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[摘要]本文介绍了变频器的运行原理和基本功能，并基于三菱F700变频器阐述了其电路结构和原理。设计了变频器的控制实验，以及基于三菱可编程逻辑控制器（PLC）的变频器自动控制程序。该实验可对变频器的应用方法达到很好的教学效果。
[关键词]变频器 三菱F700 PLC 教学
一、引言
随着电气控制技术的不断发展，具有高精度的变频调速技术已经广泛应用于各种工业控制系统中，变频调速具有优异的调速和起制动性能、高效率、以及节能效果等优点。变频器是一种利用电力半导体器件的通断作用，将工频交流电变换成频率、电压连续可调的交流电的电能控制装置，变频器已经广泛应用于工业控制现场各种电机的变频调速技术之中。
通常变频器控制由操作面板来完成，也可通过输入外部的控制信号来实现。目前越来越多的场合需要变频器进行电机控制操作，以实现精确的变频和工业控制功能。本文介绍了三菱F700变频器的功能和操作方法，并利用三菱可编程逻辑控制器（PLC）实现了对变频器的自动逻辑控制。
二、变频器原理
（一）变频调速原理
在工业中使用的大部分电机为感应式交流电机。感应式交流电机（简称电机）的旋转速度单位为每分钟旋转次数（r/min），其近似取决于电机的极数和频率。由电机的转速公式可知，电机可通过改变转差率，改变极对数和改变电动机供电频率等方法来进行调速。根据电机的工作原理，一般通过改变电机的供电频率和电压来控制电机旋转速度，将频率和电压在电机外面利用设备调节后再供给电机，即可自由控制电机的旋转速度。变频器就是通过改变电动机定子供电频率和电压来改变同步转速而实现调速的，是电机调速设备的优选设备。
变频器可分为交—交型和交—直—交型。交—交型变频器可将工频交流直接换成频率，电压均可控制的交流，又称直接式变频器。交—直—交型变频器则是先把工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电变为频率，电压均可控制的交流电，又称为间接型变频器。本文采用的三菱F700为间接型变频器。
（二）F700变频器结构和原理
三菱F700变频器系统由主电路和控制电路组成，包含整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等部分。
图1：变频器主电路原理
主电路是给电动机提供调压调频电源的电力变换部分，主电路通常包含整流器、中间直流环节和逆变器等部分，其中，整流器将输入的交流电转换为直流电，中间直流环节吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动，逆变器将直流电再转换成所需频率的交流电。F700的主回路主要有交流电源输入、变频器输出、控制回路用电源、连接制动单元、连接电抗器、接地等接口端子。
控制电路主要对变频器的工作方式和模式进行控制，并且可具有通信功能。主要有输入接口端子，输出接口端子以及通信接口端子。其中输入接口端子有接点输入（控制正转、反转、复位等功能）和频率设定端子；输出接口端子有继电器输出、运行状态输出和模拟输出端子；通信接口端子RS-485和USB接口端子等。
三、F700变频器教学实验
（一）F700控制实验
该实验实现的功能为。。。。。。。。。，具体操作步骤为：
1、删除原设置。按MODE找Pr.CL按SET 0改为1。按SET按MODE两下返回主界面。
2、基准频率电压设定为额定电压。按SET键后 旋转M旋钮找Pr.19额定电压380V。
3、电子过电流保护设定为额定电流。按SET键后旋转M旋钮找Pr.9额定电流1.6A。
4、加速时间为3S。按SET键后旋转M旋钮找Pr.7设定3S。
5、减速时间为5S。按SET键后旋转M旋钮找Pr.8设定5S。
6、点动频率为20HZ。按SET键后旋转M旋钮找Pr.15设定20HZ。
7、点动加减速度时间为2S。按SET键后旋转M旋钮找Pr.16设定2S。
8、外部增益为55HZ。按SET键后旋转M旋钮找Pr.125设定55HZ。
9、电动机正常运行时在50HZ下运行。
（二）基于PLC的F700自动控制实验
根据三菱F700变频器工作原理，选择三菱PLC和FX-20P手持编程器实现对PLC进行程序编写，电路连接PLC和变频器进行工作模式的控制，来控制变频调速电机。该控制实现的功能为小车自动往返运行：1、启动时间为3S；2、之后以50HZ运行30S；3、制动时间为3S；4、装货、卸货时间为10S。
根据F700变频器内部功能模块以及端子，结合PLC的控制I/O接口，选择适当的I/O口作为输入/输出控制端，根据控制要求，正转启动信号SB1、反转启动信号SB2和停止信号是PLC 的输入信号，分别对应输入X1、X2和X3，用来发出电动机的正转启动，反转启动和停止信号。输出信号Y0，Y1，Y2分别表示电机的正转、反转和50Hz运行信号。表1为I/O口功能分配表。
表1：PLC的I/O地址表
首先对变频器进行调试，并设置启动频率 Pr.7为3S，基准频率Pr.3为30S，制动频率Pr.8为3S。然后按照PLC控制行为的先后顺序，绘制梯形图。并根据梯形图和变频器工作原理利用PLC的编程语言进行编程。指令程序为：
0 LD X1 13 MPP 30 ANI Y1
1 OR M1 14 OUT TO K330 31 ANI X5
2 OR T3 17 OUT T1 K460 32 OUT Y2
3 ANI X3 20 LD X2 33 MPP
4 ANI T1 21 OR M2 34 OUT T2 K330
5 ANI Y2 22 OR T1 37 OUT T3 K460
6 OUT M1 23 ANI X3 40 LD X1
7 LD M1 24 ANI T3 41 OR X2
8 MPS 25 ANI Y1 42 OR Y3
9 ANI TO 26 OUT M2 43 ANI X3
10 ANI Y2 27 LD M2 44 OUT Y3
11 ANI X6 28 MPS 45 END
12 OUT Y1 29 ANI T2
连接好变频器和PLC之后，可通过PLC和变频器控制电机的运行。
五、总结
本文基于三菱F700型变频器，介绍了变频器的结构和工作原理。实现了运行实验，并利用PLC进行自动控制的变频器应用实验，该实验生动地讲述了变频器的参数设置方法、应用方法以及运用PLC联合变频器构成自动调速控制系统等，成功应用在教学过程中。
[参考文献]
[1]中国劳动社会保障出版社《可编程序控制器及其应用》《变频器使用手册》
（作者单位：邯郸工程高级技工学校）
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[关键词]变频器 三菱F700 PLC 教学
一、引言
随着电气控制技术的不断发展，具有高精度的变频调速技术已经广泛应用于各种工业控制系统中，变频调速具有优异的调速和起制动性能、高效率、以及节能效果等优点。变频器是一种利用电力半导体器件的通断作用，将工频交流电变换成频率、电压连续可调的交流电的电能控制装置，变频器已经广泛应用于工业控制现场各种电机的变频调速技术之中。
通常变频器控制由操作面板来完成，也可通过输入外部的控制信号来实现。目前越来越多的场合需要变频器进行电机控制操作，以实现精确的变频和工业控制功能。本文介绍了三菱F700变频器的功能和操作方法，并利用三菱可编程逻辑控制器（PLC）实现了对变频器的自动逻辑控制。
二、变频器原理
（一）变频调速原理
在工业中使用的大部分电机为感应式交流电机。感应式交流电机（简称电机）的旋转速度单位为每分钟旋转次数（r/min），其近似取决于电机的极数和频率。由电机的转速公式可知，电机可通过改变转差率，改变极对数和改变电动机供电频率等方法来进行调速。根据电机的工作原理，一般通过改变电机的供电频率和电压来控制电机旋转速度，将频率和电压在电机外面利用设备调节后再供给电机，即可自由控制电机的旋转速度。变频器就是通过改变电动机定子供电频率和电压来改变同步转速而实现调速的，是电机调速设备的优选设备。
变频器可分为交—交型和交—直—交型。交—交型变频器可将工频交流直接换成频率，电压均可控制的交流，又称直接式变频器。交—直—交型变频器则是先把工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电变为频率，电压均可控制的交流电，又称为间接型变频器。本文采用的三菱F700为间接型变频器。
（二）F700变频器结构和原理
三菱F700变频器系统由主电路和控制电路组成，包含整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等部分。
图1：变频器主电路原理
主电路是给电动机提供调压调频电源的电力变换部分，主电路通常包含整流器、中间直流环节和逆变器等部分，其中，整流器将输入的交流电转换为直流电，中间直流环节吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动，逆变器将直流电再转换成所需频率的交流电。F700的主回路主要有交流电源输入、变频器输出、控制回路用电源、连接制动单元、连接电抗器、接地等接口端子。
控制电路主要对变频器的工作方式和模式进行控制，并且可具有通信功能。主要有输入接口端子，输出接口端子以及通信接口端子。其中输入接口端子有接点输入（控制正转、反转、复位等功能）和频率设定端子；输出接口端子有继电器输出、运行状态输出和模拟输出端子；通信接口端子RS-485和USB接口端子等。
三、F700变频器教学实验
（一）F700控制实验
该实验实现的功能为。。。。。。。。。，具体操作步骤为：
1、删除原设置。按MODE找Pr.CL按SET 0改为1。按SET按MODE两下返回主界面。
2、基准频率电压设定为额定电压。按SET键后 旋转M旋钮找Pr.19额定电压380V。
3、电子过电流保护设定为额定电流。按SET键后旋转M旋钮找Pr.9额定电流1.6A。
4、加速时间为3S。按SET键后旋转M旋钮找Pr.7设定3S。
5、减速时间为5S。按SET键后旋转M旋钮找Pr.8设定5S。
6、点动频率为20HZ。按SET键后旋转M旋钮找Pr.15设定20HZ。
7、点动加减速度时间为2S。按SET键后旋转M旋钮找Pr.16设定2S。
8、外部增益为55HZ。按SET键后旋转M旋钮找Pr.125设定55HZ。
9、电动机正常运行时在50HZ下运行。
（二）基于PLC的F700自动控制实验
根据三菱F700变频器工作原理，选择三菱PLC和FX-20P手持编程器实现对PLC进行程序编写，电路连接PLC和变频器进行工作模式的控制，来控制变频调速电机。该控制实现的功能为小车自动往返运行：1、启动时间为3S；2、之后以50HZ运行30S；3、制动时间为3S；4、装货、卸货时间为10S。
根据F700变频器内部功能模块以及端子，结合PLC的控制I/O接口，选择适当的I/O口作为输入/输出控制端，根据控制要求，正转启动信号SB1、反转启动信号SB2和停止信号是PLC 的输入信号，分别对应输入X1、X2和X3，用来发出电动机的正转启动，反转启动和停止信号。输出信号Y0，Y1，Y2分别表示电机的正转、反转和50Hz运行信号。表1为I/O口功能分配表。
表1：PLC的I/O地址表
首先对变频器进行调试，并设置启动频率 Pr.7为3S，基准频率Pr.3为30S，制动频率Pr.8为3S。然后按照PLC控制行为的先后顺序，绘制梯形图。并根据梯形图和变频器工作原理利用PLC的编程语言进行编程。指令程序为：
0 LD X1 13 MPP 30 ANI Y1
1 OR M1 14 OUT TO K330 31 ANI X5
2 OR T3 17 OUT T1 K460 32 OUT Y2
3 ANI X3 20 LD X2 33 MPP
4 ANI T1 21 OR M2 34 OUT T2 K330
5 ANI Y2 22 OR T1 37 OUT T3 K460
6 OUT M1 23 ANI X3 40 LD X1
7 LD M1 24 ANI T3 41 OR X2
8 MPS 25 ANI Y1 42 OR Y3
9 ANI TO 26 OUT M2 43 ANI X3
10 ANI Y2 27 LD M2 44 OUT Y3
11 ANI X6 28 MPS 45 END
12 OUT Y1 29 ANI T2
连接好变频器和PLC之后，可通过PLC和变频器控制电机的运行。
五、总结
本文基于三菱F700型变频器，介绍了变频器的结构和工作原理。实现了运行实验，并利用PLC进行自动控制的变频器应用实验，该实验生动地讲述了变频器的参数设置方法、应用方法以及运用PLC联合变频器构成自动调速控制系统等，成功应用在教学过程中。
[参考文献]
[1]中国劳动社会保障出版社《可编程序控制器及其应用》《变频器使用手册》
（作者单位：邯郸工程高级技工学校）
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”