三菱FR-E740型变频器的使用优化指南

在装配三菱PLC的YL-335B设备中，变频器选用三菱FR-E700系列变频器中的FR-E740-0.75K-CHT型变频器，该变频器额定电压等级为三相400 V，适用容量0.75 kW及以下的电动机。

FR-E700系列变频器是FR-E500系列变频器的升级产品，是一种小型、高性能变频器。在YL-335B设备上进行实训，所涉及的是使用通用变频器所必需的基本知识和技能，着重于变频器的接线、操作和常用参数的设置等方面。其外形和型号的定义如图2-51所示。

图2-51　FR-E700系列变频器

（a）变频器外形；（b）变频器型号的定义

1.FR-E740型变频器的接线

打开FR-E740型变频器的前盖板，主电路端子排和控制电路端子排分布如图2-52所示。

图2-52　主电路端子排和控制电路端子排分布

（a）主电路端子排；（b）控制电路端子排

1）FR-E740型变频器主电路的接线

变频器实现将工频电源转换为频率可变的交变电源，用以驱动有速度调整要求的交流电动机运转。通过变频器通常采用交-直-交方式把工频交流电变换为频率和电压均可调整的三相交流电，即首先将电网侧工频交流电整流成直流电，再将此直流电逆变成频率、电压均可控制的交流电。因此，变频器主电路接线主要有以下三个方面：

（1）电源连接。三相工频电源连接到电源接线端子上，由于新一代通用变频器的整流器都是由二极管三相桥构成的，因此可以不考虑电源的相序。

（2）电动机接线。电动机接线端子为U、V、W，可按照转向要求调整相序。

（3）接地。接地端子PE必须可靠接地，并直接与电动机接地端子相连。

FR-E740型变频器主电路的通用接线如图2-53所示。

图2-53　FR-E740型变频器主电路的通用接线

图2-53中有关说明如下：

（1）主电路端子P1、P/+之间用来连接变频器直流回路的直流电抗器，P/+和PR之间用来连接制动电阻，P/+与N/-之间用以连接制动单元选件，都是可选。YL-335B设备均未使用，用虚线画出，故P1、P/+间短接，PR、N/-端子不接线。

（2）交流接触器MC用作变频器安全保护的目的，注意不要通过此交流接触器来启动或停止变频器，否则可能降低变频器寿命。在YL-335B系统中，没有使用这个交流接触器。

（3）进行主电路接线时，应确保输入、输出端不能接错，即电源线必须连接至R/L1、S/L2、T/L3，绝对不能接U、V、W，否则会损坏变频器。

2）FR-E740型变频器控制电路的接线

变频器的控制电路一般包含输入电路、输出电路和辅助端口等部分。输入电路接收PLC的指令信号（开关量或者模拟量信号），输出电路输出变频器的状态信息（正常时开关量和模拟量输出、异常输出等），辅助端口包括通信端口、外接键盘端口等。FR-E740型变频器控制电路简图如图2-54所示。

图2-54中有关说明如下：

（1）端子10与端子5之间向外提供+5 V电源，一般用作外接电位器的工作电源。

（2）以PC端为电源正极，SD端为负极，向外提供+24 V电源，用作数字输入/输出端子工作电源和外接传感器电源。

图2-54　FR-E740型变频器控制电路简图

（3）提供七路数字量输入端子（用端子默认功能的缩写命名），漏型输入时公共端为SD，漏型跳线短接；源型输入时公共端为PC，源型跳线短接。

（4）提供两路模拟量输入（不能同时使用），2-5端在默认时为DC 0～5 V电压输入；4-5端在默认时为4～20 mA电流输入。

（5）提供一路0～10 V的模拟电压输出（AM-5端），默认设定为变频器当前输出频率。

（6）RUN、FU为集电极开路输出的数字量输出端，公共端为SE。

（7）异常输出时输出继电器接点，指变频器因保护功能动作时输出停止的1c接点输出。异常时：B-C间不导通（A-C间导通）；正常时：B-C间导通（A-C间不导通）。

（8）辅助端口包括PU端口、USB端口。

YL-335B分拣单元在出厂时只使用了部分控制端子：

（1）通过开关量输入端子接收PLC的启动/停止、正反转等命令信号；

（2）通过模拟量输入端子接收PLC的频率指令；

（3）通过模拟量输出端子输出变频器当前输出频率或电流、电压等状态信息。

分拣单元的调速控制，也可以采用几个开关端子的通断状态组合提供多段频率指令。

2.认知FR-E700系列变频器的操作面板和参数设置

1）FR-E700系列的操作面板

使用变频器之前，首先要熟悉它的操作面板，即面板显示和键盘操作单元（或称控制单元），并且按使用现场的要求合理设置参数，其中键盘的主要功能是向变频器的主控板发出各种指令和信号，而显示屏的主要功能就是接收主控板提供的各种数据进行显示，两者通常是结合在一起使用的。

FR-E700系列变频器的参数设置，通常利用固定在其上的操作面板（不能拆下）实现，也可以使用连接到变频器PU端口的参数单元（FR-PU07）实现。使用操作面板可以进行运行方式、频率的设定，运行指令监视，参数设定，错误表示等。FR-E740型变频器的操作面板如图2-55所示，其上半部为面板显示器，下半部为M旋钮和各种按键。它们的具体功能分别如表2-6和表2-7所示。

图2-55　FR-E740型变频器的操作面板

表2-6　旋钮、按键功能

续表

表2-7　运行状态显示

2）FR-E700系列变频器的参数设置

FR-E700系列变频器提供了数百个参数供用户选用，通过参数设置赋予变频器一定的功能，以满足调速系统的运行要求。变频器参数的出厂设定值被设置为完成简单的变速运行。如果出厂设定值不能满足负载和操作要求，则要重新设定参数。实际工程中，只需要设定变频器的部分参数，就能满足控制要求。

由表2-6和表2-7可见，在变频器不同的运行模式下，各种按键、M旋钮的功能各异。而所谓运行模式是指对输入到变频器的启动指令和设定频率的命令来源的指定。

一般来说，使用控制电路端子、在外部设置电位器和开关来进行操作的是“外部运行模式”，使用操作面板或参数单元输入启动指令、设定频率的是“PU运行模式”，通过PU端口进行RS-485通信或使用通信选件的是“网络运行模式（NET运行模式）”。在进行变频器操作以前，必须了解其各种运行模式，才能进行各项操作。

FR-E700系列变频器通过参数Pr.79的值来指定变频器的运行模式，设定值范围为0，1，2，3，4，6，7；这7种运行模式的内容以及相关LED显示状态如表2-8所示。

表2-8　运行模式的内容及相关LED显示状态

变频器出厂时，参数Pr.79设定值为0。当停止运行时用户可以根据实际需要修改其设定值。如表2-9所示，给出一种将参数Pr.79从出厂值“0”修改为“2”的例子，这种方法也适用于其他参数设定。

表2-9　变更参数设定值示例

如果分拣单元的机械部分已经装配好，在完成主电路接线后，就可以用变频器直接驱动电动机试运行。当Pr.79=4时，把调速电位器的三个引出端分别连接到变频器的⑩、②、⑤端子（滑动臂引出端连接端子②），接通电源后，按启动指令键RUN，即可启动电动机，旋动调速电位器即可连续调节电动机转速。

在分拣单元的机械部分装配完成后，进行电动机试运行是必要的，这可以检查机械装配的质量，以便做进一步的调整。

变频器参数的出厂设定值被设置为完成简单的变速运行。如需按照负载和操作要求设定参数，则应进入参数设定模式，先选定参数号，然后设置其参数值。设定参数分两种情况，一种是停机STOP方式下重新设定参数，这时可设定所有参数；另一种是在运行时设定，这时只允许设定部分参数，但是可以核对所有参数号及参数。图2-56所示为参数设定过程的一个例子，所完成的操作是把参数Pr.1（上限频率）从出厂设定值120.0 Hz变更为50.0 Hz，假定当前运行模式为外部/PU切换模式（Pr.79=0）。

3）YL-335B上FR-E700系列变频器的参数设置

在YL-335B自动化生产线中，我们需要对一些常用参数，例如变频器的运行环境：驱动电动机的规格、运行的限制；参数的初始化；电动机的启动、运行和调速、制动等命令的来源、频率的设置等方面，有熟悉的认识。

下面根据分拣单元工艺过程对变频器的要求，介绍一些常用参数的设定。关于参数设定更详细的说明请参阅FR-E700使用手册。

（1）输出频率的限定（Pr.1、Pr.2、Pr.18）。

调速系统由于工艺过程的要求或设备的限制，需要对变频器运行的最高和最低频率加以限制，即当频率设定值高于最高频率或低于最低频率时，输出频率将会被钳位。如图2-57所示，用模拟电压控制输出频率中输出频率与设定值之间的关系，当频率设定值的模拟电压超出有效范围时，输出频率将被钳位。一般情况下，YL-335B要求变频器对应的上限频率参数值设置为50 Hz，下限频率参数值为0 Hz。

图2-56　变更参数的设定值示例

图2-57　输出频率和设定频率的关系

Pr.1与Pr.2出厂设定范围为0～120 Hz，出厂设定值分别为120 Hz和0 Hz。Pr.18出厂设定范围为120～400 Hz。因此，实际上只要将Pr.1值修改为50 Hz即可。

（2）变频器启动、制动和加减速参数。

电动机的启动、制动和加减速过程是一个动态过程，通常用加、减速时间来表示。加速时间参数用来设定从停止状态加速到加减速基准频率时的加速时间；减速时间用来设定从加减速基准频率到停止状态的减速时间。

FR-E700系列变频器指定加减速时间的相关参数包括Pr.7、Pr.8、Pr.20、Pr.21等，各参数的意义及设定范围如表2-10所示。

表2-10　加减速时间相关参数的意义及设定范围

YL-335B的调试中一般不需要重新设置加减基准频率。必须设置的参数是加速时间和减速时间。其中，减速时间的设置，对分拣单元传送带运行中的工件的准确定位有着非常重要的意义。

实际工作中，如果设定的加速时间太短，则有可能导致变频器过电流跳闸；如果设定的减速时间太短，则可能导致变频器过电压跳闸。不过，YL-335B分拣单元中变频器容量远大于所驱动的电动机的容量，即使上述参数设置得很小（例如0.2 s），也不至于出现故障跳闸的情况。但加减速时间不宜设置过短的概念，大家一定要有。另外，在频繁的启动、停止，且加速时间和减速时间很小时，可能出现电动机过热现象。

（3）多段速运行模式的操作。

FR-E740型变频器在外部操作模式或组合操作模式下，可以通过外接开关器件的组合通断改变输入端子的状态来实现调速，这种控制频率的方式称为多段速控制功能。FRE740型变频器的RH、RM和RL端子，其默认功能就是速度控制，通过这些开关的组合，我们可以实现3段、7段的控制。

转速的切换：由于转速的挡次是按二进制的顺序排列的，故三个输入端可以组合成3～7挡（0状态不计）转速。其中，3段速由RH、RM、RL单个通断来实现。7段速由RH、RM、RL通断的组合来实现，如表2-11所示。需要注意的是，多段速度设定在PU运行和外部运行中都可以设定，运行期间参数值也能被改变。

表2-11　多段速对应的控制端状态及参数关系

注：在运行中，上述参数在任何运行模式下都可以变更设定值，值9 999为未选择。

（4）通过模拟量输入（端子2、4）设定频率。

分拣单元变频器的频率设定，除了用PLC输出端子控制多段速度设定外，也有连续设定频率的需求。例如在变频器安装和接线完成进行运行试验时，常常用调速电位器连接到变频器的模拟量输入信号端，进行连续调速试验。此外，在触摸屏上指定变频器的频率，则此频率也应该是连续可调的。需要注意的是，如果要用模拟量输入（端子2、4）设定频率，则RH、RM、RL端子应断开，否则多段速度设定优先。

①模拟量输入信号端子的选择。

FR-E700系列变频器提供2个模拟量输入信号端子（端子2、4）用作连续变化的频率设定。在出厂设定情况下，只能使用端子2，端子4无效。

要使端子4有效，需要在各接点输入端子STF、STR、…、RES之中选择一个，将其功能定义为AU信号输入，则当这个端子与SD端短接时，AU信号为ON，端子4变为有效，端子2变为无效。

例：选择RES端子用作AU信号输入，则设置参数Pr.184=“4”，在RES端子与SD端之间连接一个开关，当此开关断开时，AU信号为OFF，端子2有效；反之，当此开关接通时，AU信号为ON，端子4有效。

②模拟量信号的输入规格。

如果使用端子2，模拟量信号可为0～5 V或0～10 V的电压信号，用参数Pr.73指定，其出厂设定值为1，指定为0～5 V的输入规格，并且不能可逆运行。参数Pr.73的取值范围为0，1，10，11，具体内容如表2-11所示。

如果使用的端子4，模拟量信号可为电压输入（0～5 V、0～10 V）或电流输入（4～20 mA初始值），用参数Pr.267和电压/电流输入切换开关设定，并且要输入与设定相符的模拟量信号。Pr.267取值范围为0、1、2，具体内容如表2-12所示。

表2-12　模拟量输入选择（Pr.73、Pr.267）

注：电压输入时，输入电阻10 kΩ±1 kΩ、最大容许电压DC 20 V；电流输入时，输入电阻233 Ω±5 Ω、最大容许电流30 mA。

必须注意的是，若发生切换开关与输入信号不匹配的错误（例如开关设定为电流输入I，但端子输入却为电压信号；或反之）时，会导致外部输入设备或变频器故障。

对于频率设定信号（DC 0～5 V、0～10 V或4～20 mA）的相应输出频率的大小可用参数Pr.125（对端子2）或Pr.126（对端子4）设定，用于确定输入增益（最大）的频率。它们的出厂设定值均为50 Hz，设定范围为0～400 Hz。

（5）参数清除。

若是参数设置有误或被非法修改，而希望重新开始调试，需要对变频器进行重置，进行清除设置或恢复出厂值设置，就需要进行参数的初始化。参数的初始化也是参数设置的一个重要环节，可用参数清除操作方法实现，即在PU运行模式下，设定Pr.CL参数清除、ALLC参数全部清除均为“1”，可使参数恢复为初始值。但如果设定Pr.77参数写入选择=“1”，则无法清除。具体的操作步骤如图2-58所示。

图2-58　参数全部清除的操作步骤

■任务总结

通过对三相交流异步电动机的讲解和对FR-E700系列变频器的操作面板和参数设置认知，其目的是使学生能够掌握异步电动机的控制方法，能够掌握FR-E740型变频器安装和接线的基本技能、基本参数的含义，能够熟练使用操作面板进行参数设置以及控制电动机的运行。通过上面的学习，我们也知道在YL-335B上的FR-E740型变频器，所需使用到的参数设置并不多，而其中要修改出厂默认值的参数仅有上限频率，加、减速时间，模拟量输入选择等参数，因此参数设置实际上还是比较简单的。

■拓展案例

1.FR-E700系列变频器控制面板可以实施哪些操作？如何实现电动机的正反转？

2.异步电动机的调速可以通过哪些途径？