在使用一臺變頻器的時(shí)候，目的是通過改變變頻器的輸出頻率，即改變變頻器驅(qū)動電動機(jī)的供電頻率從而改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。如何調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率呢？關(guān)鍵是必須首先向變頻器提供改變頻率的信號，這個(gè)信號，就稱之為“頻率給定信號”。所謂頻率給定方式，就是調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率的具體方法，也就是提供給定信號的方式。

　　變頻器常見的頻率給定方式主要有:操作器鍵盤給定、接點(diǎn)信號給定、模擬信號給定、脈沖信號給定和通訊方式給定等。這些頻率給定方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，必須按照實(shí)際的需要進(jìn)行選擇設(shè)置，同時(shí)也可以根據(jù)功能需要選擇不同頻率給定方式之間的疊加和切換。

2　操作器鍵盤給定

　　操作器鍵盤給定是變頻器最簡單的頻率給定方式，用戶可以通過變頻器的操作器鍵盤上的電位器、數(shù)字鍵或上升下降鍵來直接改變變頻器的設(shè)定頻率。

　　操作器鍵盤給定的最大優(yōu)點(diǎn)就是簡單、方便、醒目（可選配led數(shù)碼顯示和中文lcd液晶顯示），同時(shí)又兼具監(jiān)視功能，即能夠?qū)⒆冾l器運(yùn)行時(shí)的電流、電壓、實(shí)際轉(zhuǎn)速、母線電壓等實(shí)時(shí)顯示出來。如果選擇鍵盤數(shù)字鍵或上升下降鍵給定，則由于是數(shù)字量給定，精度和分辨率非常高，其中精度可達(dá)最高頻率×±0.01%、分辨率為0.01hz。如果選擇操作器上的電位器給定，則屬于模擬量給定，精度稍低，但由于無需像外置電位器的模擬量輸入那樣另外接線，實(shí)用性非常高。

變頻器的操作器鍵盤通常可以取下或者另外選配，再通過延長線安置在用戶操作和使用方便的地方。一般情況下，延長線可以在5m以下選用，對于距離較遠(yuǎn)則不能簡單地加長延長線，而是必須需要使用遠(yuǎn)程操作器鍵盤。

                                           圖1　艾默生變頻器遠(yuǎn)程操作器連線

　　圖1所示為艾默生td系列變頻器的遠(yuǎn)程操作器連線示意。該遠(yuǎn)程操作器型號為tdo-rc02，與其變頻器td2000/2100系列操作器鍵盤的外觀、基本操作方法以及顯示風(fēng)格等基本一致。它是采用內(nèi)置rs-485通訊方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作控制的，工作電壓為直流24v，在距離只有幾十米的范圍內(nèi)可以采用變頻器內(nèi)部直流電源，若超過50m以上或者變頻器內(nèi)部直流電源另有他用，可以選用10w左右的標(biāo)準(zhǔn)直流24v電源。由于采用通訊方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作控制，所以該操作器的安裝距離可以在數(shù)百米范圍內(nèi)正常工作，并且通過采用不同的通訊地址對多達(dá)32臺變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)控操作。這些操作內(nèi)容包括正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、電動運(yùn)行、停機(jī)、功能碼設(shè)置、功能碼參數(shù)查看、運(yùn)行參數(shù)查看、故障復(fù)位等。

3　接點(diǎn)信號給定

　　接點(diǎn)信號給定就是通過變頻器的多功能輸入端子的up和down接點(diǎn)來改變變頻器的設(shè)定頻率值。該接點(diǎn)可以外接按鈕或其他類似于按鈕的開關(guān)信號（如plc或dcs的繼電器輸出模塊、常規(guī)中間繼電器）。具體接線如圖2所示。

                                             圖2　接點(diǎn)信號給定

注意以下幾點(diǎn):
（1）多功能輸入端子需分別設(shè)置為up指令或down指令中的其中一個(gè)，不能重復(fù)設(shè)置，也不能只設(shè)置一個(gè)，更不能將up/down指令和保持加減速停止指令被同時(shí)分配。
（2）端子的up/down速率必須被正確設(shè)置，速率單位為hz/s。有了正確的速率設(shè)置，即使up上升接點(diǎn)一直吸合，變頻器的頻率上升也不會一下子竄到最高輸出頻率，而是按照其上升速率上升。
（3）是否斷電保持頻率功能必須設(shè)置，如設(shè)置為“斷電保持有效”時(shí)，當(dāng)變頻器電源切斷后頻率指令被記憶，接通電源運(yùn)行指令再次輸入時(shí)，變頻器自動加速運(yùn)行到被記憶的頻率為止。如設(shè)置“斷電保持無效”時(shí)，當(dāng)變頻器電源切斷后頻率指令不被記憶，接通電源運(yùn)行指令再次輸入時(shí)，變頻器按參數(shù)數(shù)值不同運(yùn)行到某一固定頻率（0hz或其他，該參數(shù)依賴于變頻器的型號）。圖3為接點(diǎn)給定的時(shí)序示意圖。

                                             圖3　接點(diǎn)給定的時(shí)序示意圖

4　模擬量給定

4.1　基本概念

　　模擬量給定方式即通過變頻器的模擬量端子從外部輸入模擬量信號（電流或電壓）進(jìn)行給定，并通過調(diào)節(jié)模擬量的大小來改變變頻器的輸出頻率。

　　模擬量給定中通常采用電流或電壓信號，常見于電位器、儀表、plc和dcs等控制回路。電流信號一般指0～20ma或4～20ma。電壓信號一般指0～10v、2～10v、0～±10v、0～5v、1～5v、0～±5v等。

　　電流信號在傳輸過程中，不受線路電壓降、接觸電阻及其壓降、雜散的熱電效應(yīng)以及感應(yīng)噪聲等影響，抗干擾能力較電壓信號強(qiáng)。但由于電流信號電路比較復(fù)雜，故在距離不遠(yuǎn)的情況下，仍以選用電壓給定為模擬量信號居多。

　　變頻器通常都會有2個(gè)及以上的模擬量端子（或擴(kuò)展模擬量端子），有些端子可以同時(shí)輸入電壓和電流信號（但必須通過跳線或短路塊進(jìn)行區(qū)分），因此對變頻器已經(jīng)選擇好模擬量給定方式后，還必須按照以下步驟進(jìn)行參數(shù)設(shè)置:
（1）選擇模擬量給定的輸入通道;
（2）選擇模擬量給定的電壓或者電流方式及其調(diào)節(jié)范圍，同時(shí)設(shè)置電壓/電流跳線，注意必須在斷電時(shí)進(jìn)行操作;
（3）選擇模擬量端子多個(gè)通道之間的組合方式（疊加或者切換）;
（4）選擇模擬量端子通道的濾波參數(shù)、增益參數(shù)、線性調(diào)整參數(shù)。

4.2　頻率給定曲線

　　所謂頻率給定曲線，就是指在模擬量給定方式下，變頻器的給定信號p與對應(yīng)的變頻器輸出頻率f（x）之間的關(guān)系曲線f（x）=f（p）。這里的給定信號p，既可以是電壓信號，也可以是電流信號，其取值范圍在10v或20ma之內(nèi)。

　　一般的電動機(jī)調(diào)速都是線性關(guān)系，因此頻率給定曲線可以簡單地通過定義首尾兩點(diǎn)的坐標(biāo)（模擬量，頻率）即可確定該曲線。如圖4（a）所示，定義首坐標(biāo)為（pmin，fmin）和尾坐標(biāo)（pmax，fmax），可以得到設(shè)定頻率與模擬量給定值之間的正比關(guān)系。如果在某些變頻器運(yùn)行工況需要頻率與模擬量給定成反比關(guān)系的話，也可以定義首坐標(biāo)為（pmin，fmax）和尾坐標(biāo)（pmax，fmin），如圖4（b）所示。

              （a）正比關(guān)系                                      （b）反比關(guān)系
圖4　頻率給定曲線

　　這里必須注意以下幾點(diǎn):
（1）如果根據(jù)頻率給定曲線計(jì)算出來的設(shè)定頻率如果超出頻率上下限范圍的話，只能取頻率上下值，因此，頻率上下限值優(yōu)先考慮;
（2）在一些變頻器參數(shù)定義中，模擬量給定信號p或設(shè)定頻率f是采用百分比賦值，其百分比的定義為模擬量給定百分比p%=p/pmax×100％和設(shè)定頻率百分比f％＝f/fmax×100％;
（3）在一些變頻器參數(shù)定義中，頻率給定曲線不是直接描述出來，而是通過最大頻率、偏置頻率和頻率增益表達(dá)。

4.3　模擬量給定的濾波和增益參數(shù)

　　模擬量的濾波是為了保證變頻器獲得的電壓或電流信號能真實(shí)地反映實(shí)際值，消除干擾信號對頻率給定信號的影響。濾波的工作原理是數(shù)字信號處理，即數(shù)字濾波。濾波時(shí)間常數(shù)就是特指模擬量給定信號上升至穩(wěn)定值的63％所需要的時(shí)間（單位為s）。

　　濾波時(shí)間的長短必須根據(jù)不同的數(shù)學(xué)模型和工況進(jìn)行設(shè)置，濾波時(shí)間太短，當(dāng)變頻器顯示“給定頻率”時(shí)有可能不夠穩(wěn)定而呈閃爍狀;濾波時(shí)間太長，當(dāng)調(diào)節(jié)給定信號時(shí)，給定頻率跟隨給定信號的響應(yīng)速度會降低。一般而言，出于對抗干擾能力的考慮，需要增加濾波時(shí)間常數(shù);處于對響應(yīng)速度快的考慮，需要降低濾波時(shí)間常數(shù)。

　　模擬量通道的增益參數(shù)與上面的頻率增益不一樣，后者主要是為定義頻率給定曲線的坐標(biāo)值，前者則是在頻率給定曲線既定的前提下，降低或者提高模擬量通道的電壓值或者電流值。

4.4　模擬量給定的正反轉(zhuǎn)控制

　　一般情況下，變頻器的正反轉(zhuǎn)功能都可以通過正轉(zhuǎn)命令端子或反轉(zhuǎn)命令端子來實(shí)現(xiàn)。在模擬量給定方式下，還可以通過模擬量的正負(fù)值來控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，即正信號（0～＋10v）時(shí)電動機(jī)正轉(zhuǎn)、負(fù)信號（－10v～0）時(shí)電動機(jī)反轉(zhuǎn)。如圖5所示，10v對應(yīng)的頻率值為fmax，－10v對應(yīng)的頻率值為－fmax。

                                    圖5　模擬量的正反轉(zhuǎn)控制和死區(qū)功能

　　在用模擬量控制正反轉(zhuǎn)時(shí)，零界點(diǎn)即0v時(shí)應(yīng)該為0hz，但實(shí)際上真正的0hz很難做到，且頻率值很不穩(wěn)定，在頻率0hz附近時(shí)，常常出現(xiàn)正轉(zhuǎn)命令和反轉(zhuǎn)命令共存的現(xiàn)象，并呈“反反復(fù)復(fù)”狀。為了克服這個(gè)問題，預(yù)防反復(fù)切換現(xiàn)象，就定義在零速附近為死區(qū)。

　　對于死區(qū)，不同類型的變頻器定義都會有所不同。一般有以下兩種:
（1）線段型。如圖中所示，如定義（－1v，＋1v）為死區(qū)，則模擬量信號在（－1v，＋1v）范圍時(shí)按零輸入處理，（＋1v，＋10v）對應(yīng)（0hz，最大頻率），（－1v，－10v）對應(yīng)（0hz，負(fù)的最大頻率）。

（2）滯環(huán)回線型。在變頻器的輸出頻率定義一個(gè)頻率死區(qū)（－fdead，＋fdead），這樣一來配合著電壓死區(qū)（－udead，＋udead）就圍成了滯環(huán)回線。

　　模擬量的正反轉(zhuǎn)控制功能還有一種就是在模擬量非雙極性功能的情況下（也就是說電壓不為負(fù)的單極性模擬量）也可以實(shí)現(xiàn)，即定義在給定信號中間的任意值作為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的零界點(diǎn)（相當(dāng)于原點(diǎn)），高于原點(diǎn)以上的為正轉(zhuǎn)，低于原點(diǎn)以下的為反轉(zhuǎn)。同理，也可以相應(yīng)設(shè)置死區(qū)功能，實(shí)現(xiàn)死區(qū)跳躍。但是，在這種情況下，卻存在一個(gè)特殊的問題，即萬一給定信號因電路接觸問題或其他原因而丟失，則變頻器的輸入端得到的信號為0v，其輸出頻率將跳變?yōu)榉崔D(zhuǎn)的最大頻率，電動機(jī)將從正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入高速反轉(zhuǎn)狀態(tài)。十分明顯，在生產(chǎn)過程中，這種情況的出現(xiàn)將是十分有害的，甚至有可能損壞生產(chǎn)機(jī)械。對此，變頻器設(shè)置了一個(gè)有效的“零”功能。就是說，讓變頻器的實(shí)際最小給定信號不等于0，而當(dāng)給定信號等于0時(shí)，變頻器的輸出頻率則自動降至0速。

5　脈沖給定

　　脈沖給定方式即通過變頻器的特定的高速開關(guān)端子從外部輸入脈沖序列信號進(jìn)行頻率給定，并通過調(diào)節(jié)脈沖頻率來改變變頻器的輸出頻率。

　　不同的變頻器對于脈沖序列輸入都有不同的定義，以安川vs g7為例:脈沖頻率為0～32kkhz，低電平電壓為0.0～0.8v，高電平電壓為3.5～13.2v，占空比為30％～70％。

　　這里進(jìn)行舉例說明一下脈沖給定的參數(shù)設(shè)置。現(xiàn)在有一個(gè)變頻系統(tǒng)，其需求如下:
（1）使用端子輸入的脈沖信號來設(shè)置給定頻率;
（2）輸入信號范圍為1khz～20khz;
（3）要求1 khz輸入信號對應(yīng)設(shè)定頻率為50hz，20khz輸入信號對應(yīng)設(shè)定頻率為5hz。
根據(jù)上述要求，參數(shù)設(shè)置要點(diǎn)如下:
（1）設(shè)置頻率給定方式為脈沖給定;
（2）選擇多功能輸入端子為脈沖信號輸入（如脈沖信號端子固定則無需選擇，如安川vs g7的rp端子）;
（3）設(shè)置脈沖最大輸入頻率為20khz;
（4）定義頻率給定曲線首坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)值，即最小脈沖給定值的百分比為1 khz÷20 khz×100％＝5％，以及最小脈沖數(shù)對應(yīng)的頻率值50hz;
（5）定義頻率給定曲線尾坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)值，即最大脈沖給定值的百分比為100％，以及最大脈沖數(shù)對應(yīng)的頻率值5hz。

6　通訊給定

6.1　基本概念

　　通訊給定方式就是指上位機(jī)通過通訊口按照特定的通訊協(xié)議、特定的通訊介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶冾l器以改變變頻器設(shè)定頻率的方式。

　　上位機(jī)一般指計(jì)算機(jī)（或工控機(jī)）、plc、dcs、人機(jī)界面等主控制設(shè)備。

　　上位機(jī)和變頻器之間傳輸數(shù)據(jù)的方式主要有兩種:
（1）串行方式。它每次只傳送二進(jìn)制的一位，主要優(yōu)點(diǎn)是連線少，一般只有2根或3根，缺點(diǎn)是傳送速度較低;
（2）并行方式。它每次可傳送一個(gè)完整的字符，傳送速度快，但所需的連線較多，一般需要8根或16根，成本相應(yīng)就高了許多。由于上位機(jī)與變頻器之間的距離一般不會太遠(yuǎn)，對傳輸速度的要求也不是很高，因此在通常情況下都采用串行傳輸方式。
上位機(jī)和變頻器之間進(jìn)行通訊的主要方式也有兩種:
（1）異步方式。每個(gè)字符前有一個(gè)起始位，表示該字符已經(jīng)開始;當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢后，設(shè)置一個(gè)奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行奇偶校驗(yàn);最后，又設(shè)置一個(gè)停止位，表示該字符已經(jīng)結(jié)束。異步傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是靈活性好，便于處理實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的串行數(shù)據(jù);缺點(diǎn)是傳輸速度較低。
（2）同步方式。它可以同時(shí)傳輸一個(gè)包含許多個(gè)字符的“數(shù)據(jù)塊”，只需在每個(gè)數(shù)據(jù)塊前面設(shè)置通訊雙方共同規(guī)定的同步符號“syn字符1”和“syn字符2”即可。同步方式的優(yōu)點(diǎn)是不必要在每個(gè)字符的前后設(shè)置標(biāo)志符號（起始位和停止位），從而節(jié)省了時(shí)間，提高了傳輸速度;缺點(diǎn)是必須采用同步脈沖來協(xié)調(diào)，從而靈活性較差。

　　上位機(jī)和變頻器之間的傳遞方法也有兩種:
（1）全雙工方式。數(shù)據(jù)在上位機(jī)和變頻器之間的發(fā)送和接收可以同時(shí)進(jìn)行。
（2）半雙工方式。每臺設(shè)備都只能做一件事情，或接收，或發(fā)送，而不能同時(shí)發(fā)送或接收。每次發(fā)送或接收時(shí)，都需要進(jìn)行發(fā)送和接收之間的換向。
上位機(jī)和變頻器之間的傳輸速度通常用“波特率”來表示，其定義如下:每秒鐘傳送二進(jìn)制位的位數(shù)，單位是bit/s。

6.2　通訊參數(shù)設(shè)置
　　只有設(shè)置正確的通訊參數(shù)才能確保上位機(jī)和變頻器之間的通訊正常，也才能保證通訊給定方式的準(zhǔn)確性。通訊參數(shù)一般包含以下幾個(gè)主要內(nèi)容:
（1）波特率選擇。一般的變頻器通訊波特率可以選擇300bps、600bps、1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps等。
（2）數(shù)據(jù)格式。常見的數(shù)據(jù)位包括一個(gè)起始位、八個(gè)數(shù)據(jù)位、一個(gè)停止位，校驗(yàn)位則可以分別設(shè)置位奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)和無校驗(yàn)三種。
（3）接線方式。包括直接電纜連接rs-232/rs-485和調(diào)制解調(diào)器modem（rs-232），其中設(shè)置為調(diào)制解調(diào)器modem（rs-232）時(shí)，每當(dāng)變頻器上電時(shí)，將通過變頻器的通訊口（rs-232）對調(diào)制解調(diào)器modem做一次初始化操作，以便調(diào)制解調(diào)器在接收到電話線路3次振鈴后自動響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)由撥號線路組成的遠(yuǎn)程控制線路。
（4）通訊地址。用來標(biāo)志變頻器本體的地址，其中有一個(gè)為廣播地址，可以接受和執(zhí)行上位機(jī)的廣播命令，而不會應(yīng)答上位機(jī)。
（5）通訊超時(shí)檢出時(shí)間。當(dāng)通訊口信號消失后，其持續(xù)時(shí)間超過通訊超時(shí)設(shè)置后，變頻器即判斷為通訊故障。
（6）變頻器應(yīng)答延時(shí)。它指變頻器通訊口在接收并解釋執(zhí)行上位機(jī)發(fā)送過來的命令后，直到返回應(yīng)答幀給上位機(jī)所需要的延遲時(shí)間。

6.3　通訊故障及處理
　　通訊超時(shí)故障檢出后，變頻器將按照預(yù)先設(shè)置的動作模式進(jìn)行操作。常見的動作模式有故障跳閘并停機(jī)、報(bào)警并維持現(xiàn)有頻率運(yùn)行、報(bào)警并按限定頻率運(yùn)行。

7　給定方式的疊加

7.1　基本概念

　　給定方式的疊加是指在主給定通道頻率的基礎(chǔ)上再加上輔助給定通道頻率作為變頻器的設(shè)定頻率。其疊加方式不是簡單的加法運(yùn)算，還可以融合多種疊加運(yùn)算公式。

7.2　疊加運(yùn)算公式
　　不同給定方式的疊加是指在主給定通道頻率的基礎(chǔ)上再加上輔助給定通道頻率作為變頻器設(shè)定頻率。

8　給定方式的切換

　　給定方式的切換是指通過多功能端子的不同組合來實(shí)現(xiàn)不同給定方式之間的切換。在下面的列表1顯示中，通過多功能輸入端子x1、多功能輸入端子x2、多功能輸入端子x3,不同的輸入狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)最多達(dá)7種給定方式之間的切換（on表示信號接通、off表示信號斷開）。

表1　頻率給定方式的切換

表1中的操作器鍵盤給定1為鍵盤電位器、操作器鍵盤給定2為數(shù)字鍵盤;模擬量給定1為模擬量通道1信號、模擬量給定2為模擬量通道2信號。當(dāng)然，表1中給出的只是其中一種切換類型，具體的切換類型必須參照不同變頻器的型號和具體的參數(shù)而定。