1.2 变频器的频率指令与起动指令

1.2.1 变频器的频率指令方式

变频器的频率指令方式就是调节变频器输出频率的具体方法，也就是提供频率给定信号的方式。常见的频率指令方式主要有操作面板给定、接点信号给定、模拟信号给定、脉冲信号给定和通信方式给定等。这些频率指令各有优缺点，必须按照实际的需要进行选择设置，同时也可以根据功能需要选择不同频率指令之间的叠加和切换。

1. 操作面板给定

操作面板给定是变频器最简单的频率指令，用户可以通过变频器操作面板上的电位器、数字键或上升、下降键来直接改变变频器的设定频率。操作面板给定的最大优点就是简单、方便和醒目（可选配LED数码显示或中英文LCD液晶显示），同时又兼具监视功能，即能够将变频器运行时的电流、电压、实际转速及母线电压等实时显示出来。如图1-15所示为三菱E700的LCD液晶操作面板FR-PU07。

如果选择键盘数字键或上升、下降键给定，则由于是数字量给定，精度和分辨率非常高，其中精度可达最高频率×0.01%、分辨率为0.01Hz。也可以选择三菱FR-PA07操作面板上的M旋钮给定，如图1-16所示。

变频器的操作面板通常可以取下或者另外选配，再通过延长线安置在用户操作和使用方便的地方，如图1-17所示三菱E700变频器通过连接线与FR-PU07操作面板相连。

2. 接点信号给定

接点信号给定是通过变频器的多功能输入端子的UP和DOWN接点来改变变频器的设定频率值。该接点可以外接按钮或其他类似于按钮的开关信号（如PLC或DCS的继电器输出模块、常规中间继电器）。具体接线可见图1-18，图中DI1～DI4为变频器的数字量输入。

3. 模拟量给定

模拟量给定方式即通过变频器的模拟量端子从外部输入模拟量信号（电流或电压）进行给定，并通过调节模拟量的大小来改变变频器的输出频率，如图1-19所示。

模拟量给定中通常采用电流或电压信号，常见于电位器、仪表、PLC和DCS等控制回路。电流信号一般指0～20mA或4～20mA，电压信号一般指0～10V、2～10V、0～± 10V、0～5V、1～5V、0～±5V等。

电流信号在传输过程中，不受线路电压降、接触电阻及其电压降、杂散的热电效应以及感应噪声等影响，抗干扰能力较电压信号强。但由于电流信号电路比较复杂，故在距离不远的情况下，仍以选用电压给定为模拟量信号居多。变频器通常都会有两个及以上的模拟量端子（或扩展模拟量端子），有些端子可以同时输入电压和电流信号（但必须通过跳线或短路块进行区分）。

在模拟量给定方式下，变频器的给定信号P与对应的变频器输出频率f（x）之间的关系曲线f（x）=f（P）。这里的给定信号P，既可以是电压信号，也可以是电流信号，其取值范围在10V或20mA之内。一般的电动机调速都是线性关系，因此频率给定曲线可以简单地通过定义首尾两点的坐标（模拟量，频率）即可确定该曲线。如图1-20a所示，定义首坐标为（P_min，f_min）、尾坐标为（P_max，f_max），可以得到设定频率与模拟量给定值之间的正比关系。如果在某些变频器运行工况需要频率与模拟量给定成反比关系的话，也可以定义首坐标为（P_min，f_max）、尾坐标为（P_max，f_min），如图1-20b所示。

一般情况下，变频器的正反转功能都可以通过正转命令端子或反转命令端子来实现。在模拟量给定方式下，也可以通过设置相应的参数后用模拟量的正负值来控制电动机的正反转，即正信号（0～+10V）时电动机正转、负信号（-10～0V）时电动机反转。如图1-21所示，10V对应的频率值为f_max，-10V对应的频率值为-f_max。

在用模拟量控制正反转时，临界点即0V时应该为0Hz，但实际上真正的0Hz很难做到，且频率值很不稳定，在频率0Hz附近时，常常出现正转命令和反转命令共存的现象，并呈“反反复复”状。为了克服这个问题，预防反复切换现象，就定义在零速附近为“死区”。

变频器由正向运转过渡到反向运转，或者由反向运转过渡到正向运转的过程中，中间都有输出零频的阶段，在这个阶段中，设置一个等待时间t₁，即称为“正反转死区时间”，如图1-22所示。

4. 脉冲给定

脉冲给定方式即通过变频器特定的高速开关端子从外部输入脉冲序列信号进行频率给定，并通过调节脉冲频率来改变变频器的输出频率，如图1-23所示。

不同的变频器对于脉冲序列输入都有不同的定义，如某变频器是这样定义的：脉冲频率为0～32kHz，低电平电压为0～0.8V，高电平电压为3.5～13.2V，占空比为30%～70%。

脉冲给定首先要定义100%时的脉冲频率，然后就可以与模拟量给定一样定义脉冲频率给定曲线了。该频率给定曲线也是线性的，通过首坐标和尾坐标两点的数值来确定。因此，其频率给定曲线可以是正比线性关系，也可以是反比线性关系。一般而言，脉冲给定值通常用百分比来表示。

5. 通信给定

通信给定方式就是指上位机通过通信口按照特定的通信协议、特定的通信介质将数据传输到变频器以改变变频器设定频率的方式。上位机一般指计算机（或工控机）、PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（集散控制系统）以及人机界面等主控制设备。如图1-24所示。

1.2.2 变频器的起动指令方式

变频器的起动指令方式是指控制变频器的起动、停止、正转与反转、正向点动与反向点动、复位等基本运行功能。与变频器的频率指令类似，变频器的起动指令也有操作面板控制、端子控制和通信控制三种。这些起动指令必须按照实际的需要进行选择设置，同时也可以根据功能进行相互之间的方式切换。

1. 操作面板控制

操作面板控制是变频器最简单的起动指令，用户可以通过变频器操作面板上的运行键、停止键、点动键和复位键来直接控制变频器的运转。

操作面板控制的最大特点就是方便实用，同时又能起到报警故障功能，即能够将变频器是否运行或故障及报警都能告知给用户，因此用户无须配线就能真正了解到变频器是否确实在运行中、是否在报警（过载、超温、堵转等），以及通过LED数码或LCD液晶显示故障类型。

按照1.2.1节的内容，变频器的操作面板通常可以通过延长线放置在用户容易操作的5m以内的空间里。同理，距离较远时则必须使用远程操作面板。

在操作面板控制下，变频器的正转和反转可以通过正反转键切换和选择。如果键盘定义的正转方向与实际电动机的正转方向（或设备的前行方向）相反时，可以通过修改相关的参数来更正，如有些变频器参数定义是“正转有效”或“反转有效”，有些变频器参数定义则是“与命令方向相同”或“与命令方向相反”。

对于某些不允许反转的生产设备，如泵类负载。变频器则专门设置了禁止电动机反转的功能参数，该参数对端子控制、通信控制都有效。

2. 端子控制

端子控制是变频器的运转指令通过其外接输入端子从外部输入开关信号（或电平信号）来进行控制的方式。

这时这些按钮、选择开关、继电器、PLC或DCS的继电器模块就替代了操作面板上的运行键、停止键、点动键和复位键，可以远距离地控制变频器的运转。

在图1-25中，正转DI1、反转DI2、点动DI3、复位DI4、使能DI5在实际变频器的端子中有以下三种具体表现形式。

1）上述几个功能都是由专用的端子组成，即每个端子固定为一种功能。在实际接线中非常简单，不会造成误解，这在早期的变频器中较为普遍。

2）上述几个功能都是由通用的多功能端子组成，即每个端子都不固定，可以通过定义多功能端子的具体内容来实现。在实际接线中非常灵活，可以大量节省端子空间。目前的小型变频器都有这个趋向。

3）上述几个功能除正转和反转功能由专用固定端子实现，其余如点动、复位、使能融合在多功能端子中来实现。在实际接线中能充分考虑到灵活性和简单性于一体。现在大部分主流变频器都采用这种方式。

由变频器拖动的电动机负载实现正转和反转功能非常简单，只需改变控制回路（或激活正转和反转）即可，而无须改变主回路。

常见的正反转控制有两种方法，如图1-26所示。DI1代表正转端子，DI2代表反转端子，S₁、S₂代表正反转控制的接点信号（“0”表示断开、“1”表示吸合）。图1-26a的方法中，接通DI1和DI2的其中一个就能正反转控制，即DI1接通后正转、DI2接通后反转，若两者都接通或都不接通，则表示停机。图1-26b的方法中，接通DI1才能正反转控制，即DI2不接通表示正转、DI2接通表示反转，若DI1不接通，则表示停机。

这两种方法在不同的变频器里有些只能选择其中的一种，有些可以通过功能设置来选择任意一种。但是如变频器定义为“反转禁止”时，则反转端子无效。

3. 通信控制

通信控制的方式与通信给定的方式相同，在不增加线路的情况下，只需将上位机给变频器的传输数据改一下即可对变频器进行正反转、点动及故障复位等控制。