/停止键和正转/反转键
当变频器的运行由键盘控制（F010设为0）时，按运行/停止键，变频器开始运行；若需要转向控制，可以按正转/反转键；再按运行/停止键，变频器停止运行。
当变频器的运行由外端子控制（F010设为1）时，正转/反转键及运行键失效，停止键是否有效可由F048设置。
转换/功能键
按此键可以进行监视模式和编程模式的转换。
当显示器显示频率、转速、线速度、电压、电流等运行数据（由F047、F051设定）时属于监视模式下，按一次键，显示的物理量改变一个，依次顺序下去。
当再按一次键，显示器显示功能码F000时，变频器处于编程模式，可以输入程序。
数据增键和数据减键
修改数据时，控制数据增加和减小。
按一下，数据增加或减小一个单位；持续按键，数据持续增加或减小。
位移/复位键
修改数据时，控制数据位移动；报警复位时使用。
数据读出/写入键
监视模式下修改数据时，按此键确认修改的数据值；变频器处于编程模式，显示功能码F000时，按此键可以读出该功能码下的参数码，此时可以进行参数码修改，再按此键写入（确认）参数码。
键盘频率设置旋钮VR
当F011设为1时，频率由此旋钮设定。
2．LED指示灯说明
SEQ灯：
运行指令由外端子控制时（即F010设为1），灯亮。
FRQ灯：
频率指令由键盘旋钮或外端子设定时（即F011设为1、2、3），灯亮。
FWD灯：
转向设为正转，灯会动作（停机中闪烁，运行后一直亮着）。
REV灯：
转向设为反转，灯会动作（停机中闪烁，运行后一直亮着）。
Hz/RPM灯：
LED数码显示屏显示频率/转速时，灯亮。
FUN灯：
LED数码显示屏显示功能码时，灯亮；显示功能码下数据时，灯会闪烁。
VOLT灯：
LED数码显示屏显示电压时，灯亮。
AMP灯：
LED数码显示屏显示电流时，灯亮。
3．LED数码显示屏显示的数据说明
LED数码显示屏显示四位数，这些数据可分为三大类：
运行数据的显示
变频器接通电源，显示器会先闪烁目前电源电压（由F030设定），几秒后，或运行信号投入后，显示器显示各种运行数据，如频率、转速、线速度、电压、电流等（由F047、F051设定）。
此时属于监视模式下。
功能码及其参数码的显示
按DSP键，进行模式转换，使变频器处于编程模式时，显示器显示功能码F000,；再按READ键（数据读出键），可显示对应功能码下的参数码，详细功能码及参数码见“功能参数表”。
指示数据的显示
显示故障类型、特殊情况、按键操作错误等信息，故障指示信息详细说明见表1-3、特殊情况信息详细说明见表1-4、按键操作错误信息详细说明见表1-5。
表1-3故障指示说明
无法手动复位的
故障
显示
内容
故障原因
对策
CPF
程序异常
外部电磁干扰
吸收干扰
EPR
EEPROM异常
EEPROM故障
更换EEPROM
-OV-
停机中过电压
检测线路故障
变频器送修
-LV-
停机中电压过低
1.检测线路故障
2.电源电压过低
3.保险丝烧断
1.变频器送修
2.检查电源电压是否正常3.更换保险丝
-OH-
停机中变频器过热
1.检测线路故障
2.环境过热、通风不良
1.变频器送修
2.改善通风环境
可
手动复位
无法自动复位的
故障
OC
停机中过电流
1.检测线路故障
2.信号线接触不良
变频器送修
OL1
电动机过载
1.负载太大;
2.U/f曲线设定不当;
3.F069和F070设定不当
1.加大电动机容量
2.设定适当U/f曲线
3.设定适当F069和F070值
OL2
变频器过载
1.负载太大
2.U/f曲线设定不当
1.加大变频器容量
2.设定适当U/f曲线
OL3
过转矩
1.负载太大
2.U/f曲线设定不当;3.F078和F079设定不当
1.加大变频器容量
2.设定适当U/f曲线
3.设定适当F078和F079值
可
手动复位
及
自动复位的
故障
OC-S
起动瞬间过电流
1.电动机绕组与外壳短路;2.电动机接线与大地短路等等
1.检修电动机
2.检修电动机的配线3.检修并更换坏器件
OC-A
加速时过电流
1.加速时间设定太短
2.U/f曲线设定不当3.电动机容量与变频器容量不符
1.设定较长的加速时间;2.设定适当的U/f曲线;3.更换与电动机容量相符的变频器
OC-C
定速中过电流
1.负载瞬间变化
2.电源瞬间变化
1.加大变频器的容量2.设定适当U/f曲线
OC-d
减速时过电流
减速时间设定太短
设定较长的减速时间
OC-b
制动中过电流
制动频率、制动电压、制动时间设定值太高
调低制动频率、制动电压、制动时间
OV-c
运行中/减速中电压过高
1.减速时间设定太短
2.负载的惯性较大3.电源电压变化过大
1.设定较长的减速时间;2.F048设为XXX0;
3.外加制动电阻或制动单元;4.电源输入侧加电抗器5.加大变频器容量
LV-C
运行中电压过低
电源电压过低、电源电压变化过大
1.改善电源品质;
2.调高F031;3.加速时间设长;4.加大变频器容量;5.电源输入侧加电抗器
OH-C
运行中散热片过热
1.负载太大
2.过热环境
3.通风不良
1.检查负载是否异常2.加大变频器容量3.改善通风环境
表1-4特殊情况说明
显示
内容
说明
STP0
零速停止中
1.F011=0或3时，F007=0且设定频率<0.1Hz；
2.F011=1或2时，F007<（F006/100），设定频率<（F006/100）。
STP1
直接起动失败
1．变频器设定为外端子控制时（F010=1），且直接起动功能无效（F016=XXX1）时，若电源投入时，运行开关ON，则变频器无法起动，此时闪烁“STP1”。
2．F016=XXX0时，若电源投入时，运行开关ON，则变频器可以起动。
STP2
键盘紧急停止
1．变频器设定为外端子控制（F010=1），且STOP键设定有效（F048=XX0X）时，若在运行中按下STOP键，则变频器依F044的设定方式停止，停止后闪烁“STP2”，必须将运行开关先OFF再ON后，才会再起动。
2．变频器在通讯中，且STOP键设定有效（F048=XX0X）时，若在运行中按下STOP键，则变频器依F044的设定方式停止，停止后闪烁“STP2”，此时PC必须先送STOP命令，再送RUN命令给变频器，变频器才会再起动。
3．F048=XX1X时，STOP键无紧急停止功能。
E.S.
外部紧急停止
外部紧急停止信号输入后，变频器减速停止，停止后闪烁“E.S.”。
b.b.
外部遮断
外部遮断信号输入后，变频器立即停止输出，停止后闪烁“b.b.”。
表1-5按键操作错误说明
显示
内容
错误原因
对策及说明
LOC
参数、频率转向已锁定
1．F004=XX1X/XXX1时，企图修改参数；
2．F003=X1XX时，企图反转。
1．F004设定为XX0X/XXX0
2．F003设定为X0XX
Err1
按键操作方式错误
1．F011>1或段速运行时，按▲键、▼键；
2．企图修改F124；
3．运行中企图修改运行中不可修改的参数。
1．F011=0时，可按▲键、▼键修改频率；
2．F124不可修改；
3．停机后才可修改。
Err2
参数设定错误
1．F007在F065±F068或F066±F068或F067±F068的范围内；
2．F006≤F007；
3．F070≤F075；
4．F028≤F027
1．修改F007或F065、F066、F067、F068；
2．F006﹥F007；
3．F070﹥F075；
4．F028﹥F027
Err3
参数设定错误
1．F005=18时U/f曲线太陡；
2．模拟频率信号太陡。
重新设定
Err4
参数设定错误
F005=18时U/f曲线设定不当
F037﹥F039﹥0.1Hz
F041≤F040≤F038
Err5
通讯中，修改参数失败
通讯中，修改参数失败
通讯前设定好
Err6
通讯失败
通讯失败
检查硬件及配线、检查F101及F102。
Err7
参数设定错误
1．企图修改F000或F096；
2．电压、电流检测线路异常。
变频器送修
二、键盘操作键基本操作说明
1．监视模式
下面以频率修改为例说明基本操作，变频器在停机中按图1-4操作；变频器在运行中按图1-5操作。
图1-4变频器在停机中频率修改操作
图1-5变频器在运行中频率修改操作
2．编程模式
变频器编程序的基本操作步骤如下：
按FUN键，使变频器处于编程模式，此时LED数码显示屏显示F000。
按▲键、▼键、<键，找出需要的功能码。
按READ键，读出该功能码中原有的参数码。
通过▲键、▼键、<键，修改参数码。
按ENTER键确认参数码。
如需继续设置其他功能，那么重复
--
的操作。
如不需继续设置其他功能，则可按RUN键，电动机就开始运行了。
运行中的变频器，按STOP键，可以使其停止运行。
小结
本章主要介绍台安科技有限公司制造的N2系列变频器硬件的相关知识，通过本章的学习要掌握以下内容：
（1）学会阅读变频器的铭牌，并通过它了解产品的性能及使用。
（2）了解N2系列变频器的基本功能。
（3）掌握N2系列变频器的外端子名称及功能。
（4）掌握N2系列变频器操作面板各个部分的名称及功能。
（5）掌握键盘基本操作。
第二章变频器的软件说明
功能参数码是变频器基本功能的指令形式，它存储在变频器中。
若要求变频器完成一种或几种控制功能，可通过键盘操作键将对应的功能参数码预置进去，变频器即可按照预置的功能运行。
预置这些功能参数码没有先后顺序，只要预置进去后，即被记忆。
第一节功能参数码
实验用变频器的功能码从F000～F125，具体的功能码及其参数码数据见表2-1所示。
由表2-1可见，变频器出厂时这些功能参数码都按照一般应用进行出厂值设定。
一般要求做每个实验课题前将所有的参数恢复为出厂设定值（F123设为1110）。
表2-1功能参数码表
功能
Fxxx
功能说明
单位
范围
出厂设定
备注
容量选择
0
变频器容量
1
1-19
升级会员 