外部输入输出端子接口电路及检修技巧

变频器有大量的输入、输出端子,图10-13所示为典型的变频器输入、输出端子图,除了R、S、T、U、V、W、P1、P、N端子内接主电路外,其他端子大多通过内部接口电路与CPU连接,与CPU连接的端子可分为两类:数字量输入、输出端子和模拟量输入、输出端子。

图10-13 典型的变频器输入、输出端子图

1.数字量端子接口电路及检修

数字量端子又称开关量端子，用于输入或输出ON、OFF(即开、关)信号，例如在图10-13中的STF端为数字量输入端子,A端为数字量输出端子,当STF、SD端子之间的开关闭合时,变频器的STF端子输入为ON,变频器驱动电动机正转,如果A端输出为ON,则A、C端子内部开关闭合,A端外接灯泡会被点亮,由于A、B端子内部开关是联锁的,A、C内部接通时B、C内部断开。

(1)电路分析

CPU的数字量端子接口电路如图10-14所示。

S1、S2、S3、S4、S5、S6为数字量输入端子,COM(相当于图10-13中的SD)为数字量输入公共端子,变频器可通过24V端子往外部设备供电。当S1、COM端子之间的外部开关闭合时,有电流从S1端子流出,电流途径是+24V→光耦合器U22的发光管→R₁₈₂→S1端子→外部开关→COM端子→地(24V负),有电流流过光耦合器U22,U22导通,给CPU的20脚输入一个低电平,CPU根据该脚预先定义执行相应程序,再发出相应的驱动或控制信号,比如S1端子定义为反转控制,CPU的20脚接到低电平后知道S1端子输入为ON,马上送出与正转不同的反转驱动脉冲去逆变电路,让逆变电路输出与正转不同的三相反转电源,驱动电动机反向运转。

MA、MC、MB、M1、M2为数字量输出端子。当CPU的2脚输出高电平时,晶体管VT₃导通,有电流流过继电器K₁线圈,K₁常开触头闭合、常闭触头断开,结果MA、MC端子内部接通,而MB、MC端子内部断开。

图10-14 CPU的数字量端子接口电路

(2)故障检修

1)某数字输入端子输入无效。这种故障是由该数字输入端子接口电路损坏所致。以S1端子输入无效为例,检查时测量CPU 20脚,正常应为高电平,然后将S1端子外接开关闭合,20脚电压应降为低电平,如果闭合开关后20脚电压仍为高电平,则可能是R₁₈₂开路,光耦合器U22短路,R₁₂₃、C₆₅短路。

2)所有的数字输入端子均无效。这种故障是由数字输入端子公共电路损坏所致。先检测数字输入端子接口电路的+24V电源是否正常,若不正常,可检测C₈是否短路,如果C₈正常,应检查开关电源24V电压输出电路,另外,接口电路的+5V电压不正常、COM端子开路,也会导致该故障的出现。(www.xing528.com)

3)某数字输出端子无法输出。这种故障是由该数字输出端子接口电路损坏所致。以M1、M2端子为例,在VT₄的基极与+5V电源之间串联一个2kΩ的电阻,为VT₄基极提供一个高电平,同时测量M1、M2端子是否接通,如果两端子接通,表明VT₄及继电器K₂正常,故障在于R₆₈开路或CPU 74脚内部电路损坏,如果两端子不能接通,应检查VT₄、继电器K₂和两端子等。在确定某输出端是否有故障前,一定要明白该端子在何种情况下有输出,如果在该情况下无输出才能确定该端子接口电路有故障。

2.模拟量端子接口电路

(1)电路分析

模拟量端子用于输入或输出连续变化的电压或电流。CPU的模拟量端子接口电路如图10-15所示。

图10-15 CPU的模拟量端子接口电路

FS为频率设定电源输出端,变频器内部24V电压送入U9的1脚,经稳压调整后从7脚输出10V电压,再送到FS端子。

FV为电压/频率设定输入端子,该端子可以输入0~10V电压,电压先经R₁₇、R₁₈分压成0~5V电压,再由U23a送到CPU的50脚,FV端子输入电压越高,CPU的50脚输入电压也越高,CPU会送出高频率的驱动脉冲去逆变电路,驱动逆变电路输出高频率的三相电源,让电动机转速更高。在使用电压方式调节输出频率时,通常在FS端子和模拟量公共端子之间接一个1kΩ的电位器,电位器的滑动端接FV端子,调节电位器即可调节变频器输出三相电源的频率。

FI为电流/频率设定输入端子,该端子可以输入0~20mA电流,电流在流R₂₀、R₁₇₂、R₁₇₃时,在电阻上会得到0~5V的电压,电压经U23b送到CPU的49脚,FI端子输入电流越大,CPU的59脚输入电压越高,CPU送出驱动脉冲使逆变电路输出高频率的三相电源,让电动机转速变快。

AM为模拟量输出端子,可以输出0~10V电压,常用于反映变频器输出电源的频率,输出电压越高,表示输出电源频率越高,当该端子外接10V量程的电压表时,可以通过该表监视变频器输出电源的频率变化情况。

(2)故障检修

1)使用模拟输入端子无法调节变频器的输出频率。该故障是由该模拟量输入接口电路损坏所致。以FV端子为例,如果调节FV端子外接电位器无法调节变频器输出频率,先测量FS端子有无10V电压输出,若无电压输出,可检查稳压器U9及外围元器件,若FS端子有10V电压输出,可调节FV端子外接的电位器,同时测量CPU 50脚电压,正常50脚电压有变化,若电压无变化,故障应为FV端子至CPU 50脚之间的电路损坏,如R₁₇、R₃₅、R₁₁₀、R₁₁₁开路,C₂₆、C₅₂短路,或者U23a及外围元器件损坏。

2)模拟信号端子无信号输出。该故障是由模拟量输出接口电路损坏所致。在调节变频器输出频率时,AM端子电压应发生变化,如果电压不变,可进一步测量CPU 65脚电压是否变化,若电压变化,故障应在CPU 50脚至AM端子之间的电路损坏,如R₁₇₄、R₁₇₅、R₁₇₆开路,C₅₄、C₅₇短路,U23c、U23d及外围元器件损坏。