變頻器與伺服電機、步進電機驅動技術自學一本通

第1章 變頻調速與變頻器 1

1.1 三相異步電動機的兩種調速方式 1

1.2 變頻器的基本結構與原理 2

1.2.1 交-直-交型變頻器的結構與原理 2

1.2.2 交-交型變頻器的結構與原理 3

第2章 變頻器的操作使用與參數設置 4

2.1 變頻器的面板拆裝與組件說明 4

2.1.1 外形 4

2.1.2 面板的拆卸與安裝 5

2.1.3 變頻器的面板及內部組件說明 6

2.2 變頻器的端子功能與接線 6

2.2.1 總接線圖 6

2.2.2 主迴路端子接線及說明 8

2.2.3 輸入、輸出端子功能說明 9

2.2.4 通信接口 14

2.3 變頻器操作面板的使用 17

2.3.1 操作面闆說明 17

2.3.2 運行模式切換的操作 18

2.3.3 輸出頻率、電流和電壓監視的操作 18

2.3.4 輸出頻率設置的操作 18

2.3.5 參數設置的操作 19

2.3.6 參數清除的操作 19

2.3.7 變頻器之間參數複製的操作 20

2.3.8 面板鎖定的操作 21

2.4 變頻器的運行操作 21

2.4.1 面板操作（PU操作） 21

2.4.2 外部操作 22

2.4.3 組合操作 24

2.5 常用參數說明 27

2.5.1 用戶參數組讀取選擇參數 28

2.5.2 運行模式選擇參數 28

2.5.3 轉矩提升參數 29

2.5.4 頻率相關參數 29

2.5.5 啟動、加/減速控制參數 32

2.5.6 點動控制參數 33

2.5.7 瞬時停電再啟動參數 34

2.5.8 負載類型選擇參數 34

2.5.9 MRS端子輸入選擇參數 35

2.5.10 禁止寫入和逆轉防止參數 35

2.5.11 高、中、低速設置參數 36

2.5.12 電子過電流保護參數 36

2.5.13 端子2、4設定增益頻率參數 37

2.6 三菱FR-700與FR-500系列變頻器特點與異同比較 37

2.6.1 三菱FR-700系列變頻器的特點說明 37

2.6.2 三菱FR-A700、FR-F700、FR-E700、FR-D700、FR-L700系列

變頻器異同比較 38

2.6.3 三菱FR-A500系列變頻器的接線圖與端子功能說明 41

2.6.4 三菱FR-500與FR-700系列變頻器的異同比較 44

第3章 變頻器的應用電路 46

3.1 電動機正轉控制電路與參數設置 46

3.1.1 開關操作式正轉控制電路 46

3.1.2 繼電器操作式正轉控制電路 47

3.2 電動機正反轉控制電路與參數設置 48

3.2.1 開關操作式正反轉控制電路 48

3.2.2 繼電器操作式正反轉控制電路 49

3.3 工頻/變頻切換電路與參數設置 50

3.3.1 變頻器跳閘保護電路 50

3.3.2 工頻與變頻切換電路 51

3.3.3 參數設置 52

3.4 多擋速度控制電路與參數設置 53

3.4.1 多擋轉速控制說明 53

3.4.2 多擋轉速控制參數的設置 54

3.4.3 多擋轉速控制電路 55

3.5 PID控制電路與參數設置 56

3.5.1 PID控制原理 56

3.5.2 PID控制參數設置 57

3.5.3 PID控制應用舉例 58

第4章 PLC與變頻器的綜合應用 60

4.1 PLC以開關量方式控制變頻器的硬件連接與實例 60

4.1.1 PLC以開關量方式控制變頻器的硬件連接 60

4.1.2 PLC以開關量方式控制變頻器實例一——電動機正反轉控制 61

4.1.3 PLC以開關量方式控制變頻器實例二——電動機多擋轉速控制 63

4.2 PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接與實例 68

4.2.1 PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接 68

4.2.2 PLC以模擬量方式控制變頻器的實例——中央空調冷卻水流量控制 69

4.3 PLC以RS-485通信方式控制變頻器的硬件連接與實例 75

4.3.1 有關PLC、變頻器的RS-485通信知識 75

4.3.2 PLC以RS-485通信方式控制變頻器正轉、反轉、加速、減速和

停止的實例 83

第5章 變頻器的選用、安裝與維護 88

5.1 變頻器的種類 88

5.2 變頻器的選用 89

5.2.1 額定值 89

5.2.2 選用 89

5.3 變頻器外圍設備的選用 90

5.3.1 主電路外圍設備的接線 90

5.3.2 熔斷器和斷路器的選用 91

5.3.3 交流接觸器的選用 91

5.3.4 交流電抗器的選用 92

5.3.5 直流電抗器的選用 93

5.3.6 熱繼電器和噪聲濾波器的選用 93

5.4 變頻器的安裝、調試與維護 94

5.4.1 安裝與接線 94

5.4.2 調試 96

5.4.3 維護 98

5.4.4 常見故障及原因 99

第6章 伺服電機與伺服驅動器 100

6.1 交流伺服系統的組成及說明 100

6.1.1 工作在位置控制模式時的系統組成及說明 100

6.1.2 工作在速度控制模式時的系統組成及說明 101

6.1.3 工作在轉矩控制模式時的系統組成及說明 101

6.2 伺服電機與編碼器 101

6.2.1 伺服電機 102

6.2.2 編碼器 103

6.3 伺服驅動器的結構與原理 106

6.3.1 三菱MR-J2S伺服驅動器的內部結構及說明 107

6.3.2 三菱MR-JE伺服驅動器的內部結構及說明 107

第7章 伺服驅動器的硬件介紹 111

7.1 面板與型號說明 111

7.1.1 面板介紹 111

7.1.2 型號說明 112

7.1.3 規格 113

7.2 伺服驅動器與輔助設備的總接線 114

7.2.1 三菱MR-J2S-100A以下的伺服驅動器與輔助設備的總接線 114

7.2.2 三菱MR-J2S-100A以上的伺服驅動器與輔助設備的總接線 115

7.3 伺服驅動器的接頭引腳功能及內部接口電路 115

7.3.1 接頭引腳的排列規律 115

7.3.2 接頭引腳的功能及內部接口電路 116

7.4 伺服驅動器的接線 117

7.4.1 數字量輸入引腳的接線 117

7.4.2 數字量輸出引腳的接線 119

7.4.3 脈衝輸入引腳的接線 120

7.4.4 編碼器脈衝輸出引腳的接線 123

7.4.5 模擬量輸入引腳的接線 124

7.4.6 模擬量輸出引腳的接線 124

7.4.7 電源、再生製動選件、伺服電機及啟/停保護電路的接線 125

7.5 三菱MR-JE系列伺服驅動器介紹 126

7.5.1 外形與面板介紹 126

7.5.2 型號含義 128

7.5.3 規格參數 128

7.5.4 與其他設備的連接 129

7.5.5 信號接口引腳功能 129

7.5.6 I/O電路與接線 131

第8章 伺服驅動器的操作使用與參數設置 133

8.1 各種模式的顯示與操作 133

8.1.1 各種模式的顯示與切換 133

8.1.2 參數模式的顯示與操作 133

8.1.3 狀態模式的顯示與操作 135

8.1.4 報警模式的顯示與操作 137

8.1.5 診斷模式的顯示與操作 138

8.1.6 外部I/O信號的顯示 139

8.1.7 信號強制輸出 140

8.2 參數設置 141

8.2.1 參數操作範圍的設定 141

8.2.2 基本參數 142

8.2.3 電子齒輪的設置 149

8.2.4 擴展參數 151

第9章 PLC與伺服驅動器的綜合應用 154

9.1 伺服驅動器速度控制模式的應用實例 154

9.1.1 伺服電機多段速運行控制實例 154

9.1.2 工作台往返限位運行控制實例 159

9.1.3 伺服驅動器速度控制模式的標準接線 165

9.2 伺服驅動器轉矩控制模式的應用實例 166

9.2.1 捲紙機的收卷恆張力控制實例 166

9.2.2 伺服驅動器轉矩控制模式的標準接線 170

9.3 伺服驅動器位置控制模式的應用實例 172

9.3.1 工作台往返定位運行控制實例 172

9.3.2 伺服驅動器位置控制模式的標準接線 175

第10章 步進電機與步進驅動器 177

10.1 步進電機 177

10.1.1 外形 177

10.1.2 結構與工作原理 177

10.2 步進驅動器 180

10.2.1 外形 180

10.2.2 內部組成與原理 181

10.2.3 步進驅動器的接線及說明 181

10.2.4 步進電機的接線及說明 184

10.2.5 細分設置 185

10.2.6 工作電流的設置 186

10.2.7 靜態電流的設置 186

10.2.8 脈衝輸入模式的設置 187

第11章 PLC與步進驅動器的綜合應用 189

11.1 步進電機正反向定角循環運行控制的應用實例 189

11.1.1 控制要求 189

11.1.2 電氣線路及說明 189

11.1.3 細分、工作電流和脈衝輸入模式的設置 190

11.1.4 PLC控製程序及說明 191

11.2 步進電機定長運行控制的應用實例 193

11.2.1 控制要求 193

11.2.2 電氣線路及說明 194

11.2.3 細分、工作電流和脈衝輸入模式的設置 195

11.2.4 PLC控製程序及說明 196

第12章 變頻器的電路原理與檢修（一） 199

12.1 主電路的單元電路分析 199

12.1.1 整流電路 199

12.1.2 中間電路 200

12.1.3 逆變電路 203

12.2 主電路實例分析 205

12.2.1 典型主電路實例分析一 205

12.2.2 典型主電路實例分析二 206

12.3 主電路的檢修 208

12.3.1 變頻器電路的工作流程 209

12.3.2 主電路各單元電路的常見故障 209

12.3.3 不帶電檢修主電路 211

12.3.4 變頻器無輸出電壓的檢修 213

12.3.5 主電路大量元件損壞的檢修 213

第13章 變頻器的電路原理與檢修（二） 216

13.1 電源電路詳解與檢修 216

13.1.1 開關電源的特點與工作原理 216

13.1.2 電源電路的取電方式 219

13.1.3 自激式開關電源典型電路分析 220

13.1.4 自激式開關電源的檢修 222

13.1.5 他激式開關電源典型電路分析 225

13.1.6 他激式開關電源的檢修 229

13.2 驅動電路詳解與檢修 231

13.2.1 驅動電路與其他電路的連接 231

13.2.2 驅動電路的基本工作原理 232

13.2.3 4種典型的驅動電路實例分析 233

13.2.4 制動電路的驅動 241

13.2.5 檢修驅動電路的注意事項及技巧 242

13.2.6 驅動電路的常見故障及原因 243

13.2.7 驅動電路的檢修 244

第14章 變頻器的電路原理與檢修（三） 249

14.1 檢測電路詳解與檢修 249

14.1.1 電壓檢測電路及檢修 249

14.1.2 電流檢測電路及檢修 254

14.1.3 溫度檢測電路及檢修 258

14.2 CPU電路詳解與檢修 260

14.2.1 CPU基本電路及檢修 260

14.2.2 外部輸入/輸出端子接口電路及檢修 262

14.2.3 內部輸入/輸出電路及檢修 266