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【摘 要】本文以西门子变频器为主构成的交流电机调速系统为例，分析故障的可能性，阐述根据变频器的只读参数诊断故障原因的方法。
【关键词】变频器参数 变频调速系统 故障 诊断方法
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2016）12C-0191-02
变频器为改变传统的交流电动机调速而诞生，发展至今，其已经达到了很高的智能化程度，完全实现了参数化，随着电子技术和芯片技术发展，仍会在控制精度、控制方式上不断地扩展更新。在企业生产设备如产品生产线、机床，日常生活设施如电梯、高层建筑供水中，变频器的应用已经十分普遍。由于变频器在电气系统中的重要性，一旦发生故障，势必对生产生活造成影响，如果长时间无法排除故障，则会在经济上造成更大损失。
为避免故障发生，必须做好日常检查维护工作，但设备故障是无法杜绝的，为了能迅速排除故障，就需要理解变频调速系统的原理，掌握故障处理的方法和技巧。下面以西门子变频器为例，阐述故障诊断方法。
一、变频调速系统构成要素
如图1所示，变频调速系统主要由电源、变频器、交流异步电动机、传动机构和终端机械构成。
电机转动由变频器的输入信号决定，输入信号分为：（1）命令控制信号。决定电动机的启动、停止、换向，可能器件有开关、按钮、传感器、PLC、智能温控器等。（2）频率控制信号（亦称转速信号）。决定电动机的快慢，可能器件有外部开关、PLC、智能温控器等。输出信号是继电器型触点或模拟电流（压），起监视变频器运行状态的作用。
二、诊断方法
系统的故障表现通常是不能启动、转速不正确、发生报警停机。主要涉及命令信号的有无，频率信号是否正确和参数设置是否正确几个因素，最基本的手段是：（1）听声音。变频器内有一个散热风扇，当接受了启动信号后，会转动，发出轻微的响声，据此，可判断启动命令的有无。（2）观察基本操作面板BOP：改变输入侧的频率信号，如果BOP显示值发生变化，说明变频器能够接受频率信号。以此为基础，再结合变频器的控制参数、状态参数进一步确定原因。
（一）无法启动。电动机的启动取决于启动命令信号，即使提供了命令信号，但接口不一致，电机仍不会转动，这就要检查命令源参数P0719和P0700，P0719是选择控制命令源的总开关，优先级比P0700高，例如P0719设为55，P0700设为2，此时接受USS的启动信号而不是端子排的开关信号。出现本故障时应首先比对工程决策与接线，看信号来源与参数选择值是否一致，如有错误，则需更正使两者成为一致。
其次要查看相关的状态位，这些状态位以七段码形式显示，如图2所示。当信号有效时相应的显示点亮。按七段码显示的参数见表1，限于篇幅，参数各位含义请详查手册。
下面试举几例说明。
例1：R0019第一位无显示，说明驱动装置运行未准备好，原因是P0010设置值不为 0。
例2：假设PLC输出数字信号接入变频器7#端子作启动信号。查看R0722第二位无显示说明变频器未得到信号，线路中间出现断路或 PLC逻辑错误。
例3：假设PLC通过COM链路USS通讯协议输出启动信号。查看R2018（第0组部分实验数据如表2所示），如果开机后显示1150，说明通信建立，接通PLC的RUN端，未显示1151，则说明PLC程序错误。R2018 亦可按位显示在R2036、R2037中。
（二）转速不正确。当变频器风扇转动后，可能出现的情况有：（1）电机仍然不转；（2）转动，但速度显示不正确。这时应根据频率给定源值查看相关的状态参数，相关参数如下。
R0020：显示实际的频率设定值（斜坡函数发生器的输出）。
R0024：经过滤波的实际的输出频率。
R0096：显示以[%]值表示的PZD 信号。
R0720：显示数字输入的数目。
R0722：显示各个数字输入的状态。
P0701- 0708：定义数字输入 的功能。
R0750：显示现有模拟输入的数目。
R0751：显示模拟输入的状态。
R0752：显示以V（或mA）为单位的经过平滑的模拟输入电压（或电流）值。
R0755：按十六进制数 [4000h] 标定的模拟输入值。
P0757- 0760：用于配置模拟输入的标定。
P1001-1007：固定频率 。
R2018：显示经由 COM链路USS 接收到的过程数据。
有几点需要指出，第一，对多段速，P1001-1007各对应一个频率值，但一个频率值不必放在固定的参数内，例如25既可设在P1001，也可设在P1007，只要外部数字信号输入001或111，都使电动机运行在25 Hz。第二，模拟输入时，P0757-P0760的设置不同，可使电动机随输入的变化运行在同一方向，或不同的方向。第三，频率值高于P1082或低于P1080时，会出现限幅情况，应该修改P1082、P1080。第四，USS通信给定时，如电源接地端 PE脱开，运行频率值保持之前的值。
（三）不能换向。此种情况比较简单，一般是外部方向信号缺失，可参照前述方法查找。欲得到反轉效果，更有效的办法是将频率值设为负值。
（四）异常报警。变频器内部有相当完善的保护措施，当发生过压、欠压、过流、过温等情况，BOP面板会显示以F或A开头的异常信息编码，可仔细查阅手册，依照手册条目检查。值得提醒的是，人为疏忽致参数不正确，亦会造成异常，例如P0305、P0307远比电动机额定值大，短时间内电动机温度攀升很快。
无论在工程施工阶段或设备投入运行后，设备都可能发生问题。当故障出现时，基本思路是从命令、频率信号处入手，同时考虑设备所处环境，逐层剥笋式深入，思路要正确，方法要得当，就一定能解决问题。文中叙述的方法，经过日常教学的实践检验，对促进职业能力培养和提升专业技能是行之有效的，也可供工程技术人员借鉴。
【参考文献】
[1]MICROMASTER 420通用型变频器（使用大全）[Z].
[2]MICROMASTER 440通用型变频器（使用大全）[Z].
[3]西门子标准驱动MICROMASTER4系列变频器手册[Z].
[4]驱动通讯基础[Z].
[5]USS通讯参数设置总结[Z].
【基金项目】广西高校科研立项项目研究成果（KY2015YB475）
【作者简介】黄戈里（1964— ），男，广西南宁人，柳州铁道职业技术学院副教授，研究方向：电气自动化技术、职业教育。
【关键词】变频器参数 变频调速系统 故障 诊断方法
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2016）12C-0191-02
变频器为改变传统的交流电动机调速而诞生，发展至今，其已经达到了很高的智能化程度，完全实现了参数化，随着电子技术和芯片技术发展，仍会在控制精度、控制方式上不断地扩展更新。在企业生产设备如产品生产线、机床，日常生活设施如电梯、高层建筑供水中，变频器的应用已经十分普遍。由于变频器在电气系统中的重要性，一旦发生故障，势必对生产生活造成影响，如果长时间无法排除故障，则会在经济上造成更大损失。
为避免故障发生，必须做好日常检查维护工作，但设备故障是无法杜绝的，为了能迅速排除故障，就需要理解变频调速系统的原理，掌握故障处理的方法和技巧。下面以西门子变频器为例，阐述故障诊断方法。
一、变频调速系统构成要素
如图1所示，变频调速系统主要由电源、变频器、交流异步电动机、传动机构和终端机械构成。
电机转动由变频器的输入信号决定，输入信号分为：（1）命令控制信号。决定电动机的启动、停止、换向，可能器件有开关、按钮、传感器、PLC、智能温控器等。（2）频率控制信号（亦称转速信号）。决定电动机的快慢，可能器件有外部开关、PLC、智能温控器等。输出信号是继电器型触点或模拟电流（压），起监视变频器运行状态的作用。
二、诊断方法
系统的故障表现通常是不能启动、转速不正确、发生报警停机。主要涉及命令信号的有无，频率信号是否正确和参数设置是否正确几个因素，最基本的手段是：（1）听声音。变频器内有一个散热风扇，当接受了启动信号后，会转动，发出轻微的响声，据此，可判断启动命令的有无。（2）观察基本操作面板BOP：改变输入侧的频率信号，如果BOP显示值发生变化，说明变频器能够接受频率信号。以此为基础，再结合变频器的控制参数、状态参数进一步确定原因。
（一）无法启动。电动机的启动取决于启动命令信号，即使提供了命令信号，但接口不一致，电机仍不会转动，这就要检查命令源参数P0719和P0700，P0719是选择控制命令源的总开关，优先级比P0700高，例如P0719设为55，P0700设为2，此时接受USS的启动信号而不是端子排的开关信号。出现本故障时应首先比对工程决策与接线，看信号来源与参数选择值是否一致，如有错误，则需更正使两者成为一致。
其次要查看相关的状态位，这些状态位以七段码形式显示，如图2所示。当信号有效时相应的显示点亮。按七段码显示的参数见表1，限于篇幅，参数各位含义请详查手册。
下面试举几例说明。
例1：R0019第一位无显示，说明驱动装置运行未准备好，原因是P0010设置值不为 0。
例2：假设PLC输出数字信号接入变频器7#端子作启动信号。查看R0722第二位无显示说明变频器未得到信号，线路中间出现断路或 PLC逻辑错误。
例3：假设PLC通过COM链路USS通讯协议输出启动信号。查看R2018（第0组部分实验数据如表2所示），如果开机后显示1150，说明通信建立，接通PLC的RUN端，未显示1151，则说明PLC程序错误。R2018 亦可按位显示在R2036、R2037中。
（二）转速不正确。当变频器风扇转动后，可能出现的情况有：（1）电机仍然不转；（2）转动，但速度显示不正确。这时应根据频率给定源值查看相关的状态参数，相关参数如下。
R0020：显示实际的频率设定值（斜坡函数发生器的输出）。
R0024：经过滤波的实际的输出频率。
R0096：显示以[%]值表示的PZD 信号。
R0720：显示数字输入的数目。
R0722：显示各个数字输入的状态。
P0701- 0708：定义数字输入 的功能。
R0750：显示现有模拟输入的数目。
R0751：显示模拟输入的状态。
R0752：显示以V（或mA）为单位的经过平滑的模拟输入电压（或电流）值。
R0755：按十六进制数 [4000h] 标定的模拟输入值。
P0757- 0760：用于配置模拟输入的标定。
P1001-1007：固定频率 。
R2018：显示经由 COM链路USS 接收到的过程数据。
有几点需要指出，第一，对多段速，P1001-1007各对应一个频率值，但一个频率值不必放在固定的参数内，例如25既可设在P1001，也可设在P1007，只要外部数字信号输入001或111，都使电动机运行在25 Hz。第二，模拟输入时，P0757-P0760的设置不同，可使电动机随输入的变化运行在同一方向，或不同的方向。第三，频率值高于P1082或低于P1080时，会出现限幅情况，应该修改P1082、P1080。第四，USS通信给定时，如电源接地端 PE脱开，运行频率值保持之前的值。
（三）不能换向。此种情况比较简单，一般是外部方向信号缺失，可参照前述方法查找。欲得到反轉效果，更有效的办法是将频率值设为负值。
（四）异常报警。变频器内部有相当完善的保护措施，当发生过压、欠压、过流、过温等情况，BOP面板会显示以F或A开头的异常信息编码，可仔细查阅手册，依照手册条目检查。值得提醒的是，人为疏忽致参数不正确，亦会造成异常，例如P0305、P0307远比电动机额定值大，短时间内电动机温度攀升很快。
无论在工程施工阶段或设备投入运行后，设备都可能发生问题。当故障出现时，基本思路是从命令、频率信号处入手，同时考虑设备所处环境，逐层剥笋式深入，思路要正确，方法要得当，就一定能解决问题。文中叙述的方法，经过日常教学的实践检验，对促进职业能力培养和提升专业技能是行之有效的，也可供工程技术人员借鉴。
【参考文献】
[1]MICROMASTER 420通用型变频器（使用大全）[Z].
[2]MICROMASTER 440通用型变频器（使用大全）[Z].
[3]西门子标准驱动MICROMASTER4系列变频器手册[Z].
[4]驱动通讯基础[Z].
[5]USS通讯参数设置总结[Z].
【基金项目】广西高校科研立项项目研究成果（KY2015YB475）
【作者简介】黄戈里（1964— ），男，广西南宁人，柳州铁道职业技术学院副教授，研究方向：电气自动化技术、职业教育。