变频器的设定值与控制信号

变频器（Inverter）是现代交流调速的主要设备，其控制的对象是三相（或单相）交流异步电动机。我们知道三相异步电动机的转速公式为：n=60f/p(1-s)。其中“n”代表电机的转速；“f”表示交流电的频率；“p”表示电机的极对数；“s”表示转差率（异步电机的转速n与同步磁场的转速n0之差与同步磁场的转速n0的比值）。

对于一个成品电机而言，极对数p是不变的，因此我们只能通过改变交流电的频率来改变电机的转速，这也是变频器的调速原理。

熟练的使用变频器并不是一件简单的事情。现在市场上变频器的品牌众多，各大品牌的产品在使用的方法上也存在不小的差别。但有些地方是相通的，比如都需要配置电机的参数（motor parameter）、都需要配置控制方式（control source）、都需要配置给定值（setpoint）。曾经在现场就有人问我：为什么变频器的参数里有一个给定源（setpoint source）,还有一个控制信号源（control signalsource），它们都代表什么意思？今天这篇文章，我们就以SEW的MDX61B为例，来解释下这个问题。

变频器是用来改变电机的转速的，通过设定不同的速度值，电机就能以不同的速度运行。这种对速度的设定值，通常被称为变频器的“速度给定值（setpoint value）”，简称“给定（setpoint）”。比如，希望电机以700转/分钟的速度来运行，这里的“700转/分钟”就称为“速度给定”。

除了“速度给定”，还可以设置“频率给定”。因为电流的频率与电机的转速成比例关系，通过降低电流的频率可以降低电机的转速。

无论是“速度给定”还是“频率给定”，都可以简称为“给定”。给定值的信号来源，称为“给定源（setpoint source）”。SEW的MDX61B变频器的P100参数用来配置变频器的给定源（setpoint source），如下图：

可以看出该款变频器支持很多种的给定源，可以通过通信的方式（RS485、Fieldbus、SBus等）来设定给定值，可以通过模拟量或接线端子（Bipolar/fixed setpoint、Unipolar/fixed setpoint、Fixed setpoint+AI01、Fixed setpoint x AI01等）来设置恒定给定，还可以通过频率输入（Frequency setpoint input/fixes setpoint）来设置恒定给定。

我们举两个列子：

1）当选择【Bipolar/fixed setpoint】时，变频器的给定值可以通过模拟量AI1/AI2的输入来获得。给定值为正数可以让电机顺时针运行，给定值为负数可以使电机逆时针运行。除了模拟量，还可以通过在参数P16x中设置固定的速度值，然后通过外部端子（X13）来进行控制（详细的内容见后面的【端子控制】）。

2）频率给定（Frequency setpoint input/fixed setpoint）。当给定源设置成【频率给定】时，变频器会检测数字量输入DI04的输入频率，通过该频率值来控制电机的转速。此时DI04的参数必须设置成【无功能（no function）】，并且把DIP开关S14拨到【ON】档。

在变频器的调速过程中，除了要设置变频器的运行速度（或运行频率），还需要一些其它信号，比如：何时启动？何时停止？电机正转还是反转？这些信号，统称为电机的“控制信号（control signal）”。控制信号的来源，称为“控制信号源（control signal source）”

MDX61B支持四种控制信号源：端子（Terminals）、RS485、Fieldbus、SBus1和SBus2，如下图：

端子控制使用的数字量输入端子【X13】。下面这张图，是X13的端子定义图：

从图中可以看出，X13:2（DI01）的出厂默认设置为“CW/stop”，即“正转/停止”；X13:3（DI02）的出厂默认设置为“CCW/stop”，即“反转/停止”；X13:4（DI03）的出厂默认设置为“Enable/stop”，即“使能/停止”；X13:5（DI04）的出厂默认设置为“n11/n21”；X13:6（DI05）的出厂默认设置为“n12/n22”；

注：CW为Clockwise的缩写，表示“顺时针的”，也就是上面提到的“正转”；CCW为Counterclockwise的缩写，表示“逆时针的”，也就是“反转”；

当我们把P101的值设定为【端子（Terminals）】时，若X13:2端子的输入信号为1，电机正转；若X13:3的输入信号为1，电机反转；当然，电机在转动前，首先要【使能（enable）】，也就是X13:5端子的输入信号为1；当X13:6的输入信号为1时，电机以“n11/n12”参数里设置的速度运行；当X13:7的输入信号为1时，电机以“n21/n22”参数里设置的速度运行；

这种通过控制变频器某些端子的输入信号而控制电机的启动、停止、正转及反转的方式称为变频器的端子控制，端子（terminal）就是一种控制信号源。

变频器的端子控制是一种最基本的控制方式，也是出厂默认的控制方式。但是该方式需要占用PLC的输出点，并且增加接线的工作量，因此一般都推荐使用通信的方式来进行控制。

MDX61B支持RS485、现场总线（FieldBus）和SBus的通信方式来进行控制，采用约定好的过程数据格式（Process Data），通过控制字（Control Word）的控制位（bit）来对变频器进行控制。通信方式涵盖的知识点很多，我们以后慢慢讨论。

本文小结如下：

MDX61B变频器的给定源与控制信号源是分开的，可以通过总线（Fieldbus）的方式进行速度给定，而通过端子（Terminal）的方式来控制启停；或者通过频率的方式进行给定，而通过总线（Fieldbus）的方式进行控制；当然，也可以有其它组合，比如给定源和控制信号源都使用现场总线（Fieldbus）等。

好了，今天就先聊到这里了。官网（www.founderchip.com）提供本文PDF版本下载。