电动执行机构是把电能转化成机械能、拖动各种生产机械的最重要、也是最基本的工具，由于生产工艺的要求和节约能源的需要，可调速电 动执行机构一直成为科技人员的研究对象，其应用也越来越广泛。在可调速电动执行机构的发展过程中曾出现过直流调速、调压调速、电磁调速、电液耦合调速以及 滑差调速等各种调速方式，但是，以上各种调速方法在实际应用中都存在着局限性和缺点。随着电力电子技术、自动控制技术、计算机技术的迅猛发展，一种新型 的、智能的、集各种高精尖技术于一体的可调速电动执行机构产生了，这就是变频电动执行机构。随着变频技术的日趋成熟，变频电动执行机构以其独具的性能获得越来越广泛的应用，与其它的可调速电动执行机构相比有如下优点：

    a.启动电流小、对生产机械无冲击，可以大大延长设备的使用寿命。

    b.智能化程度高、自诊断功能和保护功能齐全，设备的安全性、可靠性提高。

    c.安装简单、使用方便、维护成本大大降低。

    d.机械特性好、动态响应速度快、可提高控制系统的调节品质。

    e.风机、泵类等高耗电设备采用变频调速后可降低耗能、节约成本、提高效率。

    二、变频装置原理

    变频电动执行机构是由变频装置(变频器)和电动机组成的可调速拖动机构，电动机的转速和转向由变频装置控制，按照生产工艺的要求工作。其理论依据是下面公式：

    n＝no(1-s)

    no=60f／p

    其中：

    n——电动机转速

    no——同步转速

    s——滑差

    f——输入电压频率

    D——电动机极对数

    从上面公式看出，改变电动机转速的方法有三种：一是改变滑差：二是改变电动机极对数；三是改变输入电压频率。通过引入变频装置把固定的电网频率转换成电动机所需要的频率来实现电动机的调速就是变频电动执行机构工作的理论基础。

    变频装置一般分为交一交、交一直一交两种实现方式。交一交型变频器的调节范围小、功率因数低、谐波污染大。现在的大部分变频装置都采用交一直一交的实现方式，其主要构成分四部分：整流器、滤波器、逆变器和以CPU为核心的控制保护部分。

    整流器采用可控元件接成三相全控桥，把输入的三相交流电变成电压可调的直流电。

    滤波器主要是为了获得较为平直的直流电、吸收电动机回馈的能量实现紧急刹车制动功能。
逆变器采用"门极可关断晶闸管"GTO、"大功率晶体管"GTR、"绝缘栅双级型晶体管"IGBT等元件，采用脉宽PWM调制或矢量控制等方式将直流电逆变为频率可调的交流电。

    以CPU为核心的控制保护部分是整个变频装置的指挥中心、其通过输入CPU的软件程序来完成控制、保护等各种功能，并且实现与DCS、PLC及其它控制系统的接口。

    变频装置按其工作电压还有高压、低压之分，高压变频器又可分为直接高压型和高一低一高型。各种类型的变频器有不同的应用场合，即使是相同类型的变频器因其技术上的差别也有着不同的品质和价格。因而在变频电动执行机构的使用中要科学的选择变频器和电动机，力求最好的性能价格比。

    变频电动执行机构中的电动机就是异步电动机，但是因使用的场合和变频装置采用的技术不同，有的可以使用普通的异步电动机，有的需 选用专用的电动机。因此，对原来采用异步电动机定速运行的执行机构进行变频改造时要慎重研究：是否可以保留原电动机，如果保留原电动机还需科学的选择变频 装置。

    三、变频电动执行机构在火电厂的应用

    变频电动执行机构是国外首先研制成功的，国内应用较早的是石油化工、矿山机械等行业，电力行业最初是从给粉机开始使用变频调速的，这是因为给粉机使用低压电动机，低压变频器成 熟较早、安装简单、对电动机进行变频改造比较容易。给粉机采用变频调速后不仅取得了显著的经济效益，与采用传统的机械调速装置相比还有如下许多优点：给粉 机下粉均匀，煤粉自流现象减少，锅炉燃烧稳定；燃料控制系统调节范围加宽，保护功能和事故处理能力增强。正因为此，大部分电厂相继对给粉电动机和直吹式燃 烧系统的给煤机进行了变频改造，并且都获得了良好的运行效果。

    随着高压变频技术的日益成熟，高压变频电动执行机构在电力行业逐渐开始使用，考虑到节能效果，国内使用高压变频装置的设备主要集中在送风机、引风机、灰浆泵、低加疏水泵、升压水泵和凝结水泵上，国外已有在给水泵上使用高压变频装置的例子。

    例如，在没有变频电动执行机构之前，火电机组一直采用电动机按定速运行，通过调节送、引风机导叶或挡板的开度来控制锅炉炉膛的风 量。而200MW以上机组的送、引风机都采用高压大功率电动机，耗电量大，由此造成的节流损失浪费大量的厂用电，很不经济，而且由于非线形和响应速度慢影 响自动的投入和调节品质。因而，一些老电厂已经或正在考虑采用变频电动执行机构对风量的控制方式进行改造，考虑到采用整体的变频电动执行机构虽然有诸多优 点，但是改造成本高，而原有送、引风机的电动机在容量等级、防护等级等指标上都能满足变频调速的要求，所以都是在保留原有设备的基础上增加变频装置，方法 有两种：一种方法是，增加的变频装置与原电气控制线路并联，通过切换开关选择控制电动机运行的通路，如图。采用这种方法，当变频装置故障或检修时，可使电 动机恢复到原有的控制方式，不影响整个机组的运行，但是两个控制通路之间需加连锁，以免短路。第二种方法是，去掉原有的电气控制线路，直接采用变频器控制 电动机的运行。

    对老机组耗能高的高压电机设备采用上述方法改造后不仅改善了相关控制系统的调节品质，提高了控制系统的稳定性和可靠性，更重要的是节省了厂用电。
 

    在国产高压变频器的设计中，为了提高高压变频器内部控 制的灵活性以及在现场应用的可扩展性，通常在高压变频器中内置PLC。自从20世纪70年代第一台PLC诞生以来，PLC的应用越来越广泛、功能越来越完 善，除了具有强大的逻辑控制功能外还具其他扩展功能:A/D和D/A转换、PID闭环回路控制、高速记数、通信联网、中断控制及特殊功能函数运算等功能， 并可以通过上位机进行显示、报警、记录、人机对话，使其控制水平大大提高。

2、广州智光电机高压变频器简介

    广州智光电机有限公司推出的新一代高性能 ZINVERT系列智能高压变频调速系统为直接高－高型变频调速系统，通过直接调节接入高压电机定子绕组的电源频率和电压来实现电动机转速的调节从而达到 节能的目的。它是集大功率电力电子控制技术、微电子技术、高速光纤通信技术、自动化控制技术和高电压技术等多学科为一体的高新技术产品。该产品采用主流高 性能专用双DSP控制系统和大规模集成电路设计，通过精确的数字移相技术和波形控制技术实现了高压电机的灵活调节和能耗控制。

    3、PLC在国产高压变频器中的设计使用

    3.1PLC主要逻辑控制

    （1）用户要求高压变频器在出现故障停机时能快速自动 切换到工频旁路运行，笔者给高压变频器专门配置了可以实现自动旁路功能的旁路柜，如图1所示，K1～K4为手动操作刀闸，J1～J3为高压真空接触器。在 变频器发生故障时，旁路柜可以在几秒内完成从变频到工频的转换;而变频器在工频运行时，通过1个按钮就可以实现变频器从工频到变频的转换。这样的控制要求 增加了变频器整机控制逻辑的复杂性。

    图1自动旁路柜

    自动旁路柜控制逻辑简要介绍如下：

    变频调速系统退出变频转工频运行有两种方式，一种是自动方式，一种是手动方式，选择自动方式时，当变频器发生停机故障时变频器自动从变频转工频;选择手动方式时则需人工操作。

    变频调速系统退出工频转变频运行也有两种方式，一种是自动方式，一种是手动方式，选择自动方式时，只需在控制柜上按一个按钮，变频器就自动完成从工频转变频;选择手动方式时则需人工操作.

    （2）PLC控制系统原理图

    PLC主机选用输入输出点数48点，型号为FX2N-48MR，PLC作为系统逻辑量控制的控制核心，在自动旁路柜的逻辑关系控制中起着至关重要的作用。PLC控制系统原理图如图2所示。

    图2PLC控制系统原理图

    旁路柜的逻辑控制要求比较复杂，采用PLC控制，接线简单，提高了可靠性;旁路柜的逻辑更改也变得很简单，只需修改PLC梯形图程序就可以了，很方便满足用户现场的控制要求。

    （3）PLC功能指令实现高压变频器PID闭环控制

    用户现场对变频器闭环控制提出的要求是:变频器能够根据用户系统用水量的变化，自动调整变频泵的转速，实现管网恒压供水;同时还可以在液晶屏上设定压力目标值。

    针对用户的要求，PLC另外配置了模拟特殊模块 FX2N-4AD和FX2N-2DA。FX2N-4AD为模拟输入模块，有四个输入通道，最大分辨力12位，模拟值输入范围为-10V～10V或者 4～20mA;FX2N-2DA为模拟输出模块，有2个输出通道，最大分辨力12位，模拟值输出值范围为-10V到10V或者4到20mA。这样通过读取 指令（FROM）和写入指令（TO），以及PLC带有的PID闭环控制功能指令（如图3所示），就可以实现对用户现场的管网水压进行PID闭环控制。

    图3带有的PID闭环控制功能指令的PLC程序

    其具体编程过程是这样:PLC读取指令（FROM）读 取用户水压反馈值，把反馈值用移动指令（MOV）存入PID指令中的D12数据地址里;把用户的水压设定值用移动指令（MOV）存入PID指令中的D10 数据地址里;D200～D222保存PID的运行参数;D14为PID指令的运算值输出，通过PLC的写入指令（TO）把PID闭环运算结果D14写入模 拟输出模块，再通过模拟输出模块转换成-10V～10V或者4～20mA的模拟信号送入高压变频器控制器进行频率设定。

    在进行PID运行参数设置时，P、I、D的参数设 定尤其重要，其设定的好坏直接关系到管网水压控制的好坏。P表示比例增益，设定范围为0～99(%)，比例调节设定大，系统出现偏差时，可以加快调节，减 少误差，但是过大的比例增益，会造成系统不稳定;I表示积分时间，设定范围为0～32767(*100ms)，积分时间越小，积分作用就越强，反之I越大 则积分作用弱;D表示微分时间，设定范围为0～32767(*10ms)，微分调节有超前的控制作用，合适的微分时间能改善系统的动态性能。

    攀钢污水处理厂供水管网比较庞大，管网水压对水泵 转速的变化响应比较缓慢，因此PID的计算速度不能过快，即比例调节不能过快，否则如果管网水压突然变化大时，变频器的调节容易形成较长时间的振荡。根据 这一情况，如图3所示，可以在PLC控制程序中加入PID间隔计算时间（T0）以及PID运算死区（M0），这样就可以把PID的计算速度调节至与管网水 压变化速度相一致，避免管网水压震荡。

    （4）PLC功能指令实现PLC与变频器上位机通信

    为了使变频器上位机能对PLC进行显示、报警及记录，PLC还配置了通信模块FX2N-232BD，实现与变频器上位机的串口通信，通信编程指令如图4所示。

    图4通信编程指令

    PLCRS232串口通信可使用无协议（RS指令）或 专用协议与上位机进行通信，本例中使用无协议与上位机进行通信，如图四所示:D8120用于设定PLC通信格式，D50表示发送起始地址，K60表示发送 字节数量，D150表示接收起始地址，K20表示接收字节数量。

    4、结束语

    高压变频器自动旁路柜采用PLC进行旁路逻辑控制，通 过在攀钢污水处理厂运行的智光高压变频器模拟故障说明，高压变频器自动旁路柜在从变频转工频，工频转变频的相互切换非常方便，能在10s以内完成，大大提 高了水泵运行的可靠性。现场PID闭环控制效果非常理想，水压波动非常小，波动在超过0.1kg时，变频器能迅速调节转速，把水压控制在设定范围内，调节 转速时不会产生任何振荡。同时通过PLC与高压变频器控制器的串口RS-232通信，在高压变频器液晶屏上能监视系统管网水压及PLC各种状态量。

    1 散装机的组成结构

    SZ系列固定式水泥散装机是由进料接头、伸缩下料套管 散装头、下料锥斗、卷扬装置（包括松绳开关装置、料满控制器）、收尘系统、除尘系统、卸料阀、气源阀、闸门等零部件组成。散装机既可安装在库底也可安装在 库侧同相应的卸料装置配套使用。库侧散装机使用时配备空气输送斜槽(含专用高压离心风机)，库底散装机使用时配备短斜槽输送部分(含专用高压离心风机)， 以适应工艺布置的需要。 2 散装机的原理及流程         水泥罐车抵达指定位置后，按控制装置上的“下降”按钮 使散装头下降到罐车入料口进入准备装料状态。按“装车”钮进行装车。此时高压离心风机工作，使物料在打开卸料电磁阀后能顺利通过输送斜槽；同时气源电磁阀 打开，接通气源；收尘风机同时启动，收尘电磁阀开启驱使气缸动作推动外壳内翻板并使翻板处于导通状态，此时除尘电磁阀处于关闭状态，储气罐储存气体，收尘 系统进入工作状态；同时料位风机和活化灰风机打开。0.5秒后卸料电磁阀开启，驱使气缸控制卸料阀门打开进行装料。装载容器内的含尘气体通过伸缩套管中的 夹层通道由收尘接口抽到配套的收尘器中，使含尘气体吸附到布袋上，工作现场可实现无尘作业。当物料装到预先调定的高度或容器已经装满时，装载容器内的物料 会堵住散装头下方的风管接头，产生料满报警并自动关闭卸料电磁阀停止装料。卸料电磁阀关闭1分钟后活化灰风机关闭，再过30秒后收尘风机关闭，收尘电磁阀 关闭，此时外壳内翻板处于关闭状态，除尘电磁阀打开清灰2~3分钟左右自动停止，料位风机和高压离心风机停止，气源停止。最后按“上升”钮使散装头上升至 预定位置。灌装结束。

    二 PLC控制的优点

    目前国内水泥散装机的电控部分大都是以大量的时间继电 器和中间继电器组成的实序逻辑控制电路来控制各个阀门、电机的启停时间和顺序，在整个工作流程中各元器件动作很频繁，尤其是时间继电器在现场环境比较恶劣 的条件下更是容易损坏，故障率高。经常造成装车工作被迫中断，降低了工作效率。而采用PLC控制系统则大大避免了上述问题。PLC控制系统与继电器控制系 统相比有如下优点：

    2.1控制方式

    继电器的控制是采用硬件接线实现的，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，方便快捷。

    2.2控制速度

    继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。

    2.3延时控制

    继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大。PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响

 2.4上传数据

    现在水泥厂的自动化程度越来越高，对设备DCS的要求也越来越高，因此在电气方面我们要实现如下功能：

    ⑴能自动实现从开启除尘器设备到水泥罐车装满的全过程。

    ⑵运行过程中，能将各设备的运行信号反馈到中控室。

    ⑶中控室接到备妥后可以实现远程启、停设备。

    ⑷停车状态下，提供设备的备妥信号。

    ⑸运行过程中若出现故障，可向中控室提供故障信号。

    ⑹实时监控水泥罐车内水泥的多少。

    三 PLC控制的具体实现

    基于以上几点，我们选用德国西门子公司生产的S7-200可编程序控制器作为控制核心，通过对其编程实现各设备的运行。

    1 系统硬件组成

    主要构成如下：西门子S7-200系列CPU一台、数 字量扩展模块EM223一台、模拟量扩展模块EM231一台，我们将各个电机和阀门的状态及控制信号接入PLC，由PLC对这些设备进行控制；EM231 可接收罐车重量信号4-20mA电流信号。我们也可以将这些信号通过EM277模块按照PROFIBUS-DP协议将系统连接到全厂PROFIBUS- DP总线上，将系统升级为一个PROFIBUS-DP从站，实现中控室对散装车间的控制。

    1.开关指令信号的输入

    变 频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件 （如晶体管）与PLC）相连，得到运行状态指令，如图1所示。在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管 本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。

    在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪音有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。

    当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4所示。

    2.数值信号的输入

  图1运行信号的连接方式

图2变频器输入信号接入方式

   图3输入信号的错误接法

  输入信号防干扰的接法

    变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0～10V/5V的电压信号或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。图5为PLC与变频器之间的信号连接图。

当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变 频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为 0～5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将布线分开，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。

    通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号。电信号的范围通常为0～10V/5V及0/4～20ｍＡ电流信号。无论哪种情况，都应注意：PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以保证系统的可靠性和减少误差。另外，由于这些监测系统的组成互不相同，有不清楚的地方应向厂家咨询。

    另外，在使用PLC进行顺序控制时，由于CPU进行数据处理需要时间，存在一定的时间延迟，故在较精确的控制时应予以考虑。

    因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障，将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点：

    （1）对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。

    （2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器和降低噪音用的变压器等，另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施。

    （3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC有关的电线分开。

    （4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。

    3结束语

    PLC和变频器连接应用时，由于二者涉及到用弱电控制强电，因此，应该注意连接时出现的干扰，避免由于干扰造成变频器的误动作，或者由于连接不当导致PLC或变频器的损坏。

060516PLC2

    关键词：车床 主轴 变频器 机电

    1、引言

    数 控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床 的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视，并得到了迅速的发展。主轴是车床构成中一个重要的部分，对于提 高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量有着重要的作用。经济型数控车床大多数是不能自动变速的，需要变速时，只能把机床停止，然后手动变速。而全功 能数控车床的主传动系统大多采用无级变速。目前，无级变速系统主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机。 通过带传动带动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使主轴箱的结构大 为简化。由于变频器的高性价比，所以变频器在车床上使用非常普遍。台达M系列变频器以其独特的性能和优越的性价比，在数控机床的应用方面迅速崛起，已经成 为目前市场上一支强大的生力军。

    2、台达M系列变频器性能简介

    M 系列变频器能满足数控机床对主传动系统无级变速的需求，其主要特点是：体积小，属于“迷你”型产品，占用控制柜空间较小；控制方式为正弦波SPWM（提供 速度反馈矢量控制），控制性能较VF控制方式有很大改善，特别是在低速转矩上满足机床主轴的需求，5HZ时起动转矩能够达到150%以上；载波频率范围 0-15kHz，噪音小；提供标准的0-10V模拟量接口（输入阻抗47Kohm，输出阻抗250Kohm），能够与大多数数控系统接口兼容，通用性强；过负载能力强，150%以上额定输出电流超过一分钟；提供多功能的输出端子信号，例如零速信号，运转中信号，速度到达信号，故障指示，满足系统对于主轴速度状态的监控；自动转矩补偿，满足机床主轴在低速情况下的加工需求；提供三组异常纪录，供维修人员从侧面了解机床主轴实际的运行状况；电机参数自动整定功能，在线识别电机参数，保证系统的稳定性和精确性。

    3、车床主轴控制系统

    3．1车床主轴控制系统原理

    控制系统接线图如图1所示。选配电机为3.0KW/50Hz/380V，选用变频器型号为VFD037M43，制动电阻400W/150ohm。

    变 频器AVI/GND端子给数控系统提供速度模拟量，AVI接数控系统模拟量接口正信号，GND接负信号，信号为0-10V模拟电压信号，控制主轴转速。 M0/M1/GND为变频器的正转/反转信号端子，通常由数控系统发出正转信号FWD或者反转REV来驱动中间继电器，中间继电器的常开接点接入变频器 M0/GND或者M1/GND，从而控制车床主轴的正反转。

    3．2控制系统参数调试

    在 参数调整过程中，应当注意：P00参数，选择主频率输入，设置为模拟信号0-10V输入（1）；P01参数，运转信号，设置为外部端子信号控制 （2）；P03，最高操作频率选择，对应于模拟信号10V输入时变频器的输出频率，由于在0-3500rpm范围内调速，考虑机械减速比，该此参数可设置 为184HZ；P04和P05按照电机铭牌设置，P04=50Hz，P05=380V；P10和P11为加速时间和减速时间，根据客户的要 求，P10=5S，P11=5S；P105为控制方式的选择，选择矢量控制，P105=1。

    特别需要注意的是，由于矢量控制需要提供电机参数（阻抗），变频器提供电机参数自整定功能P103，选择P103=2，通过面板运行键，变频器会自动运行。自动运行过程中，除了计算出电机参数以外，还能够检测出空载电流，这几个参数可使矢量控制表现出较高的性能，其这个过程会持续十几秒钟时间。

    4、测试与运行

    系统实际测试结果如表1和表2所示，

    从 表1和表2可以看出在恒转矩输出的频率段（0-50Hz），矢量控制的空载电流几乎只有VF控制的一半，负载时电流也比VF小一些；而且负载切削时，VF 控制在初期有很明显的速度下降，而且空载速度和负载速度有比较大的差值。而相对于矢量控制，主轴转速初期虽然也会有下降，但是下降值较小，并且速度会很快 回升，最终空载速度和负载速度相差不是很明显。经过上面的调试，与VF控制比较，性能有了很大的改善，无论从空载电流，低速力矩，还是速度的变化，效果都 是非常明显的，完全能够满足数控机床的需求。投入运行后，使用效果令人满意，说明台达M系列变频器在车床主轴控制系统中的应用是成功的。

    吹塑机的变频调速拖动系统主要由挤压电机、牵引电机和冷却风机组成，使用变频器数量较多，控制系统较为简单，历来都是各变频器厂家的必争之地。台达E系列变频器如此受到推崇，其先进的技术和优越的性能功不可抹。它采用弹性模块设计，最大的特色是内置PLC功能，可编写简易程序储存与执行，这为用户设定参数提供了方便，并可外加特殊功能扩展卡及通讯卡，是台达小功率变频器的最佳代表，可满足业界多元化的需求。

    在此次吹塑机变频调速系统中，台达成功将数字化测控、分布式监控系统、触摸屏等技术应用其中。用户只需要通过从HMI上改变相应参数，即可控制吹塑、卷取的快慢，从而提高整个系统的运转效率。它还能达到以下效果：成品高产量、机械低噪音、运行速度高、吹塑料准确、系统稳定性增强、用户操作简单、维护方便。

    台达以其先进的技术及产品又一次赢得了客户的认可。随着武汉塑机业的成功深入，台达变频器及其它产品在塑机行业的占有率将会不断攀升！

    变频器的过电流故障跳闸是最常见也是最复杂的故障之一，当故障发生时，变频器保护会立即动作并停机，同时显示故障代码或故障类型。大多数情况下可以根据显示的故障代码迅速找到故障原因并排除故障，但也有一些故障的原因是多方面的，并不是单一的，而是包含了过电流、短路、欠电压、接地、过热、谐波干扰等各种可能导致跳闸的因素。为了查找故障原因并排除故障，可依据图1所示的故障诊断流程图进行。

    2 故障诊断

    尤其是采用IPM模块的变频器，在模块内包含有过电流、短路、欠电压、接地、过热等保护功能，而这些故障信号都是经过模块的控制引脚的故障输出端Fn引入到控制器的，当控制器收到故障信息后，控制器立即封锁脉冲输出，同时将故障信息显示到控制面板上，但是，一旦模块内部发生故障，就很难查找故障原因。因此，在排除这类故障时，首先应区分跳闸是由外部负载原因还是由变频器内部的原因引起的；变频器是在加速过程，减速过程还是在恒速过程中出现的跳闸。区分后就能缩小故障查找的范围，以利于快速排除故障。    

    2.1一般故障查找步骤

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    1）在外观上看不出明显的故障痕迹的情况下，可以先将变频器连接到电动机的电缆拆下，分别试验变频器和电动机。如果变频器还连接有外部控制信号电路，最好也断开，这样可以手动试验变频器，如果正常，说明变频器没有问题或没有损坏。

    2）进一步检查整定值是否有变化，最好重新整定一遍。

    3）然后采用一个试验控制信号或电位器接到外部控制端子上，试验变频器的外部信号控制性能，如果正常，说明变频器完好无损，可以进一步检查外部信号和电动机。

    4）外部控制信号一般是各种传感器的输出信号，或来自于控制器，应根据传感器或控制器的检验方法对其进行检验，最好采用现场信号校验仪校验。

    5）对于电动机的检查，应先用万用表和兆欧表检查绝缘情况，如果变频器输出侧安装了接触器，还应检查接触器的触点是否正常。

    6）如果上述一切正常，如条件允许最好采用工频电源进行起动电机试验，并使其运行一段时间后观察是否存在异常。

    通过以上工作，一般情况下就会将事故原因缩小到一定范围，在上述检查过程中，在哪个环节发现异常，就在哪个环节进一步检查。

    2.2利用运行记录分析故障原因

    如果从变频器的故障历史记录中，能查询到跳闸时的电流超过了通用变频器的额定电流，或者超过了电子热继电器的整定值，而三相电压和电流是平衡的，则应考虑是否是电动机过载或负载有突变的可能，如电动机堵转，电动机突然甩负载（在变频器正常运行过程中突然断开负载）等，前者一般发生在电动机与机械连接部位的机械原因，或电动机轴承出了问题，后者一般发生在外部控制信号丢失的情况。如果三相电流不平衡，则可能是电源侧断相、电动机端子或绕组内部断线等。若跳闸时的电流在通用变频器的额定电流或者电子热继电器的整定值范围内，可判定变频器内部的逆变器模块或相关部分发生了故障。首先可以通过测量通用变频器主回路输出端子U，V、W分别与直流侧的P、N端子之间的正、反向电阻来判断逆变器模块是否损坏，如模块无损坏，则是驱动电路出了故障，一般这种情况比较少见。

    2.3变速过程中的故障原因分析

    如果是减速时逆变器模块过电流或是变频器对地短路跳闸，一般是逆变器桥臂的上半桥或其驱动电路部分发生故障，而加速时逆变器模块过电流则是下半桥或其驱动电路部分发生故障，经检查，确认逆变器桥臂损坏，更换后变频器就应工作正常。

    如果变频器跳闸后，发现电动机外壳很热，则有可能是载波频率调整的过高所致，如果排除了上述可能发生故障的情况外，且变频器没有新更换过硬件，在重新启动系统后，应适当降低载波频率。

    2.4外围设备引起的故障原因分析

    在变频器运行中出现的过电流故障中，由变频器外部引起的故障原因往往容易被忽略，现将由外部原因引起过电流保护动作的情况做一分析。

    1）电动机负载突变引起较大的冲击电流造成过电流保护动作。

    2）电动机内部或电动机连接电缆绝缘被击穿，造成匝间或相间及对地短路，导致过电流保护动作。对于对地短路接地故障，如果通用变频器有接地保护，则接地保护亦动作。

    3）当变频器控制系统中装有测速编码器时，速度反馈信号丢失或非正常时会引起过电流。

    4）外部控制信号线断线或传感器故障，也会引起过电流，导致过电流保护动作。现在有的变频器增加了反馈信号断线保护功能，可以通过设定防止这种故障发生。

    5）如果在变频器输出侧安装了接触器，接触器的触点瞬间抖动、损坏也是常见的过电流保护动作的原因，因为在接触器长期运行过程中，其触点表面会被氧化，形成一层膜电阻，导致接触不良，造成缺相运行，并且不容易发现，因此应该仔细用万用表检查触点是否正常。