变频器技术实验指导书

成绩 《变频器技术》 实验指导书/实验报告

王振力、刘 洋、李 冰

专业： 班号： 学号： 姓名：

哈尔滨工业大学华德应用技术学院

应用电子与通信技术系

变频器技术实验指导书

变频器技术实验大纲

一、 实验目的

通过三个实验的实践，使学生进一步理解变频器的工作原理和使用方法，了解SIEMENS公司MM440变频器的硬件结构和内部资源，掌握变频调速系统的硬件接线和软件编程方法。

通过实验的基本训练，使学生能达到以下要求： 1. 学会设计变频调速系统主电路；

2. 学会用基本操作面板（BOP）进行MM440变频器参数设置和运行操作； 3. 掌握MM440变频器控制电路设计方法； 4. 掌握PLC与MM440变频器配合工作的方法； 5．理解MM440变频器通信方式的设计方法。

二、 适应专业

自动化、电气工程及其自动化

三、实验内容及学时安排

实验一 变频器的参数设置与操作（4学时） 实验目的

1. 了解变频器的类型 2. 掌握变频器的接线方法

3. 掌握使用操作面板修改变频器的参数 4. 熟悉操作面板的使用 实验内容

1. MM440系列变频器硬件结构与接线设计； 2. MM440系列变频器的常用参数设计；

3. 采用基本操作面板（BOP）进行MM440变频器参数设置和运行操作。 实验二 变频器外部端子控制（4学时） 实验目的

1. 掌握变频器的外部端子电路设计 2. 熟悉变频器的参数设置

3. 掌握PLC与变频器外部端子电路设计 4. 掌握PLC梯形图程序编程方法 实验内容

1. 外部输入端子操作控制； 2. 多段速度选择变频调速； 3. PLC与变频器构成调速系统。 实验三 变频器通信实验（4学时） 实验目的

1．了解PC调试软件STARTER和DriveMonitor的使用方法 2．熟悉MM440变频器的USS通信参数设置

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3．掌握S7-200与MM440变频器USS通信设计 实验内容

1. 调试软件介绍；

2. MM440变频器的USS通信参数介绍； 3. S7-200与MM440变频器USS通信设计。

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实验一 变频器的参数设置与操作

一、实验目的

1. 了解变频器的类型 2. 掌握变频器的接线方法

3. 掌握使用操作面板修改变频器的参数 4. 熟悉操作面板的使用

二、实验设备及仪器

1. SIEMENS MM440变频器 2. 基本操作面板（BOP） 3. 三相异步交流电机

三、实验内容

MicroMaster440是全新一代可以广泛应用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。创新的BiCo（内部功能互联）功能有无可比拟的灵活性。

MM440主要技术参数如下：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

电源电压：200V-240V ±10%，单相输入，三相输出； 额定功率：0.12kW-0.75kW； 频率：输入47~63Hz，输出0~650Hz； 功率因数：0.98； 过载能力：150%，60s； 固定频率：15个； 数字输入：6个； 模拟输入：2个； 继电器输出：3个； 模拟输出：2个； 串行接口：RS-485；

1．电路设计

MM440变频器的工作电路由两个部分组成：一部分是完成整流、逆变转换的主电路；另一部分是状态和控制信息的收集、转换和传输的控制电路。

本次实验只要求掌握主电路设计方法，首先拆卸MM440变频器的盖板，如图1-2所示，接线端子如图1-3所示，按要求设计MM440变频器的主电路，如图1-4所示。

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2．参数设计

变频器的参数只能用基本操作面板（BOP），高级操作面板（AOP）或者通过串行通讯接口进行修改。

用BOP 可以修改和设定系统参数，使变频器具有期望的特性，例如，斜坡时间，最小和最大频率等。选择的参数号和设定的参数值在五位数字的LCD（可选件）上显示。 ",只读参数用 r xxxx 表示，Pxxxx 表示设置的参数。

",P0010 起动“快速调试”，如果P0010 被访问以后没有设定为0，变频器将不运行。如果P3900>0，这一功能是自动完成的。

",P0004 的作用是过滤参数，据此可以按照功能去访问不同的参数。如果试图修改一个参数，而在当前状态下此参数不能修改，例如，不能在运行时修改该参数或者该参数只能在快速调试时才能修改，那么将显示忙碌信息。

变频器的参数有4 个用户访问级；即标准访问级，扩展访问级，专家访问级和维修级。访问的等级由参数P0003 来选择。

3．运行操作

利用基本操作面板（BOP）可以改变变频器的各个参数，安装基本操作面板（BOP）

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主电路连接好并设置完MM440参数以后就可以调试运行了。

三、实验报告

1.MM440变频器属于什么类型的变频器？ 2.描述出MM440的主要性能及应用。 3.画出MM440变频器主电路。

4.描述出MM440变频器的常用参数，并列出表格。

5.描述用BOP进行MM440变频器参数设定和操作的过程。

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实验二 变频器外部端子控制

一、实验目的

1. 掌握变频器的外部端子电路设计 2. 熟悉变频器的参数设置

3. 掌握PLC与变频器外部端子电路设计 4. 掌握PLC梯形图程序编程方法

二、实验设备及仪器

1. SIEMENS MM440变频器、基本操作面板（BOP）、三相异步交流电机 2. 开关、电位器、导线 3. S7-200 PLC

三、实验内容

MM440的输入输出电路图如下

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当使用端子进行调速时的缺省设置。

数字量输入1 数字量输入2 数字量输入3 数字量输入4 数字量输入5 数字量输入6 数字量输入7 数字量输入8 选择命令源 频率设定值 端子号 5 6 7 8 16 17 经由AIN1 经由AIN2 / / 参数的设定值 P0701=‘1’ P0702=‘12’ P0703=‘9’ P0704=‘15’ P0705=‘15’ P0706=‘15’ P0707=‘0’ P0708=‘0’ P0700=‘2’ P1000=‘2’ P1120=‘1’ P1121=‘1’ 缺省的操作 ON，正向运行 反向运行 故障确认 固定频率 固定频率 固定频率 不激活 不激活 由端子排输入 模拟设定值 斜坡上升时间 / 斜坡下降时间 / MM440包含了六个数字开关量的输入端子，每个端子都有一个对应的参数用来设定该端子的功能。

可以将变频器当前的状态以开关量的形式用继电器输出，方便用户通过输出继电器的状态来监控变频器的内部状态量。而且每个输出逻辑是可以进行取反操作，即通过操作P0748的每一位更改。

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MM440变频器有两路模拟量输入，相关参数以in000和in001区分，可以通过P0756分别设置每个通道属性，支持常见的2~10V和4~20mA这些模拟标定方式。对于电流输入，必须将相应通道的拨码开关拨至ON的位置，还要设置相关参数。

MM440变频器有两路模拟量输出，相关参数以in000和in001区分，出厂值为0~20mA输出，可以标定为4~20mA输出（P0778＝4），如果需要电压信号可以在相应端子并联一支500欧姆电阻，需要输出的物理量可以通过P0771设置。

实验1 外部输入端子操作控制

将参数P0701(数字输入1的功能)改为1，当开关1为On时，电动机启动；为Off时电动机停止。

将参数P0702(数字输入2的功能)改为12，当开关2为On时，电动机正转；为Off时电动机反转。

将参数P0703(数字输入3的功能)改为9，当开关3为On时，可对变频器故障状态复位。

将按钮接到8和9，将参数P0704(数字输入4的功能)改为10（正向点动），当按钮按下时，电动机实现点动。

按图的端子连接模拟输入信号，通过电位器的滑动即可实现对电动机速度的控制。0-10V对应0-50Hz（默认频率上限）。 需修改参数表 参数 P0700=‘2’ P0701=‘1’ P0702=‘12’ P0703=‘9’ P0704=‘10’ P1000=‘2’ 功能 命令源 数字输入1的功能 数字输入2的功能 数字输入3的功能 数字输入4的功能 频率设定值的选择 设定值内容 外部端子 正向运行/停止 反向 故障确认 正向点动 外部模拟量输入设定 实验2 多段速度选择变频调速

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。

需修改参数表 参数 P0700=‘2’ P0701=‘16’ P0702=‘16’ P0703=‘16’ P1000=‘3’ P1001=‘10’ P1002=‘15’ P1003=‘25’ 功能 命令源 数字输入1的功能 数字输入2的功能 数字输入3的功能 频率设定值的选择 固定频率1 固定频率2 固定频率3 设定值内容 外部端子 固定频率设定值（直接选择+ON命令） 固定频率设定值（直接选择+ON命令） 固定频率设定值（直接选择+ON命令） 固定频率 固定频率1的设定值 固定频率2的设定值 固定频率3的设定值 -14-

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说明：

1）频率给定源P1000必须设置为 3。

2）当多个选择同时激活时，选定的频率是它们的总和。 实验3 PLC与变频器构成多段调速系统

SA1 SA2 SA3 SA4 SA5 DC24V I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 1M PLC Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 1L 5 6 7 8 16 9 变频器

用PLC通过变频器控制电机是通过PLC的数字量输出信号作为变频器数字量输入信号，因而变频器的控制方式选为端子排控制。

所需参数 参数 P0700=‘2’ P0701=‘1’ P0702=‘12’ P0703=‘15’ P0704=‘15’ P0705=‘15’ P1000=‘3’ P1003=‘10’ P1004=‘15’ P1005=‘25’ 功能 选择命令源 数字输入1的功能 数字输入2的功能 数字输入3的功能 数字输入4的功能 数字输入5的功能 频率设定值的选择 固定频率1 固定频率2 固定频率3 设定值内容 由端子排输入 ON/OFF（接通正转 / 停车命令） 反转 固定频率设定值（直接选择） 固定频率设定值（直接选择） 固定频率设定值（直接选择） 固定频率 固定频率1的设定值 固定频率2的设定值 固定频率3的设定值 按上图接好线后实验台上电开始实验。 SA1为启/停控制开关； SA2为正/反转控制开关； SA3、4、5为频率设定开关。 说明：

1）开关量的输入逻辑可以通过P0725改变。 2）开关量输入状态由参数r0722监控，开关闭

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合时相应笔划点亮。

3）频率选择（SA3、4、5）必须与变频器启动（SA1）配合使用。 实验4 PLC与变频器构成无级调速系统 1）变频器的设置

用PLC通过变频器控制电机是通过PLC的输出信号作为变频器输入信号，因而变频器的控制方式选为端子排控制。

所需参数 数字量输入1 数字量输入2 数字量输入3 选择命令源 频率设定值 斜坡上升时间 斜坡下降时间 符号 SA1 SA2 SA3 DIN1 DIN2 DIN3 AIN1 3）接线图 SA1 SA2 SA3 I0.0 I0.1 I0.2 Q0.0 Q0.1 Q0.2 V DC24V 1M PLC -16-

端子号 5 6 7 / / / / 变量地址 I0.0 I0.1 I0.2 Q0.0 Q0.1 Q0.2 AQW0 参数的设定值 P0701=‘1’ P0702=‘12’ P0703=‘9’ P0700=‘2’ P1000=‘2’ P1120=‘1’ P1121=‘1’ I/O类型 数字输入 数字输入 数字输入 数字输出 数字输出 数字输出 模拟输出 ON，正向运行 反向运行 故障确认 频率设定值 缺省的操作 ON，正向运行 反向运行 故障确认 由端子排输入 模拟设定值 注释 2）S7-200 PLC I/O分配表 5 6 7 3 4 9 变频器

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4）PLC控制变频器开环调速

a）编写S7-200梯形图程序如图所示

b）通过开关SA1来控制变频器的启停进行开环调速

c）通过状态表监控功能修改MW0内数据值（0~32000范围内），如图所示。

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四、实验报告

1.MM440输入输出端子的作用及参数的意义。 2.画出变频器输入输出端子的连接电路图。 3.画出PLC与变频器连接的电路图。

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实验三 变频器通信实验

一、实验目的

1．了解PC调试软件STARTER和DriveMonitor的使用方法 2．熟悉MM440变频器的USS通信参数设置 3．掌握S7-200与MM440变频器USS通信设计

二、实验设备及仪器

1. SIEMENS MM440变频器、基本操作面板（BOP）、三相异步交流电机 2. S7-200 PLC

3. 开关、导线、通信线、RS232/RS485转接块

4. 装有调试软件STARTER和DriveMonitor的PC机

三、实验内容

目前各个厂家的变频器都相继的开发出了支持连网的功能，比如，很多变频器都有了支持现场总线（如：DEVICENET、PROFIBUS、AS_I）等的接口协议，可以很方便的与PLC进行数据通信。

西门子公司MM440变频器的通讯协议采用USS通讯协议，用户可以通过S7-200或PC机和MM440变频器之间的通信，编程的工作量小，通讯网络由PLC和变频器内置的RS485通讯口和双绞线组成，一台S7-200最多可以和31台变频器进行通讯，这是一种费用低、使用方便的通讯方式。

1. 调试软件介绍

西门子公司部分传动设备现场调试时可以使用PC机调试软件，主要有STARTER和DriveMonitor两种。采用窗口可视化界面查看和修改传动设备内相关参数。主要操作步骤如下：

1）硬件连接

注意变频器通信接口物理层协议，如：RS-232、RS-485、PROFIBUS、DeviceNet、AS-i等。

2）通信参数设计

注意变频器和PC的通信参数应设置正确，必要时进行通信测试。主要参数有：站点地址、通信速率、数据格式等。

3）监控变频器参数

可以在线连接变频器和PC机，查看、修改和备份变频器相关参数设定，必要时可以选择设定向导帮助完成参数设定。

2. 变频器USS协议的参数设定

MM 440的参数分为几个访问级别，以便于过滤不需要查看的部分。与 S7-200 连接时，需要设置的主要有“控制源”和“设定源”两组参数。要设置此类参数，需要“专家”

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参数访问级别，即首先需要把 P0003 参数设置为 3。

控制源参数设置

控制命令控制驱动装置的启动、停止、正/反转等功能。控制源参数设置决定了驱动装置从何种途径接受控制信号。

控制源由参数 P0700 设置： 表 1. 控制源参数 取值 0 1 2 4 5 制 6 功能说明 工厂缺省设置 BOP（操作键盘）控制 由端子排输入控制信号 BOP Link 上的 USS 控制 COM Link （端子 USS 接口）上的 USS 控COM Link 上的 CB（通信接口板）控制 设定源控制参数 设定值控制驱动装置的转速/频率等功能。设定源参数决定了驱动装置从哪里接受设定值（即给定）。

设定源由参数 P1000 设置： 表 2. 设定源参数（部分）

取值 0 1 2 3 功能说明 无主设定 BOP 设定值 模拟量输入1设定值 固定频率 BOP Link 上的 USS 4 设定 COM Link 上的 USS 5 设定 COM Link 上的 CB 6 设定 7 模拟量输入 2 设定值 -20-

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变量2 变量3 变量4 变量5 变量6 M0.1 M0.2 M0.3 M0.4 MD20 停止 立即停止 故障确认 反向 频率设定百分比 2）画面设计

根据需要设计几个按钮控制变频器启动、停止和正反转等，添加一个I/O域实现频率值的设定，如图所示。

5．运行调试

四、实验报告

1．采用通信方式控制变频器的优点有哪些？

2．列出MM440进行USS通信所用到的参数及参数作用。

3．画出变频器MM440与PLC进行USS通讯时的梯形图程序。

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变频器技术实验总结

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实验分析与总结 教师评语

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0w16.html