三菱变频器实验指导书(自编)汇总.doc

变 频 器 应 用 技 术

实 验 指 导 书

目 录
实验一 变频器的面板操作 3
实验二 变频器PU运行操作和外部运行操作 7
实验三 变频器组合运行的操作 12
实验四 变频器多档速度运行的操作 15
实验五 变频器的PID控制运行操作 18
实验六 PLC与变频器组合的控制操作 21
实验一 变频器的面板操作

一．实验目的
1、熟练掌握变频器面板操作方法及显示特点。
2、熟悉变频器的各种运行模式
3、掌握变频器运行基本参数设定方法。
4、掌握变频器的模式切换操作和各种清除操作。

二．实验内容
变频器对异步电动机进行控制，需要设置频率指令和启动指令。将启动指令设为ON后电机便开始运转，同时根据频率指令（设定频率）来决定电机的转速。熟练掌握变频器的面板操作方法是使用变频器的基本技能。

1、工作模式切换
通过按MODE键，变频器可以在监视模式、参数设置模式和报警查询模式之间转换。

2、PU模式基本操作

3、参数设置基本操作

注意：初始时只显示简单模式参数，通过Pr.160参数设置可选择扩展功能显示。
Pr.160
内 容
9999（初始值）
只显示简单模式参数
0
可显示简单模式参数和扩展模式参数

4、参数清除操作
清除的意思是恢复到出厂设定。参数清除操作只能在PU模式下进行。有两种清除：“参数清除”和“参数全部清除”，“参数清除”是将除了校正参数、端子功能选择参数等之外的参数全部恢复，详见使用手册。

5、运行模式设置
运行模式可通过预置参数Pr.79确定，也可通过如下简单操作来完成运行模式选择。

有4种方式可设定：

实验二 变频器PU运行操作和外部运行操作

一．实验目的
1、掌握变频器PU运行操作的方法。
2、掌握变频器外部运行操作方法。
3、掌握变频器外部运行操作的控制回路接线图。
4、熟悉变频器PU运行操作和外部运行操作涉及到的功能参数。
5、了解“外部运行操作模式”与“PU运行操作模式”的差别。

二．实验内容
变频器运行的PU操作，指变频器不需要控制端子的接线，完全通过操作面板上的按键来控制各类生产机械的运行。
变频器运行的外部操作，指变频器的运行频率和启停信号，是通过变频器的外部端子的接线来完成，而不是通过操作面板输入的。

1、PU操作试运行（点动运行）
例：以30Hz运行。
变频器的接线：

2、PU操作连续运行

3、将M旋钮作为调速电位器连续运行

4、PU操作模式下的正反转控制
通过改变Pr.40实现正反转控制。
Pr.40=0，正转
Pr.40=1，反转
改变Pr.40的值，重复1或2。

5、外部操作试运行（点动运行）
D700系列没有专门的点动端“JOG”，通过对Pr.178~182参数设置，定义STF、STR、RL、RM、RH之一为点动运行选择端。
设置Pr.182为5，定义RH为“JOG”。外部操作点动运行接线如下图。

6、外部操作连续运行
启动指令由STF或STR发出，频率由电位器设定。接线如下图。

实验三 变频器组合运行的操作

一．实验目的
1、掌握变频器运行的两种组合操作模式。
2、掌握变频器运行组合操作的接线、参数设置及调试运行步骤。

二．实验内容
变频器运行的组合操作是应用面板键盘和外部接线开关共同操作变频器运行的一种方法。其特征是面板上的“PU”灯和“EXT”灯同时发亮，通过预置Pr.79的值，可以选择组合操作模式。当预置Pr.79=3时，选择组合操作模式1；当预置Pr.79=4时，选择组合操作模式2。
1、组合操作模式1
当预置Pr.79=3时，选择组合操作模式1，其含义为：运行频率由面板键盘给定，启动信号由外部开关控制。不接受外部的频率设定信号和PU的正、反转、停止键的控制。这种模式的控制回路接线图如下图所示。

2、组合操作模式2
当预置Pr.79=4时，选择组合操作模式2，其含义为：启动信号由PU控制，运行频率由外部外部电位器调节。这种模式的控制回路接线图如下图所示。

实验四 变频器多档速度运行的操作

一．实验目的
1、掌握变频器多档速度运行的各参数的设定方法。
2、掌握变频器多档速度运行的外部接线。
3、理解多档速度各参数的意义。

二．实验内容
在实际生产中，有很多生产机械正反转的运行速度需要经常改变，变频器如何对这种生产机械特性进行运行控制呢？基本的方法是利用“参数预置”功能将多种运行速度（频率）先行设定（FR-D700三菱变频器最多可以设置15种），运行时由变频器的控制端子进行切换，得到不同的运行速度。多档速度控制必须在外部运行模式下才有效。
1、7档速度运行
控制端子接线图如下图所示。

控制端子状态组合与电动机运行速度的关系如下图所示。

参数预置：7档速度运行要设置的参数号有Pr.4～Pr.6、Pr.24～Pr27，与运行频率对应关系的见下表。
导通的输入端子
RH
RM
RL
RM、RL
RH、RL
RH、RM
RH、RM、RL
参数号
Pr.4
Pr.5
Pr.6
Pr.24
Pr.25
Pr.26
Pr.27
设定值
f 1
f 2
f 3
f 4
f 5
f 6
f 7

操作步骤：

2、15档速度运行
控制端子接线图如下图所示。

注：REX信号输入所使用的端子，请通过将Pr.178～Pr.182（输入端子功能选择）设定为 “8”来分配功能。上图将STR当作REX，即设置Pr.179=8。
控制端子状态组合与电动机运行速度的关系如下图所示。

参数预置：在前面7档速度基础上，再设定下面8种速度，就变成15种速度运行。

参数号
Pr.232
Pr.233
Pr.234
Pr.235
Pr.236
Pr.237
Pr.238
Pr.239
设定值
f8
f9
f10
f11
f12
f13
f14
f15

操作步骤同上。

实验五 变频器的PID控制运行操作

一．实验目的
1、掌握变频器运行PID控制运行的参数设定方法。
2、掌握变频器运行PID控制运行的接线方法。
3、理解PID控制的原理。

二．实验内容
PID控制，是使控制系统的被控量在各种情况下，都能够迅速而准确地无限接近控制目标的一种手段。具体地说，是随时将传感器测量的实际信号（称为反馈信号）与被控量的目标信号相比较，以判断是否已经到达预定的控制目标。如尚未达到，则根据两者的差值进行调整，直到达到预定的控制目标为止。
无需借助其他器件，变频器本身能实现流量、风量和压力等参数的PID控制。
PID控制基本构成如下图所示。

图中KP 为比例增益，对执行量的瞬间变化有很大影响；Ti为积分时间常数，该时间越小，达到目标值就越快，但也容易引起振荡，积分作用一般使输出响应滞后；Td为微分时间常数，该时间越大，反馈的微小变化就越会引起较大的响应，微分作用一般使输出响应超前。
1、标定检测转换装置的输入输出关系
PID调节是针对偏差进行的，偏差是给定值与反馈值（测量值）的差，而不是给定值与控制目标值的差。如果检测转换装置的输入输出是严格的线性关系，只要经过简单的换算就可以根据需要设定给定值，但很多情况下，两者之间是非线性的或者是近似线性，就必须先测定它们的关系。
实验中，控制目标是电动机的转速，电动机额度转速为1400rpm，检测转换装置是光码盘及信号转换电路，输出信号为0～10V。

转速(rpm)
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
输出(V)

转速(rpm)
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
输出(V)

2、PID控制接线图

3、参数设置
参数
预设值
说 明
182
14
选择变频器的RH端子为PID控制端子
128
20
PID负作用控制
267
2
端子4输入0～10V
129
50
PID比例带（50%）
130
1
PID积分时间（1s）
134
9999
PID微分时间，9999表示无微分作用
131
9999
不设定PID上限
132
9999
不设定PID下限
C6
0
端子4输入无偏置
133
待设
PID动作目标设定

4、操作
1）根据检测转换装置的输入输出关系，设定Pr.133参数。例如，转速为500rpm时，测速装置输出3.1V，则设定Pr.133=31%。分别对应转速400、800、和1200rpm设定Pr.133参数，合上RH开关和STF开关，变频器PID控制转速运行，记录电动机的稳定转速。

Pr.133
期望的转速(rpm)
实际转速(rpm)
去除积分作用后实际转速(rpm)

400

800

1200

2）将Pr.130设置为9999，即去除积分作用，测量转速，记录于上表。
3）设置Pr.133=9999，端子2输入电压为目标值。端子2输入电压为0～5V，对应于反馈值0～10V，如果忽略变频器的误差，当端子2给定值为2V时，控制目标是反馈值为4V时的转速。分别对应转速400、800、和1200rpm设定端子2给定，合上RH开关和STF开关，变频器PID控制转速运行，记录电动机的稳定转速。
端子2给定(V)
期望的转速(rpm)
实际转速(rpm)
去除积分作用后实际转速(rpm)

400

800

1200

4）将Pr.130设置为9999，即去除积分作用，测量转速，记录于上表。
5）修改PID参数，观察电动机转速的动态变化。
5、分析和总结
自行分析和总结，写入实验报告。
6、思考
1）通过变频器能控制哪些量？
2）如何控制电动机的转速？
3）如何构成转速闭环PID控制系统？
4）反馈信号是什么？
5）如何设置给定值？
实验六 PLC与变频器组合的控制操作

一．实验目的
1、掌握PLC与变频器的连接方法。
2、掌握PLC和变频器组合控制电动机运转的方法。
3、巩固PLC控制程序的编制方法。

二．实验内容
变频器单独使用，只能对电动机作一些简单的控制。
PLC作为传统继电器的替代产品，广泛应用于工业控制的各个领域。由于PLC可以用软件来改变控制过程，并有体积小，组装灵活，编程简单，抗干扰能力强及可靠性高等特点，特别适用于恶劣环境下运行。
当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用PLC和变频器相配合使用，完成各种复杂的自动控制。
变频器接受外部信号有3中方式：开关信号输入、模拟量输入和通信接口输入，而PLC也有这3种方式的输出，且两者互相匹配，因此通过适当的链接，配以相应的软件，就可以通过PLC对变频器进行灵活的控制。
1、控制要求
PLC控制变频器，使电动机按下图的运行曲线运行。

2、PLC与变频器的连接
要控制电动机自动实现上图所示的运转，有多种方法：1）变频器程序控制；2）PLC控制变频器多档速度组合运行；3）PLC输出模拟量作为变频器的频率给定。作为练习的实例，选用第2种方法。PLC与变频器的控制线路连接参考下图。

3、变频器的参数设置
运行曲线有五种频率，因此变频器采用多档速度运行方式，参数设置如下表。

参数
设置值
说明
Pr.79
2
外部运行模式
Pr.4
50
RH“ON”对应频率
Pr.5
45
RM“ON”对应频率
Pr.6
25
RL“ON”对应频率
Pr.24
18
RM、RL“ON”对应频率
Pr.25
15
RH、RL“ON”对应频率

4、PLC的梯形图
按照控制线路和控制要求，编写PLC的梯形图。
请自行编写。
5、操作
1）连接主电路和控制电路，仔细检查。
2）设置变频器的参数，注意设置前最好将所有参数清除。
3）写入PLC程序。
4）起动运行，观察并记录变频器的输出，若变频器未按要求输出，修改PLC的程序，直到符合要求为止。