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本书汇总了高职院校专家教授、德国西门子公司及天海集团等企业高工和行业专家的意见和智慧，内容经过同行企业专家论证，核心技能满足机电类企业岗位能力需求，同时该本书又结合机电类专业发展需要，融合了近几年全国高职高专技能竞赛内容以及维修电工职业资格认证知识内容。
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| 內容簡介： |
本书依据高职高专装备制造大类专业的定位及变频器应用技术课程教学要求，综合考虑行业企业标准及用人单位需求编写而成。
本书主要内容包括变频器基础知识、变频器的工作原理、MM420变频器的参数设定与运行、操作面板（BOP）基本调速、变频器外部端子基本调速、PLC和变频器联机调试、变频器的安装与维修、恒压供水变频调速控制、PLC的变频器控制指令USS等。
本书可作为高职高专装备制造大类相关专业教材，也可用于岗位培训用书。
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| 目錄：
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目录
项目1变频器基础知识
1.1变频技术的发展
1.2变频器的发展
1.3变频器的应用
1.4变频器典型全控型器件
1.4.1可关断晶闸管
1.4.2电力晶体管GTR
1.4.3电力场效应晶体管
1.4.4绝缘栅双极型晶体管（IGBT）
实训任务1IGBT的测试
项目2变频器的工作原理
2.1逆变与变频
2.1.1逆变与变频的含义
2.1.2逆变和变频的两种类型
2.2变频器的分类
2.3变频器的组成及工作原理
2.3.1变频器主电路结构
2.3.2变频器的调速工作原理
实训任务2三相桥式有源逆变电路
项目3MM420变频器的参数设定与运行
3.1MM420变频器接线原理图
3.2MM420变频器的几种操作面板
3.3基本操作面板的认知与操作
3.3.1基本操作面板（BOP）
3.3.2操作面板更改参数的数值
3.3.3变频器常用的设定参数
3.3.4将变频器复位为出厂设置
3.3.5设置电动机参数
3.4MM420变频器运行参数
3.4.1常用频率参数
3.4.2变频器加速、减速时间
3.5运行电动机
实训任务3变频器功能参数设置与操作
项目4操作面板（BOP）基本调速
4.1主要功能
4.2参数简要介绍
4.3接线图
4.4变频器基本操作面板（BOP）运行状态参数设置
4.5操作控制
实训任务4变频器的面板操作与运行
项目5变频器外部端子基本调速
5.1MM420变频器外部端子
5.2外部端子控制可逆运转及电位器调速
5.2.1接线图
5.2.2变频器基本操作面板（BOP）运行状态参数设置
5.2.3操作控制
5.3数字端子控制电动机可逆运转
5.3.1数字端子控制电动机可逆运转接线图
5.3.2变频器基本操作面板（BOP）运行状态参数设置
5.3.3操作控制
5.4变频器三段速固定频率控制
5.4.1变频器三段速固定频率控制电路接线图
5.4.2变频器基本操作面板（BOP）运行状态参数设置
5.4.3操作控制
实训任务5变频器的模拟信号控制
实训任务6变频器数字信号控制
项目6PLC和变频器联机调试
6.1PLC与变频器的连接
6.2PLC和变频器实现电动机正反转控制
6.3PLC控制MM420变频器实现电动机多段转速控制
6.4变频器的PLC模拟量控制
实训任务7PLC和变频器联机控制多段速运行
项目7变频器的安装与维修
7.1变频器的设置环境
7.2变频器的安装
7.3变频器的布线
7.4变频器的维修
实训任务8变频器报警与故障排除
项目8恒压供水变频调速控制
8.1恒压供水的优点
8.2恒压供水的控制对象
8.3恒压供水的系统组成
8.4恒压供水系统的工作过程
8.5多台水泵的切换功能
8.6恒压供水实例
实训任务9变频器的PID控制操作
项目9PLC的变频器控制指令USS
9.1USS指令介绍
9.2USS控制变频器参数的设定
实训任务10基于PLC通信方式的变频器开环调速控制
本书内容归纳
基础知识练习题
拓展提高练习题
附录1希腊字母表
附录2MICROMASTER 420 变频器的故障报警信息
附录3维修电工高级工西门子变频器操作技能考试卷
附录4常用IGBT型号及参数表
参考文献
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| 內容試閱：
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前言
随着科学技术的发展，变频技术的应用越来越广泛，并已渗透到人们的日常生活中。高职高专教育是以培养应用型、高技术技能型人才为目标的一种教育形式； 高职高专教材的编写，应在保证一定的理论教学的基础上，注重学生的实际动手能力。本书在内容编排上以应用为重点，在变频器选型上，以目前国内自动化产品占有率比较高的西门子公司生产的MM420机型为对象进行介绍。本书共9个项目，每个项目都配套有相应的实训内容和实训检查与评价。本书汇总了高职院校专家、教授,德国西门子公司及天海集团等企业高工和行业专家的意见和智慧，内容经过同行企业专家论证，核心技能满足机电类企业岗位能力需求，同时本书又结合机电类专业发展需要，融合了近几年全国高职高专技能竞赛内容以及维修电工职业资格认证知识内容，具有以下特色。1. 紧扣大纲，定位准确按照高职高专装备制造大类专业定位及变频器技术课程教学大纲的要求，综合考虑行业企业标准及用人单位需求来选取理论知识及实训内容，重点突出，针对性强。在内容安排上注重知识的渐进性，兼顾知识的系统性，强化学生的实践动手能力培养，是学生参加各类技能竞赛及职业资格鉴定的良师益友。2. 采用理论 实践互动模式本书以大量的实例为载体，采用理论 实践编写思路，通过理论与实践项目的互动体验，突出重点，化解难点，更好地掌握所学知识。3. 本书内容设置与职业资格认证紧密结合本书除了基础知识练习题、拓展提高练习题外，还将维修电工职业资格考试历年真题中涉及本书的内容附于附录中，不仅有利于学生职业资格鉴定练习，还充分体现了课程的重难点，使学生学习目标更加明确。本书建议学时为44学时，具体学时分配见下表。
项目建议学时项目建议学时项目建议学时
项目16项目42项目74项目28项目56项目84项目36项目66项目92总计44
本书由鹤壁汽车工程职业学院董慧敏担任主编，程贵生担任副主编，鹤壁无线电四厂王洪欣担任主审。本书在编写过程中参考了大量的文献资料，在此向文献资料的作者致以诚挚的谢意。由于编写时间及编者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，恳请广大读者批评、指正。了解更多教材信息，请关注微信订阅号：Coibook。编者2016年3月
项目3MM420变频器的参数设定与运行
MM4系列变频器是德国西门子公司生产的广泛应用于工业场合的多功能标准变频器。它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。使用变频器，首先要熟练对变频器面板的操作，以及根据实际应用，对变频器的各种功能参数进行设置。下面以基本型MM420为例作一介绍。西门子MM420是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。该系列有多种型号，从单相电源电压，额定功率120W到三相电源电压，额定功率11kW变频器可供用户选用。3.1MM420变频器接线原理图MM420变频器的电路主要分为两大部分： 一是主电路; 二是控制电路。MM420变频器接线原理图如图31所示。
1. 主电路主电路是由电源输入单相或三相恒压恒频的正弦交流电压，经整流器整流成恒定的直流电压，供给逆变电路。2. 控制电路控制电路由中央处理单元、数字输出、输入继电器触点、模拟输入、模拟输出、操作面板等组成。外部端子功能见表31。
图31MM420变频器接线原理图
表31MM420外部端子功能
端子号功能端子1、2变频器为用户提供的一个高精度的10V直流稳压电源端子3、4模拟电压给定输入端AIN 、AIN-作为频率给定信号端子5、6、73个完全可编程的数字输入端DIN1、DIN2、DIN3端子8、924V直流电源端，为变频器控制电路提供24V直流电源端子10、11输出继电器的一对触点端子12、13一对模拟输出端AOUT 、AOUT-端子14、15RS485（USS协议）端
3.2MM420 变频器的几种操作面板MM420变频器通常装有状态显示面板（SDP），如图32所示。对于很多用户来说，利用SDP和制造厂的默认设置值，就可以使变频器成功地投入运行。有时也可以利用基本操作面板（BOP）或高级操作面板（AOP）修改参数，使工厂的默认设置值与所用设备参数匹配起来。
图32MM420变频器的操作面板
3.3基本操作面板的认知与操作MM420变频器基本操作面板（BOP）按钮功能如图33所示。利用基本操作面板（BOP）可以对变频器的各个参数进行设置，为了用BOP设定参数，首先拆下SDP，并装上BOP。BOP具有7段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值，报警和故障信息，以及设定值和实际值。参数的信息不能用BOP存储。在默认设置时，用BOP控制电动机的功能是被禁止的。用BOP进行参数设置，参数P0700应设置为1，参数P1000也应设置为1。
图33MM420变频器基本操作面板（BOP）按钮功能
3.3.1基本操作面板（BOP）基本操作面板（BOP）上的按钮功能见表32。
表32按钮功能表
显示按钮功能功 能 释 义状态显示LCD显示变频器当前的设定值启动按此键启动变频器。默认值运行时此键是被封锁的。为了使此键的操作有效，应设定P0700=1停止OFF1： 按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车，缺省值运行时此键被封锁。为了允许此键操作，应设定P0700=1。
OFF2： 按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性的作用下自由停车转动方向按此键可以改变电动机的转动方向，电动机反转时，用负号表示或用闪烁的小数点表示，默认值运行时，此键是被封锁的，为了使此键的操作有效，应设定 P0700=1点动在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机启动，并按预设定的点动频率运行。释放此键时，变频器停车。如果变频器电动机正在运行，按此键将不起作用功能此键用于浏览辅助信息。
变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2s，将显示以下参数值（在变频器运行中从任何一个参数开始）：
（1） 直流回路电压（用d表示，单位： V）；
（2） 输出电流（A）；
（3） 输出频率（Hz）；
（4） 输出电压（用o表示，单位V）；
（5） 由P0005选定的数值（如果P0005选择显示上述参数中的任何一个（3、4或5），这里将不再显示）。
连续多次按下此键将轮流显示以上参数。
跳转功能：在显示任何一个参数（r或P）时短时间按下此键，将立即跳转到r0000,如果需要的话，可以接着修改其他的参数。跳转到r0000后，按此键将返回原来的显示点访问参数按此键即可访问参数增加数值按此键即可增加面板上显示的参数数值减少数值按此键即可减少面板上显示的参数数值
3.3.2操作面板更改参数的数值1. 设置参数P0003
按表33 设置参数P0003。
表33设置参数P0003操作参考表
序号操 作 步 骤显示的结果1按键，访问参数2按键，直到显示出P00033按键，进入参数数值访问级4按或键，达到所需要的数值5按键，确认并存储参数的数值6按键，直到显示出r0007按键，返回标准的变频器显示（有用户定义）
2. 设置参数P0703按表34设置参数P0703。
表34设置参数P0703操作参考表
序号操 作 步 骤显示的结果1按键，访问参数2按键，直到显示出P07033按键，进入参数数值访问级4按键，显示当前的设定值5按或键，选择运行所需要的数值6按键，确认并存储P0703的设定值7按键，直到显示出r0008按键，返回标准的变频器显示（有用户定义）
3. 改变参数数值每个数字的步骤为了快速修改参数的数值，可以逐个地单独修改显示出的每个数字，操作步骤如下：（1） 按键，最右边的一个数字闪烁。（2） 按键，修改这位数字的数值。（3） 再按键，相邻的下一个数字闪烁。（4） 执行（2）、（3）步，直到显示出所要求的数值。（5） 按键，退出参数数值的访问级。3.3.3变频器常用的设定参数（1） P0003： 用于定义用户访问级，P0003的设定值如下。P0003=1： 标准级，可以访问最经常使用的参数。P0003=2： 扩展级，允许扩展访问参数的范围。P0003=3： 专家级，只供专家使用。P0003=4： 维修级，只供授权的维修人员使用，具有密码保护。（2） P0004： 参数过滤器，用于过滤参数，按功能的要求筛选（过滤）出与该功能相关的参数，这样可以更方便地进行调试。P0004的访问级为1。参数过滤器P0004的设定值如下。P0004＝0： 全部参数。P0004＝2： 变频器参数。P0004＝3： 电动机参数。P0004＝7： 命令，二进制输入输出。P0004＝8： ADC（模数转换）和DAC（数模转换）。P0004＝10： 设定值通道RFG（斜坡函数发生器）。P0004＝12： 驱动装置的特征。P0004＝13： 电动机的控制。P0004＝20： 通信。P0004＝21： 报警警告监控。P0004＝22： 工艺参量控制器（例如 PID）。（3） P0010： 变频器工作方式的选择，P0010的访问级为P0003=1。可能的设定值如下。P0010=0： 运行。P0010=1： 快速调试。P0010=30： 恢复工厂默认的设置值。在P0010=1时，变频器的调试可以非常快速和方便地完成。这时，只可以设置一些重要的参数（例如P0304、P0305 等）。这些参数设置完成时，当P3900设定为 1~3时，快速调试结束后立即开始变频器参数的内部计算，然后自动把参数P0010 复位为0。（4） P0100： 用于确定功率设定值的单位是kW还是hp以及电动机铭牌的额定频率。P0100只有在快速调试P0010=1时才能被修改，参数的访问级为P0003=1。可能的设定值。P0100=0： 功率设定值的单位为kW， 频率默认值为50Hz。P0100=1： 功率设定值的单位为hp， 频率默认值为60Hz。P0100=2： 功率设定值的单位为kW，频率默认值为60Hz。（5） P0300： 选择电动机的类型，P0100只有在快速调试P0010=1时才能被修改，参数的访问级为P0003=2。可能的设定值如下。P0300=1： 异步电动机。P0300=2： 同步电动机。
P0304： 电动机的额定电压（V），应根据所选用电动机铭牌上的额定电压设定。本参数的访问级为1，只有在快速调试P0010=1时才能被修改。P0305： 电动机额定电流（A），根据电动机铭牌数据的额定电流设定，本参数只能在 P0010=1（快速调试）时进行修改，访问级为1。P0307： 电动机额定功率，应根据电动机铭牌数据的额定功率（kWhp）设定。 P0100=0（功率的单位为kW，频率默认值为50Hz）时，本参数的单位为kW。本参数只能在P0010=1（快速调试）时才可以修改，访问级为1。P0308： 电动机的额定功率因数，根据电动机铭牌数据的额定功率因数设定， 本参数只能在P0010=1（快速调试）时进行修改，而且只能在P0100=0或2（输入的功率以kW为单位）时才能见到。但参数的设定值为0时，将由变频器内部计算功率因数。本参数的访问级为2。P0310： 电动机的额定频率，设定值为12~650Hz，默认值为50Hz, 根据电动机铭牌数据的额定频率设定。本参数只能在 P0010=1（快速调试）时进行修改，访问级为1。P0311： 电动机的额定速度（rmin），本参数只能在 P0010=1（快速调试）时进行修改。参数的设定值为 0 时，将由变频器内部计算电动机的额定速度。 对于带有速度控制器的矢量控制和 Vf 控制方式，必须有这一参数值。如果对这一参数进行了修改，变频器将自动重新计算电动机的极对数。本参数的访问级为1。（6） P0700： 选择命令源，即变频器运行控制指令的输入方式，访问级为1，可能的设定值如下。P0700=0： 工厂的默认设置。P0700=1： 由变频器的基本面板BOP设置。P0700=2： 由变频器的开关量输入端（DIN1~DIN4）进行控制，DIN1~DIN4的控制功能通过参数P0701~P0704定义。P0700=4： 通过BOP链路的USS设置。P0700=5： 通过COM链路的US设置。P0700=6： 通过COM链路的通信板（CB）设置。改变这一参数时，同时也使所选项目的全部设置值复位为工厂的默认的设置值。例如，把它的设定值由1改为2时，所有的数字输入都将复位为默认的设置值。P0701： 数字输入DIN1的功能。P0702： 数字输入DIN2的功能。P0703： 数字输入DIN3的功能。P0704： 数字输入DIN4的功能。P0701～P0704的访问级为2时，其设定值如下。0： 禁止数字输入即不使用该端子。1： ONOFF1（接通正转停车命令 1）。2： ON reverseOFF1（接通反转停车命令1）。3： OFF2（停车命令2），电动机按惯性自由停车。4： OFF3（停车命令3），电动机快速停车。9： 故障确认。10： 正向点动。11： 反向点动。12： 反转。13： MOP（电动电位计）升速（增加频率）。14： MOP 降速（减少频率）。15： 固定频率设定值（直接选择）。16： 固定频率设定值（直接选择 ON命令）。17： 固定频率设定值（二进制编码的十进制数（BCD 码）选择 ON 命令）。21： 机旁远程控制。25： 直流注入制动。29： 由外部信号触发跳闸。33： 禁止附加频率设定值。99： 使能 BICO 参数化（仅用于特殊用途）。（7） P0970： 工厂复位。P0970=1 时所有的参数都复位到它们的默认值。工厂复位前，首先要设定 P0010=30（工厂设定值），且变频器停车。本参数的访问级为1，可能的设定值如下。P0970=0： 禁止复位。P0970=1： 参数复位。（8） P1000： 频率设定值的选择。本参数的访问级为1，常用的设定值如下。P1000=1： MOP设定值。P1000=2： 模拟设定值。P1000=3： 固定频率。P1000=4： 通过BOP控制面板，由连接总线以USS串行通信协议设定。P1000=5： 通过 COM链路的USS设定，即由RS485接口通过连接总线以USS串行通信协议，由PLC设定。P1000=6： 通过COM链路的CB设定，即由通信接口模块通过连接总线进行设定。P1001～P1007： 定义固定频率1～7 的设定值。访问级为2。为了使用固定频率功能，需要用 P1000=3 选择固定频率的操作方式。有3种选择固定频率的方法。① 直接选择（P0701～P0703=15）在这种操作方式下，一个数字输入选择一个固定频率，还需要一个ON命令才能使变频器投入运行。如果有几个固定频率输入同时被激活，即数字输入端接通，为1，选定的频率是它们的总和。例如，FF1 FF2 FF3。② 直接选择 ON 命令（P0701～P0703=16）选择固定频率时，既有选定的固定频率，又带有 ON 命令，把它们组合在一起。
在这种操作方式下，一个数字输入选择一个固定频率。如果有几个固定频率输入同时被激活，选定的频率是它们的总和。例如，FF1 FF2 FF3。③ 二进制编码的十进制数（BCD码）选择 ON 命令（P0701～P0703=17）设定方法见表35，使用这种方法最多可以选择7个固定频率。
表35二进制编码的十进制数（BCD码）选择 ON 命令的七段频率设定
参数频率DIN3DIN2DIN1OFF000
P1001FF1001P1002FF2010P1003FF3011P1004FF4100P1005FF5101P1006FF6110P1007FF7111
（9） P1080： 变频器输出的最低频率（Hz）。其范围为0.00~650.00Hz，工厂默认值为0Hz。本参数访问级为1。P1082： 变频器输出的最高频率（Hz）。其范围为0.00~650.00Hz，工厂默认值为50Hz。本参数访问级为1。（10） P1120： 斜坡上升时间（即电动机从静止状态加速到最高频率P1082设定值所用的时间），其设定范围为0~650s，工厂默认值为10s，本参数的用户访问级为1。P1121： 斜坡下降时间（即电动机从最高频率P1082设定值减速到静止状态所用的时间），其设定范围为0~650s，工厂默认值为10s，如果设定的斜坡下降时间太短，就有可能导致变频器跳闸。本参数访问级为1。（11） P1300： 变频器的控制方式，控制电动机的速度和变频器的输出电压之间的相对关系，当P1300=0时为线性特性的Vf控制。本参数访问级为2。（12） P3900： 结束快速调试，本参数只在P0010=1（快速调试）时才能改变。本参数访问级为2。可能的设定值如下。P3900=0： 不用快速调试。P3900=1： 结束快速调试，并按工厂设置使参数复位。P3900=2： 结束快速调试。P3900=3： 结束快速调试，只进行电动机数据的计算。3.3.4将变频器复位为出厂设置变频器的参数设定错误，将影响变频器的正常运行，可以使用基本面板或高级面板操作，将变频器的所有参数恢复到工厂默认值，应按照下面的数值设定参数（用BOP、AOP或必要的通信选件）。（1） 设定P0010=30。（2） 设定P0970=1。3.3.5设置电动机参数将变频器调入快速调试状态，进行电动机参数的设置。与电动机有关的参数请参看电动机的铭牌（如果不预先进行参数设置的话，虽然变频器能驱动电动机，但是变频器会发出A0922报警，即变频器没有负载）。变频器快速调试的流程（仅适用于第1访问级）如下。（1） P0010开始快速调试（0 准备运行； 1快速调试； 30工厂的默认设置值）。说明： 在电动机投入运行前，P0010必须回到0。但是，如果调试结束后选定P3900=1，那么，P0010回零的操作是自动进行的。（2） P0100选择工作地区是欧洲北美（0： 功率单位为kW； 频率的默认值为50Hz。1： 功率单位为hp； 频率的默认值为60Hz。2： 功率单位为kW； 频率的默认值为60Hz）。说明： P0100的设定值0和1应该用DIP关来更改，使其设定的值固定不变。（3） P0304： 电动机的额定电压（V）（根据铭牌键入的电动机额定电压）。（4） P0305： 电动机的额定电流（A）（根据铭牌键入的电动机额定电流）。（5） P0307： 电动机的额定功率（kW）（根据铭牌键入的电动机额定功率）。（6） P0310： 电动机的额定频率（Hz）（根据铭牌键入的电动机额定频率）。（7） P0311： 电动机的额定转速（rmin）（根据铭牌键入的电动机额定转速）。（8） P0700： 选择命令源接通断开反转（0： 工厂设置值； 1： 基本操作面板（BOP）； 2： 输入端子数字输入）。（9） P1000： 选择频率设定值（0： 无频率设定值； 1： 用BOP控制频率的升降； 2： 模拟设定值）。（10） P1080： 电动机最小频率。本参数设定电动机的最小频率（0~650Hz）。达到这一频率时电动机的运行速度将与频率的设定值无关。（11） P1082： 电动机最大频率。本参数设定电动机的最大频率（0~650Hz）。达到这一频率时电动机的运行速度将与频率的设定值无关。（12） P1120： 斜坡上升时间（0~650s电动机从静止加速到最大转速所需的时间）。（13） P1121： 斜坡下降时间（0~650s电动机从最大转速减到静止所需的时间）。（14） P3900： 结束快速调试（0： 结束快速调试，不进行电动机计算或复位为工厂默认设置值； 1： 结束快速调试，进行电动机计算和复位为工厂默认设置值（推荐的方式）； 2： 结束快速调试，进行电动机计算和输入输出复位； 3： 结束快速调试，进行电动机计算，但不进行输入输出复位）。
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