陳青艷
(武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院,武漢430205)
目前,不管什么品牌的變頻器,其內(nèi)部整流電路和逆變電路已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)化模塊,所以變頻器主電路的硬件結(jié)構(gòu)基本無(wú)差異。而采用不同的控制算法可以讓變頻器實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速,從而大大提高調(diào)速精度,讓變頻器成為機(jī)電設(shè)備調(diào)速方面的“寵兒”。作為重點(diǎn)培養(yǎng)高素質(zhì)高技能人才的高職“優(yōu)質(zhì)”院校,如何讓學(xué)生輕松掌握變頻器安裝調(diào)試的專業(yè)實(shí)操技能是從事機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試教學(xué)教師的基本教學(xué)要求和必備技能;而對(duì)于將來(lái)想從事變頻器安裝調(diào)試的高職畢業(yè)生來(lái)說(shuō),掌握變頻器安裝調(diào)試的實(shí)操技能可以增強(qiáng)自己的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,以迅速適應(yīng)社會(huì)高速信息化發(fā)展。
目前市場(chǎng)上主要有西門子(SIEMENS)、三菱(MITSUBISHI)、安川(YASKAWA)、日立(HITACHI)、艾波比(ABB)等品牌變頻器,而每個(gè)品牌變頻器包含許多系列產(chǎn)品,如西門子變頻器含SINAMICS家族的MM(MicroMaster)、G、V、S等系列;三菱變頻器含A、D、E、F等系列;安川則含H、E、V、J等系列。目前華中地區(qū)的大部分高職院校選擇西門子和三菱兩種類型的變頻器作為教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備,目前除企業(yè)自有的變頻器使用手冊(cè)[1]外,在公開文獻(xiàn)中難以檢索到各品牌變頻器的安裝調(diào)試方法,這讓初學(xué)變頻器安裝調(diào)試的學(xué)生根本無(wú)從下手,從而導(dǎo)致了一些變頻器設(shè)備的人為損壞,影響變頻器安裝調(diào)試的教學(xué)進(jìn)度。針對(duì)目前變頻器安裝調(diào)試教學(xué)中接線理論難于理解、頻率調(diào)控不易反饋、操作練習(xí)存在安全隱患等問(wèn)題,文中結(jié)合三菱FR-E700變頻器控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)及多段速度的實(shí)例,介紹FR-E700的三種運(yùn)行模式參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行模式間切換及具體如何實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速的接線通電準(zhǔn)備、調(diào)試具體步驟、調(diào)試注意事項(xiàng)、調(diào)試后操作等實(shí)操技能,以方便教師從事變頻器安裝調(diào)試的實(shí)踐教學(xué)并推廣變頻器的使用。
一般地,F(xiàn)R-E700有PU(面板操作)運(yùn)行模式、EXT(外部)運(yùn)行模式及NET(網(wǎng)絡(luò))運(yùn)行模式共三種運(yùn)行模式選擇。“PU運(yùn)行模式”通過(guò)操作面板的RUN鍵、STOP鍵及參數(shù)單元的FWD鍵、REV鍵啟動(dòng)停止變頻器,操作面板的M旋鈕設(shè)定運(yùn)行頻率;“EXT運(yùn)行模式”則是事先把外部設(shè)備與變頻器的控制電路端子連接,然后通過(guò)操作如STF、STR外部開關(guān)設(shè)備啟動(dòng)停止變頻器,操作如電位器、JOG、RH、RM、RL開關(guān)設(shè)定運(yùn)行頻率;而“NET運(yùn)行模式”則指外部設(shè)備如電腦、觸摸屏、可編程控制器[2]等事先必須通過(guò)PU接口(RS-485通信)或通信選件連接變頻器,然后在通訊運(yùn)行時(shí)設(shè)定啟動(dòng)停止指令和修改頻率指令。FRE700的運(yùn)行模式選擇主要是通過(guò)設(shè)置運(yùn)行模式選擇參數(shù)Pr.79的不同設(shè)定值來(lái)完成PU、EXT、NET運(yùn)行模式的確定,具體見表1。由表1可知,Pr.79的設(shè)定值不同,變頻器的運(yùn)行模式不同,啟動(dòng)停止變頻器和設(shè)定頻率的操作方式也不同。“NET運(yùn)行模式”是通過(guò)設(shè)置通訊啟動(dòng)模式選擇Pr.340設(shè)定值配合Pr.79設(shè)定值來(lái)完成PU、EXT、NET運(yùn)行模式的確定,具體見表2。NET運(yùn)行模式通過(guò)通訊運(yùn)行指令權(quán)Pr.338、通訊速率指令權(quán)Pr.339、網(wǎng)絡(luò)模式操作權(quán)選擇Pr.550、PU模式操作權(quán)選擇Pr.551設(shè)定啟動(dòng)停止指令和修改頻率指令,如表3所示。
表1 運(yùn)行模式選擇參數(shù)Pr.79設(shè)定值具體含義、運(yùn)行操作說(shuō)明
表2 Pr.79、Pr.340配合使用的運(yùn)行模式及切換說(shuō)明
從表2的設(shè)定值與運(yùn)行模式關(guān)系可以看出,Pr.340設(shè)定值相同和Pr.79設(shè)定值不同,Pr.340設(shè)定值不同和Pr.79設(shè)定值相同,Pr.340設(shè)定值不同和Pr.79設(shè)定值不同,變頻器的運(yùn)行模式也不同;不同的Pr.79、Pr.340設(shè)定值不同,變頻器的運(yùn)行模式可能相同。Pr.340設(shè)定值為“0”和Pr.79設(shè)定值為“0”、“2”、“6”和“7”時(shí),變頻器的運(yùn)行模式為EXT運(yùn)行模式;Pr.340設(shè)定值為“1”、“10”和Pr.79設(shè)定值為“0”、“2”、“6”和“7”時(shí),變頻器的運(yùn)行模式為NET運(yùn)行模式。另一方面,從設(shè)定值與運(yùn)行模式的切換關(guān)系可以看出,Pr.340設(shè)定值相同和Pr.79設(shè)定值不同,Pr.340設(shè)定值不同和Pr.79設(shè)定值相同,Pr.340設(shè)定值不同和Pr.79設(shè)定值不同,變頻器運(yùn)行模式的切換關(guān)系也不同;不同的Pr.79、Pr.340設(shè)定值不同,變頻器運(yùn)行模式的切換關(guān)系可能相同。
表3 通訊運(yùn)行時(shí)的啟動(dòng)指令權(quán)和頻率指令權(quán)[1]
表4 X12、X66、X65、X16、Pr.340設(shè)定值及功能
由表3可以看出,通過(guò)PU接口進(jìn)行RS-485通信或通信選件與變頻器連接時(shí),可選擇PU運(yùn)行模式和外部的啟動(dòng)指令、頻率指令。其中Pr.550設(shè)定值配置NET模式的不同指令權(quán),Pr.551設(shè)定值配置PU模式的不同指令權(quán)。不同的運(yùn)行環(huán)境,變頻器的運(yùn)行模式不同。所以為適應(yīng)不同的運(yùn)行環(huán)境,但是變頻器運(yùn)行模式間必須支持相互切換。上述表2中,通過(guò)配合設(shè)置Pr.79和Pr.340不同設(shè)定值實(shí)現(xiàn)EXT、PU、NET運(yùn)行模式間的切換,但是具體如何切換并沒(méi)有給出。表4給出了PU-EXT切換、PU-NET切換、EXTNET切換、PU-EXT互鎖所涉及的信號(hào)名設(shè)定值及功能。如信號(hào)名X12的具體設(shè)定值就是將輸入端子功能選擇參數(shù)Pr.183設(shè)定為“12”,當(dāng)X12信號(hào)出現(xiàn)ON時(shí),PU、EXT間不能切換。表5給出了X12、X66、X65、X16外部信號(hào)切換運(yùn)行模式在不同的Pr.79設(shè)定值及不同信號(hào)狀態(tài)具體運(yùn)行模式的切換情況。從表5可以看出,外部信號(hào)存在切換運(yùn)行模式的首要條件是Pr.79設(shè)定值為“0”、“2”、“6”、“7”;其Pr.79=“7”是根據(jù)X12信號(hào)狀態(tài)來(lái)切換運(yùn)行模式。而X66、X65、X16不同信號(hào)狀態(tài)決定了PU、EXT、NET間的具體切換,且信號(hào)優(yōu)先順序是Pr.79>X12>X66>X65>X16>Pr.340。
表5 X12、X66、X65、X16、Pr.340外部信號(hào)切換運(yùn)行模式
根據(jù)實(shí)訓(xùn)室的三菱FR-E700、電動(dòng)機(jī)及外部按鈕SB1、SB2、SB3、SB4、SB5等設(shè)備,對(duì)變頻器實(shí)現(xiàn)控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制及多段速度進(jìn)行接線,如圖1 所示。
三菱FR-E700沒(méi)有任何通過(guò)PU接口進(jìn)行RS-485和通訊選件,不用考慮NET運(yùn)行模式,即Pr.340、Pr.338、Pr.339、Pr.550、Pr.551使用系統(tǒng)默認(rèn)的設(shè)定值即可,而且無(wú)需考慮X12、X66、X65及X16等信號(hào)的具體狀態(tài);同樣地,實(shí)訓(xùn)設(shè)備包含外部按鈕,所以,F(xiàn)RE700的運(yùn)行模式選擇只與Pr.79有關(guān),大大簡(jiǎn)化和縮短了設(shè)置運(yùn)行模式選擇的時(shí)間。另一方面,外部開關(guān)作為啟動(dòng)指令和多段速度的設(shè)定,而且只能在PU運(yùn)行模式下修改具體頻率值,故Pr.79設(shè)定值只能在“0”、“2”、“4”三個(gè)數(shù)值中選擇。選擇Pr.79設(shè)定值“0”、“2”完成變頻器運(yùn)行頻率的修改,參數(shù)修改完后要用PU/EXT組合模式(Pr.79=“4”)來(lái)啟動(dòng)和運(yùn)行。這里要說(shuō)明的是,參數(shù)修改完后也可用Pr.79=“0”、“2”(PU運(yùn)行模式)來(lái)啟動(dòng)和運(yùn)行變頻器,但是會(huì)引起參數(shù)可隨時(shí)變動(dòng)及外部開關(guān)在實(shí)驗(yàn)中不起作用導(dǎo)致浪費(fèi)現(xiàn)象兩個(gè)問(wèn)題。
圖1 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)及多段速度控制[3]
將電源U、V、W分別與變頻器輸入端L1、L2、L3連接,變頻器輸出端U、V、W與電動(dòng)機(jī)輸入端U1、V1、W1連接,電動(dòng)機(jī)以三角形正常運(yùn)行,完成強(qiáng)電接線。將K1開關(guān)定義正轉(zhuǎn)STF、K2開關(guān)定義反轉(zhuǎn)STR、K3開關(guān)定義高速RH、K4開關(guān)定義中速RM及K5開關(guān)定義低速RL,即K1、K2、K3、K4、K5開關(guān)的一端分別連接到變頻器輸入信號(hào)STF、STR、RH、RM、RL上,而K1、K2、K3、K4、K5開關(guān)的另一端直接連接到公共端SD上,完成弱電接線。合上電源控制開關(guān),啟動(dòng)三相電源,變頻器顯示屏顯示通電狀態(tài),完成通電準(zhǔn)備。
1)調(diào)試參數(shù)前檢查Pr.79是否出現(xiàn),如不出現(xiàn)則調(diào)整用戶參數(shù)組讀取選擇參數(shù)Pr.160,直到操作界面出現(xiàn)Pr.79為止,此時(shí)要先將Pr.79變更為“0”或“2”;
2)由于實(shí)訓(xùn)設(shè)備的調(diào)試學(xué)生很多容易導(dǎo)致變頻器內(nèi)部參數(shù)混亂,故要對(duì)變頻器做恢復(fù)出廠設(shè)置,設(shè)置清除參數(shù)Pr.CL為“1”、參數(shù)全部清除參數(shù)ALLC為“1”、清除報(bào)警歷史參數(shù)Er.CL為“1”、初始值變更清除參數(shù)Pr.CH為“1”,避免后續(xù)試驗(yàn)現(xiàn)象錯(cuò)誤;
3)依次檢查輸入端子功能Pr.178=“60”、Pr.179=“61”、Pr.180=“0”、Pr.181=“1”、Pr.182=“2”,檢查接線參數(shù)設(shè)置是否與正轉(zhuǎn)STF、反轉(zhuǎn)STR、高速RH、中速RM、低速RL開關(guān)接線對(duì)應(yīng);
4)檢查遙控功能選擇Pr.59設(shè)置為“0”,確認(rèn)RH、RM、RL信號(hào)功能是否處于多段速度設(shè)定狀態(tài);
5)檢查RUN鍵旋轉(zhuǎn)方向選擇Pr.40設(shè)置為“0”,確認(rèn)電動(dòng)機(jī)初始狀態(tài)旋轉(zhuǎn)方向;
6)依次檢查多段速設(shè)定Pr.4(RH)、Pr.5(RM)、Pr.6(RL)頻率設(shè)定值是否為所需對(duì)應(yīng)的頻率值(如RH=45 Hz、RM=30 Hz、RL=15 Hz)上,若不是需修正。
在調(diào)試的過(guò)程中,有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤信息顯示、報(bào)警顯示、故障顯示三類現(xiàn)象,如表6所示。
如在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中修改參數(shù)出現(xiàn)Er.2錯(cuò)誤信息顯示,可通過(guò)修改參數(shù)寫入選擇Pr.77或Pr.79重新設(shè)置或先關(guān)閉電動(dòng)機(jī)再設(shè)置參數(shù);在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中修改參數(shù)出現(xiàn)OL (過(guò)電流失速防止)或E.OC2(恒速時(shí)過(guò)電流切斷),可通過(guò)改變Pr.8減速時(shí)間來(lái)延長(zhǎng)減速時(shí)間或緊急停止變頻器。
表6 調(diào)試過(guò)程中的常見錯(cuò)誤
1)若Pr.79設(shè)置為“0”還要按PU/EXT鍵切換到EXT運(yùn)行模式,而Pr.79設(shè)置為“2”無(wú)需此步驟;2)設(shè)置電動(dòng)機(jī)運(yùn)行最高頻率Pr.2為“50 Hz”(或“60 Hz”),防止電動(dòng)機(jī)過(guò)速;3)將擴(kuò)張功能顯示選擇參數(shù)Pr.30設(shè)置為“1”;4)依次設(shè)置多段速設(shè)定參數(shù)Pr.4(高速)、Pr.5(中速)、Pr.6(低速)的頻率值是否為所需的高速(如45 Hz)、中速(如30 Hz)、低速(如15 Hz)對(duì)應(yīng)的頻率值上;5)設(shè)置Pr.79為“4”,確定變頻器處于外部運(yùn)行模式。
將正轉(zhuǎn)STF開關(guān)K1置ON,再將RH開關(guān)K3置ON,此時(shí),面板顯示“45.00”同時(shí)[RUN]指示燈亮,電動(dòng)機(jī)將以50 Hz的頻率正轉(zhuǎn);若將反轉(zhuǎn)STR開關(guān)K2置ON,此時(shí),面板顯示“45.00”且[RUN]指示燈亮閃爍,電動(dòng)機(jī)將以50 Hz的頻率反轉(zhuǎn)。STF或STR置OFF,電動(dòng)機(jī)減速停止;同理,啟動(dòng)RM開關(guān)K4置ON。此時(shí)面板顯示“30.00”,正轉(zhuǎn)STF時(shí)[RUN]指示燈亮,反轉(zhuǎn)STR時(shí)閃爍。STF或STR置OFF,電動(dòng)機(jī)減速停止。最后,啟動(dòng)RL開關(guān)K5置ON。此時(shí)面板顯示“15.00”,[RUN]指示燈亮(STF)或閃爍(STR),電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)STF或STR置OFF,電動(dòng)機(jī)減速停止。
三菱FR-E700變頻器的運(yùn)行模式選擇與變頻器所連接的設(shè)備的具體電氣接線、Pr.79、Pr.340、Pr.338、Pr.339、Pr.550、Pr.551的不同設(shè)定值相關(guān);而PU、EXT、NET三種運(yùn)行模式的切換與Pr.79、X12、X66、X65、X16、Pr.340的設(shè)定值及信號(hào)狀態(tài)密切相關(guān),優(yōu)先順序?yàn)镻r.79>X12>X66>X65>X16>Pr.340。根據(jù)三菱FR-E700變頻器的實(shí)際相連設(shè)備和運(yùn)行模式相關(guān)參數(shù)的設(shè)定決定了三菱FR-E700變頻器的安裝調(diào)試性能和運(yùn)行可靠性。
(責(zé)任編輯 邵明濤)