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4.1 正反控制记要领
4.1.1 接通电源勿起步
4.1.1.1 电动机的正转起动
当变频器选择由外接端子进行控制时，要使变频调速系统进入运行状态，必须首先使变频器控制端子中的“FWD”(正转)和“CM”端子或“REV”(反转)和“CM”端子之间接通。
在停止状态下，如果接通“FWD”和“CM”，则变频器开始运行，其输出频率将按预置的升速时间上升至与给定信号对应的数值，电动机随频率的上升而逐渐起动。
在运行状态下，如果断开“FWD”和“CM”，则变频器停止运行，其输出频率将按预置的降速时间下降为0Hz，电动机降速并停止。
变频器一般也可以通过接通电源来直接起动电动机，称为“上电起动”，如图4-1(a)所示。但大多数变频器不希望采用这种方式来起动电动机，原因是:
图4-1 正转的基本控制方式
(1) 容易误动作
因为控制电路是与变频器同时接通电源的，由于控制电路对电源电压的要求甚高，其滤波电路的时间常数很大，故控制电源的电压在接通电源后升高较缓慢，在尚未升高至正常电压之前的临界状态，控制电路的工作有可能出现紊乱。尽管近代的变频器对此已经作了处理，但所作的处理仍须由控制电路来完成。因此，其准确性和可靠性难以得到充分的保证;
(2) 电动机容易自由制动
当通过接触器KM切断电源来停机时，变频器已经不工作了，电动机将处于自由制动状态，不能按预置的降速时间来停机。
但也有的变频器经过功能预置，可以选择“上电起动”，如LG-iS5系列变频器中，功能码FU2-20(上电起动选择)是“起动方式的选择功能”:
“0”─不允许上电起动;
“1”─允许上电起动。
4.1.1.2 继电器控制电路
如图4-2，电动机的起动与停止是由继电器KA来完成的。在接触器KM和继电器KA之间，有两个互锁环节:
图4-2 继电器控制的正转电路
(1) KM未吸合前，KA是不能接通的，从而防止了先接通KA的误动作，触点KM(L-5)的作用就在于此;
(2) 当KA处于接通状态时，KM不能断电，从而保证了只有在电动机先停机的情况下，才能使变频器切断电源。触点KA(L-1)的功能就是在KA得电的情况下，使常闭按钮SB1失去作用。
4.1.1.3 自锁控制电路
采用继电器控制的电路显然较为复杂。为了简化电路，变频器设置了自锁功能，使电动机起动后可以“自锁”。有的变频器配置了专用端子如图4-3(a)中的EF端和图(b)中之HLD端所示;也有的变频器并无专用端子，须从可编程输入端子中任选一个输入端子，通过功能预置，使之具有自锁功能。今以图(a)为例，说明其工作特点如下:
当按下动合(常开)按钮SF时，电动机正转起动，由于EF端子具有自锁功能，故松开SF后，电动机的将保持运行状态;当按下动断按钮ST时，EF和COM之间的联系被切断，自锁解除，电动机将减速并停止。这样，只需要两个按钮开关就可以进行电动机的起动和停止的控制了。
图4-3(b)所示，是自锁功能的另一种接线方式，其特点是可以接受脉冲信号进行控制。
图4-3 三线控制
由于自锁控制需要将控制线接到三个输入控制端子，故在变频器说明书中，常称为“三线控制”方式。
4.1.2 反转不换主电路
众所周知，任意交换电动机的两根电源线，就可以更改电动机输入侧的相序，从而改变电动机的旋转方向，如图4-4(a)所示。在变频运行的情况下，如何更改呢？
图4-4 更改电动机的旋转方向
首先，更改变频器输入侧的相序是毫无意义的。因为不管输入侧的相序如何，在变频器内经过全波整流后，成为了没有相序概念的直流电路，因而对逆变后输出电压的相序毫无影响。
其次，更改变频器输出侧的相序是可以的，但并不高明。因为主电路的导线一般较粗，更改时比较费事，如图4-4(b)所示。
图4-4 更改电动机的旋转方向
在变频调速的情况下，更改旋转方向的方法如下:
(1) 更改输入控制端的接线 如图(c)和图(d)所示，当“FWD-COM”接通时为正转;如改为“REV-COM”接通，便是反转了。
(2) 程序更改
以三肯SHF系列变频器为例，功能码Cd050用于预置旋转方向，其数据码是:
“0”─正转、反转均可;
“1”─只可正转;
“2”─只可反转。
如果在预置为“1”的情况下，需要更改方向时，只需将Cd050功能重新预置为“2”就可以了。
4.2 升、降功能别看轻
4.2.1调频少用电位器
4.2.1.1 升速端子和降速端子
变频器的输入控制端中，有两个端子，经过功能设定，可以作为升速和降速之用。
图4-5 外接升、降速端子
如图4-5所示，通过对频率给定方式的功能进行设定后，可使“X1”和“X2”端子具有如下功能:
“X1－CM”接通→频率上升;
“X1－CM”断开→频率保持或回复至原来的频率;
“X2－CM”接通→频率下降;
“X2－CM”断开→频率保持或回复至原来的频率。
4.2.1.2 用升、降速端子代替电位器
如图4-6所示，变频器输出频率的上升或下降，由按钮开关SB1和SB2来控制。
图4-6 用升降速端子给定代替电位器给定
与电位器给定方式相比，升、降速端子给定具有如下优点:
(1) 寿命长
电位器容易磨损，而按钮开关则不易损坏;
(2) 调速精度高
电位器给定属于模拟量给定，而升、降速端子给定是数字量给定，故调节频率的精度高;
(3) 抗干扰能力强
因为升、降速端子给定的控制信号是开关量，故抗干扰能力比模拟量给定强得多;
(4) 控制灵活
如便于进行两地或多地控制和同步控制等。
4.2.2 两对按钮分两地
在实际生产中，常常需要在两个或多个地点都能对同一台电动机进行升、降速控制。例如，某厂的锅炉风机在实现变频调速时，要求在炉前和楼上控制室都能调速，等。
比较简单的方法是利用变频器输入控制端子中的升速端子和降速端子来实现。
图4-7 两地升降速控制
如图4-7，将变频器输入端子中的X1和X2分别预置为升速端子和降速端子。将两组按钮开关分别装在两个操作盒内:
操作盒CA内装按钮开关SB1 、SB2和频率计FA;
操作盒CB内装按钮开关SB3、SB4和频率计FB。
将SB1和SB3并联，用于控制升速端子X1。则不论按SB1，或按SB3，变频器都能升速;
又将SB2和SB4并联，用于控制降速端子X2。则不论按SB2，或按SB4，变频器都能降速。
如将变频器的模拟量输出端预置为0～20mA电流输出，则两个频率计FA和FB串联后接至FM和CM2之间。
4.2.3 恒压不用PID
有的用户希望使用他们所熟悉的电接点压力表来进行恒压供水控制，这种压力表在压力的上限位和下限位以及指针本身都有电接点。比较直观，也比较价廉，又不必进行PID控制，用户较易掌握。因此，为一部分用户所喜欢。具体电路如图4-8所示，介绍如下:
图4-8 利用升、降速端子进行恒压控制
首先，将变频器输入控制端中的X1端子预置为升速(UP)端子;X2端子预置为降速(DOWN)端子。
将压力表的上限触点接至降速端子X2，当压力由于用水流量较小而升高，并超过上限值时，上限触点使X2-COM接通，变频器的输出频率下降，水泵的转速和流量也下降，从而使压力下降。当压力低于上限值时，X2-COM断开，变频器的输出频率停止下降;
压力表的下限触点接至X1，当压力由于用水流量较大而降低，并低于下限值时，下限触点使X1-COM接通，变频器的输出频率上升，水泵的转速和流量也上升，从而使压力升高，当压力高于下限值时，X1-COM断开，变频器的输出频率停止上升。
一般说来，供水系统对水压精度的要求较低，只要上、下限触点的位置安排适当，上述控制系统是能够满足要求的。
4.2.4 同步控制微调易
4.2.4.1 同步控制的概念
多单元同步控制在塑料、印染以及造纸机械中有着广泛的应用，这些机械往往具有许多个传动单元，每个单元都有各自独立的拖动系统。而同时，又要求各单元间被加工物(布匹、纸张等)的运行线速度相等，即实现同步运行。例如，在图4-9所示的控制系统中，要求:
图4-9 多单元同步运行
v1＝v2＝v3
式中，v1、v2、v3是各单元被加工物的线速度。
4.2.4.2 同步运行的控制要求
(1) 统调
即:各单元要能够同时升速和降速。统调是根据主令单元(通常是１单元)对转速的要求来进行调节的。
(2) 微调
当操作人员发现某单元的线速度不同步时，可以进行微调(人工干预)。
4.2.4.3 控制电路示
以三个单元的同步控制为例，其控制电路如图4-10所示。
图4-10 同步控制电路
(1) 统调
统调的升速和降速由继电器KA1和KA2来执行。KA1的动合触点接至各变频器的升速端子;KA2的动合触点接至各变频器的降速端子。
KA1和KA2又接受按钮开关SB1(升速)和SB2(降速)的控制:
按下SB1，继电器KA1得电，其触点使变频器UF1、UF2、UF3的升速端子X1同时得到信号，各单元电动机同时升速;
按下SB2，继电器KA2得电，其触点使变频器UF1、UF2、UF3的降速端子X2同时得到信号，各电动机同时降速。
(2) 微调
各单元的微调分别由按钮开关SB11、SB21、SB31(升速)和SB12、SB22、SB32(降速)来进行。
例如，当发现2单元的线速度偏慢时，只需接一下SB21，使变频器UF2的输出频率和电动机M2的转速升高，以提高2单元的线速度。
4.3 多挡转速动脑筋
4.3.1 一个按钮三端控
4.3.1.1 多挡转速的控制方法
变频器的外接输入控制端子中，通过功能预置，可以将若干个(通常为2～4个)输入端作为多挡(3～16挡)转速控制端。其转速的切换由外接开关器件的状态组合来实现，转速的挡次是按二进制的顺序排列的，故二个输入端可以组合成3或4挡(“0”状态不计时为3挡，“0”状态计入时为4挡)转速，三个输入端可以组合成7或8挡(“0”状态不计时为7挡，“0”状态计入时为8挡)转速，四个输入端可以组合成15或16挡(“0”状态不计时为15挡，“0”状态计入时为16挡)转速。
今以三个输入端为例，说明如下:
图4-11 变频器的多档转速控制
如图4-11所示，假设输入端子X1、X2、X3被预置为多挡转速的信号输入端，则通过继电器KA1、KA2、KA3的不同组合，可输入7挡(或8挡)转速信号。
由于三个端子是任选的，又由于每一个端子代表二进制数字中的一“位”。因此，在把三个端子预置为多挡转速功能时，必须注意它们的顺序。通常，说明书中的“多挡转速端子1”为最低位;“多挡转速端子2”为较高位;“多挡转速端子3”为又高位;以此类推。
当X1预置为最低位、X2预置为中间位、X3预置为最高位时，转速挡次与各输入端状态之间的关系如表4-1所示。
表4-1 转速档次与各输入端状态之间的关系
4.3.1.2 需要预置的功能
在使用多挡转速功能时，须进行两步预置:
第一步:通过预置，确定哪几个输入端子为多挡转速输入端子;
第二步:预置与各挡转速对应的工作频率。
举例如下:
康沃CVF-G2系列变频器
第一步:将功能码L-63预置为“1”、L-64预置为“2”、L-65预置为“3”，L-66预置为“4”，则输入控制端子X1、X2、X3、X4即成为多挡转速输入端子。
第二步:通过功能码Ｌ-18～Ｌ-32分别预置各挡(15挡)转速对应的频率。
如表4-2所示。
表4-2 多档转速的功能设定(康沃)
4.3.2 控制方法PLC用
4.3.2.1 多挡转速的控制特点
变频器在实现多挡转速控制时，需要解决如下的问题:
一方面，变频器每个输出频率的挡次需要由三个输入端的状态来决定;
另一方面，操作人员切换转速所用的开关器件通常为按钮开关或触摸开关，每个挡次只有一个触点。
所以，必须解决好转速选择开关的状态和变频器各控制端状态之间的变换问题，如图4-12所示针对这种情况，通过PLC来进行控制是比较方便的。
图4-12 多档转速控制特点
4.3.2.2 控制实例
某生产机械有7档转速，通过7个选择按钮来进行控制。
(1) 控制电路
如图4-13所示，说明如下:
图4-13 多档速的PLC控制电路
PLC的输入电路
PLC的输入端X1～X7分别与按钮开关SB1～SB7相接，用于接受7挡转速的信号。
PLC的输出电路
输出端Y1、Y2、Y3分别接至变频器输入控制端的S1、S2、S3，用于控制S1、S2和S3的状态。
(2) 梯形图之一(SB1～SB7为非自动复位型按钮开关)，如图4-14所示。
图4-14 采用非自动复位按钮的梯形图
观察图4-12中之端子状态表，可得到如下规律:
S1在第1、3、5、7挡转速时都处于接通状态，故:
PLC的X1、X3、X5、X7中只要有一个得到信号，则Y1“动作”→变频器的S1端得到信号;
S2在第2、3、6、7挡转速时都处于接通状态，故:
PLC的X2、X3、X6、X7中只要有一个得到信号，则Y2“动作”→变频器的S2端得到信号;
S3在第4、5、6、7挡转速时都处于接通状态，故:
PLC的X4、X5、X6、X7中只要有一个得到信号，则Y3“动作”→变频器的S3端得到信号。
现以用户选择第3档转速为例，说明其工作情况如下:
按下SB3→X3“动作”→Y1和Y2“动作”→变频器的S1、S2端子得到信号，变频器将在第3档转速下运行。
(3) 梯形图之二(SB1～SB7为自动复位型按钮开关
由于SB1～SB7采用了自动复位型按钮开关，PLC输入端子X1～X7得到的信号不能保持，故需借助PLC中的中间继电器M1～M7，使各转速档次的信号保持下来，如图4-15所示。
图4-15 采用自动复位按钮的梯形图
现说明如下:
按下SB1→X1得到信号→M1“动作”并自锁，M1保持第1转速的信号。
当按下SB2～SB7中任何一个按钮开关(X2～X7中有一个得到信号)时→M1释放。
即:M1仅在选择第1挡转速时“动作”。
按下SB2→X2得到信号→M2“动作”并自锁，M2保持第2挡转速的信号。
当按下除SB2以外的任何一个按钮开关时→M2释放。
即:M2仅在选择第2挡转速时“动作”。
以此类推:M3仅在选择第3挡转速时“动作”;M4仅在选择第4挡转速时“动作”;M5仅在选择第5挡转速时“动作”;M6仅在选择第6挡转速时“动作”;M7仅在选择第7挡转速时“动作”。
与图4-14类似:
M1、M3、M5、M7中只要有一个接通，则Y1“动作”→变频器的S1端接通;
M2、M3、M6、M7中只要有一个接通，则Y2“动作”→变频器的S2端接通;
M4、M5、M6、M7中只要有一个接通，则Y3“动作”→变频器的S3端接通。
现以用户选择第5挡转速为例，说明其工作情况如下:
按下SB5→X5得到信号→M5“动作”，同时，如果在此之前M1、M2、M3、M4、M6、M7中有处于动作状态的话，都将释放→Y1、Y3“动作”→变频器的S1、S3端子接通，变频器将在第5挡转速下运行