多挡转速控制电路设计

1.继电器控制的多挡转速控制电路

（1）多挡控制参数的设置 多挡控制参数包括多挡转速端子选择参数和多挡运行频率参数。

1）多挡转速端子选择参数。在使用RH、RM、RL端子进行多速控制时，先要通过设置有关参数使这些端子控制有效。多挡转速端子参数设置如下：

Pr.180＝0，RL端子控制有效；

Pr.181＝1，RM端子控制有效；

Pr.182＝2，RH端子控制有效。

以上某参数若设为9999，则将该端为控制无效。

2）多挡运行频率参数。RH、RM、RL三相端子组合可以进行7挡转速控制，各挡的具体运行频率需要用相应参数设置。多挡运行频率参数设置见表4-10。

表4-10 多挡运行频率参数设置

（2）多挡转速控制的应用 图4-18是一个典型的多挡转速控制电路，它由主电路和控制电路两部分组成。该电路采用了KA0～KA3共4个中间继电器，其动合触头接在变频器的多挡速控制输入端，电路还用了SQ1～SQ3三个行程开关来检测运动部件的位置并进行转速切换控制。图4-18所示电路在运行前需要进行多挡控制参数的设置。

图4-18 一个典型的多挡转速控制电路

a）主电路 b）控制电路

（3）电路工作过程

1）起动并高速运行：

2）高速行变为中速运行：

4）低速运行为停止运行：

低速运行的电动机带动运动部件运行到SQ3位置时，SQ3动作，SQ3的动断触头（23-25）断开→KA3失电→KA3的动合触头（RL-SD）断开→变频器输出频率变为0Hz→电动机由低速转为停止

按下SB2→KA0失电→KA0的动合触头（SFT-SD）断开→切断端子SFT的输入信号

图4-18所示电路中变频器输出频率的变化如图4-19所示，从图中可以看出，在行程开关动作时输出频率开始转变。

2.PLC-开关控制的多挡转速控制电路

（1）多挡转速控制的特点

几乎所有的变频器都设置有多挡转速的功能，各挡转速间的转换是由外接开关的通断组合来实现的。3个输入端子RL、RM、RH可切换8挡转速（包括0速），但外接开关对于每挡转速常常只有一对触头控制。这里，必须解决好由一对触头控制多个控制端的问题，常用的方法是通过PLC来进行控制。

图4-19 变频器输出频率变化曲线

某机床有8挡转速（0挡转速为0），由手柄的8个位置来控制，每个位置只有一对触头。一般来说，对一对触头与多个控制端之间的切换，采用PLC控制是比较方便的，其电路如图4-20所示。

图4-20中，SA1用于控制PLC的运行，SB1和SB2用于控制变频器的通电；SB3和SB4用于控制变频器的运行；SB5用于变频器的复位；SA2是用于控制8挡转速的切换开关。

图4-20 多挡转速的控制

（2）功能预置

主要是预置与各挡转速对应的频率。

Pr.4——第1工作频率：f₁＝15Hz；

Pr.5——第2工作频率：f₂＝30Hz；

Pr.6——第3工作频率：f₃＝40Hz；

Pr.24——第4工作频率：f₄＝50Hz；

Pr.25——第5工作频率：f₅＝35Hz；

Pr.26——第6工作频率：f₆＝25Hz；

Pr.27——第7工作频率：f₇＝10Hz。

（3）梯形图

图4-21为PLC实现多挡转速的梯形图。

（4）电路工作过程

1）变频器的通电控制（见图4-21）：

按下SB1→X0动作→◎X0［1］闭合→Y10［1］动作→接触器KM得电并动作→变频器接通电源

按下SB2→X1动作→＃X1［1］断开→Y10［1］释放→接触器KM失电→变频器切断电源

2）变频器的运行控制（见图4-21）：

由于X3未动作，其＃X3［3］处于闭合状态，因此Y4［3］动作，使端子STOP与SD接通。由于变频器的端子STOP接通，可以选择起动信号自保持，使正转运行端（STF）具有自锁功能。

图4-21 多挡转速控制的梯形图

按下SB3→X2动作→◎X2［2］闭合→Y5［2］动作→STF工作并自锁→系统开始运行并加速

按下SB4→X3动作→＃X3［3］断开→Y4［3］释放→STF自锁失效→系统开始减速并停止。

3）多挡速控制（见图4-21）：

SA2旋至“1”位→X5动作→◎X5［6］闭合→Y3［6］动作→变频器的端子RH接通→系统以第1速运行

SA2旋至“2”位→X6动作→◎X6［5］闭合→Y2［5］动作→变频器的端子RM接通→系统以第2速运行

SA2旋至“3”位→X7动作→◎X7［4］闭合→Y1［4］动作→变频器的端子RL接通→系统以第3速运行

SA2旋至“4”位→X10动作→◎X10［4、5］闭合→Y1［4］和Y2［5］动作→变频器的端子RL和端子RM接通→系统以第4速运行(www.xing528.com)

SA2旋至“5”位→X11动作→◎X11［4、6］闭合→Y1［4］和Y3［3］动作→变频器的端子RL和端子RH接通→系统以第5速运行

SA2旋至“6”位→X12动作→◎X12［5、6］闭合→Y2［5］和Y3［6］动作→变频器的端子RM和端子RH接通→系统以第6速运行

SA2旋至“7”位→X13动作→→◎X13［4、5、6］闭合→Y1［4］、Y2［5］和Y3［6］都动作→变频器的端子RL、端子RM和端子RH都接通→系统以第7速运行

4）变频器报警（见图4-21）：

5）变频器复位（见图4-21）：

当变频器的故障已经排除，可以重新运行时，按下SB5→X4动作→◎X14［7］闭合→Y0［7］动作→变频器的端子RES接通→变频器复位。

3.7段调速的控制

（1）控制要求

现有一台生产机械共有7挡转速，通过7个按钮来控制其速度的转换。可知变频器的调速可以连续进行，也可以分段进行，很显然此生产机械不需要连续调速，只需分段调速即可。

（2）变频器的多段速控制功能及参数设置

变频器实现多段转速控制时，其转速挡的切换是通过外接开关器件改变其输入端的状态组合来实现的。以三菱FR系列变频器为例，要设置的具体参数有Pr.4～Pr.6、Pr.24～Pr.27。用设置功能参数的方法将多种速度先行设定，运行时由输入端子控制转换，其中Pr.4、Pr.5、Pr.6对应高、中、低3个速度的频率。设置时要注意以下几点：

1）通过对RH、RM、RL进行组合来选择各种速度。

2）借助点动频率Pr.15、上限频率Pr.1、下限频率Pr.2，最多可以设定18种速度。

3）在外部操作模式或PU／外部并行模式下多段速才能运行。

（3）控制特点

一方面，变频器每个输出频率的挡次需要由3个输入端的状态来决定；另一方面，操作者切换转速所用的开关器件（通常是按钮或触摸开关），每次只有一个触头。因此，必须解决好转速选择开关的状态和变频器各控制端状态之间的变换问题。常用方法是通过用PLC控制变频器的端子RH、RM、RL的组合来切换。

（4）参数设定

1）基本运行参数设定。需要设定的基本运行参数见表4-11。

表4-11 基本运行参数

（续）

2）7段速运行参数设定。7段速运行参数见表4-12。7段速运行曲线如图4-22所示。

表4-127 段速运行参数

图4-227 段速运行曲线

（5）多段调速控制电路和梯形图

多段调速控制电路如图4-23所示，梯形图如图4-24所示。

图4-23 多段调速控制电路

图4-24 梯形图

图4-23中，SA1用于控制PLC的运行；SF1和ST1用于接触器KM，从而控制变频器的通电与断电；SF2和ST2用于控制变频器的运行；SBR用于变频器排除故障后的复位；SB1～SB7是7挡转速的选择按钮。各挡转速与输入端状态之间的关系见表4-13。

表4-137 挡转速与输入端状态关系表

（6）电路工作过程

1）变频器的通电控制（见图4-24）

按下SF1→X0得电→◎X0［1］闭合→Y10［1］得电并保持→KM得电→主触头闭合，变频器接通电源

按下ST1→X1得电→◎X1［2］闭合→Y10［2］失电并保持→KM失电→主触头断开，变频器切断电源

2）变频器运行控制（见图4-24）

按下ST2→X3得电→◎X3［4］闭合→Y4［4］失电并保持→STF和SD断开→系统开始减速并停止

3）故障处理（见图4-24）

当故障排除后，按下SBR→X4得电→◎X4［5］闭合→Y0［5］得电，变频器RES、SD端子接通，变频器复位

4）SB1～SB7分别通过辅助继电器M1～M7［7～20］控制多挡速度切换（见图4-24）：

此时按下SB2～SB7中的任何一个时，X0～X013得电→◎X0～◎X13［8］闭合→M1［8］复位并保持→◎M1［21］断开→Y3［21］失电→RH与SD断开

因此SB1控制M1［7］，M1［7］仅在第1挡转速时动作。

同理，SB2～SB7控制M2～M7［9、11、13、15、17、19］，M2～M7［9、11、13、15、17、19］仅在第2～7挡转速时动作。

5）M1～M7组合，控制多挡转速（见图4-24）

由表5-13可知：Y1［23］在第4～7挡转速时都处于接通状态，因此M4、M5、M6、M7中只要有一个接通，则Y1［23］动作，变频器的RH端接通；Y2［22］在第2、3、6、7挡转速时都处于接通状态，因此M2、M3、M6、M7中只要有一个接通，则Y2［22］动作，变频器的RM端接通；Y3［21］在第2、3、5、7挡转速时都处于接通状态，因此M1、M3、M5、M7中只要有一个接通，则Y3［21］动作，变频器的RL端接通。

现在以用户选择第3挡转速（f₃＝50Hz）为例，说明其工作情况：