变频器功能数据组、单元块与控制系统结构分析

高性能变频器的控制系统是通过功能单元块和数据组组态而成的，每个单元块和数据组中又包含了多个功能码，系统组态时，根据实际负载需要，将符合要求的功能数据组和功能单元块经过某种组合，最后形成一个完整的控制系统。西门子6SE70系列变频器的功能数据组和功能单元块有：BICO（开关量连接）数据组、FDS（变频器控制系统功能）数据组、MDS（电动机）数据组、计算和控制单元块、逻辑单元块。

（1）BICO数据组：该数据组被调用时，可将变频器的操作单元、端子排、变频器的设定值和变频器的控制功能连接起来，完成变频器的基本输入输出功能设定。

（2）FDS数据组：该数据组被调用时，可完成变频器系统基本运行功能的设定，例如：4个固定设定值、一个用于防止谐振的跳跃频率带、一个给定积分器数据等。FDS数据组有4组数据可切换。变频器实际运行时，只用到一组FDS数据。

（3）MDS数据组：该数据组被调用时，可完成电动机参数的设定，例如：电动机的类型、额定电压、额定电流、额定频率等的设定。MDS数据组有4组数据可切换。变频器实际运行时，只用到一组MDS数据。

（4）计算和控制单元块：主要有加法器、减法器、乘法器、除法器、具有滤波的绝对值发生器、信号反向器、限幅器、限幅值监视器、最大和最小值选择器、时间单元、特性模块。这些单元块可通过功能码U082～U212设定。

（5）逻辑单元模块：主要有与单元块、或单元块、异或单元块、非单元块、与非单元块、RS触发器、D触发器。这些单元块通过功能码U221～U292设定。

西门子6SE70系列变频器出厂时，已经利用了功能数据组和功能单元块组态了6种控制系统，参见5.3.3节。简单应用时，只进行选择就可以了。近几年来，随着工厂自动化程度的提高，变频器在工程中的应用也越来越复杂，变频器出厂时提供给用户的控制系统固定模式已远远不能满足工程需要了，并且这种需要随着工程的不同也不尽一样，所以迫切需要有一种能满足不同工程类型的工程型变频器，其控制系统结构能灵活变化。正是在这种大背景下，西门子公司开发出了工程型变频器6SE70系列，它可通过软件编程和系统功能定义（即组态），组成满足不同工程需要的控制系统模式。

变频器控制系统的组成分五部分：设定值通道、反馈通道、控制器、功率单元（即主电路）和输出通道，如图5-15所示。(www.xing528.com)

图5-15 变频器系统结构

设定值通道：用于接受速度或频率的设定，并对其滤波和限幅。反馈通道：用于接受闭环系统的速度反馈值。

控制器：对主要控制量如速度、频率、电流等进行PID调节和其他方式的转换。

功率单元：用于接受电压和频率信号，以产生PWM波形。

输出通道：用于显示和输出系统的变量值，如频率、电压、电流等。

下面以开环U/f控制模式变频器和有速度传感器矢量控制变频器为例，介绍变频器控制系统的组态过程。