变频器技术及应用

本书根据教育部近期新的职业教育教学改革要求，结合国家示范专业建设课程改革成果及作者多年的教学经验进行编写。全书以行业广泛使用的西门子MM440系列变频器为主线，系统而全面地介绍变频器的基本原理与实际应用知识，全书分为7章。第1章讲述变频器的发展与应用情况；第2章讲述变频器的基本功能及工作原理；第3章讲述变频器的基本操作；第4章讲述变频器的优化特性设置；第5章讲述变频器在调速系统中的应用；第6章讲述变频器的选择与维护；第7章介绍S7-200 PLC的基本应用。本书编写突出技术的优选性和知识的综合性，强调理论联系实际，重在应用技能训练。本书配有电子教学课件、习题参考答案等，详见前言。

第1章 变频器的发展与应用情况 （1）
学习目标 （1）
技能目标 （1）
1.1 变频器的发展历程 （2）
1.2 变频器的技术特点 （3）
1.3 变频器的发展趋势 （4）
1.4 变频器的应用领域 （7）
1.5 我国变频器的市场状况 （9）
习题1 （11）

第2章 变频器的基本功能及工作原理 （12）
学习目标 （12）
技能目标 （12）
2.1 变频器的控制目标与工作原理 （13）
2.1.1 变频器的组成元件 （13）
2.1.2 变频器的控制目标 （15）
2.1.3 变频器的工作原理 （20）
2.2 变频器的分类 （20）
2.3 变频器的基本构成及工作原理 （24）
2.4 变频器的控制方式 （26）
2.4.1 U/f控制 （26）
2.4.2 转差频率控制 （28）
2.4.3 矢量控制 （29）
2.4.4 直接转矩控制 （30）
2.4.5 变频器控制的发展方向 （31）
2.5 变频器的基本功能 （32）
习题2 （34）

第3章 变频器的基本操作 （35）
学习目标 （35）
技能目标 （35）
3.1 变频器的基本功能与技术规格 （36）
3.2 变频器的运行环境与安装方法 （38）
3.2.1 变频器的设置环境 （38）
3.2.2 变频器的机械安装 （40）
3.2.3 变频器的电气安装 （43）
实践1 变频器的拆装与配线 （50）
3.3 变频器的调试 （52）
3.3.1 变频器的调试方式 （52）
3.3.2 BOP面板的基本操作 （54）
实践2 利用BOP面板设置参数 （56）
实践3 BOP键盘面板的基本使用 （60）
3.3.3 MM440变频器的调试过程 （62）
实践4 MM440变频器的快速调试 （74）
3.4 变频器的命令给定方式 （76）
3.4.1 通用变频器的命令给定方式 （76）
3.4.2 MM440变频器的命令给定方式 （77）
实践5 利用外端子控制变频器的运行 （78）
3.5 变频器的频率给定方式 （80）
3.5.1 频率给定的方式与选择 （80）
3.5.2 MM440变频器的频率给定方式 （82）
实践6 MM440变频器运行频率的给定 （84）
实践7 变频器的组合运行操作 （85）
3.6 频率给定线的设定及调整 （87）
3.6.1 频率给定线的概念 （87）
3.6.2 频率给定线的调整 （87）
3.6.3 模拟量给定的正/反转控制 （91）
3.6.4 MM440变频器频率给定线的调整 （92）
实践8 变频器的频率调整操作 （93）
3.7 MM440变频器的多段速功能 （95）
实践9 变频器的多段速运行操作 （98）
习题3 （100）

第4章 变频器的优化特性设置 （103）
学习目标 （103）
技能目标 （103）
4.1 变频器的优化特性 （104）
4.1.1 失速防止功能 （104）
4.1.2 自寻速跟踪功能 （105）
4.1.3 瞬时停电再启动功能 （105）
4.1.4 节能特性 （105）
4.1.5 电动机参数的自动调整 （106）
4.1.6 变频和工频的切换 （106）
4.1.7 PID控制功能 （107）
4.1.8 变频器的保护功能 （107）
4.2 变频器的变频-工频切换控制 （108）
4.2.1 变频-工频的切换方式与特点 （108）
4.2.2 变频-工频的故障切换 （109）
4.2.3 MM440变频器开关量输出功能 （112）
实践10 MM440变频器变频-工频的切换运行 （112）
4.3 变频器的PID闭环控制 （113）
4.3.1 PID控制原理 （113）
4.3.2 PID控制功能的预置 （116）
4.3.3 MM440变频器PID的控制实现 （119）
实践11 MM440变频器的PID控制运行 （120）
习题4 （124）

第5章 变频器在调速系统中的应用 （125）
学习目标 （125）
技能目标 （125）
5.1 PLC与变频器的连接 （126）
5.1.1 数字信号的连接 （126）
5.1.2 模拟信号的连接 （131）
5.1.3 通信连接 （132）
实践12 PLC与变频器联机控制电动机的正/反转 （133）
实践13 PLC与变频器联机控制电动机的延时启动 （136）
实践14 PLC与变频器联机控制电动机的多段速运行（一） （137）
实践15 PLC与变频器联机控制电动机的多段速运行（二） （138）
5.2 变频调速控制系统的设计 （139）
5.2.1 变频调速系统的设计原则 （139）
5.2.2 变频调速系统设计的主要内容和步骤 （140）
5.3 变频调速控制系统的调试 （143）
5.3.1 模拟调试 （144）
5.3.2 现场调试 （144）
5.4 变频器在恒压供水系统中的应用 （145）
5.4.1 恒压供水系统的工作原理与控制方式 （145）
5.4.2 恒压供水系统分析 （147）
5.4.3 恒压供水系统设计 （147）
实践16 恒压供水控制系统的模拟实现 （152）
5.5 变频器在高炉卷扬机中的应用 （153）
5.5.1 高炉卷扬机的形式与控制要求 （153）
5.5.2 高炉卷扬机系统分析 （154）
5.5.3 高炉卷扬上料系统设计 （154）
实践17 高炉卷扬上料系统的模拟实现 （158）
5.6 变频器在冷却塔风机控制中的应用 （158）
5.6.1 风机、泵的特性与节能原理 （159）
5.6.2 风机实现变频调速的要点 （160）
5.6.3 冷却塔风机控制系统分析 （161）
5.6.4 冷却塔风机控制系统设计 （162）
实践18 冷却塔风机控制系统的模拟实现 （165）
5.7 变频器在龙门刨床控制系统中的应用 （166）
5.7.1 龙门刨床的自动化改造 （166）
5.7.2 龙门刨床主拖动系统分析 （167）
5.7.3 龙门刨床主拖动系统设计 （168）
实践19 龙门刨床控制系统的模拟实现 （170）
5.8 变频器在自动装箱生产线上的应用 （171）
5.8.1 自动化生产线系统设计要点 （172）
5.8.2 自动装箱生产线控制系统分析 （173）
5.8.3 自动装箱生产线控制系统设计 （174）
实践20 自动装箱生产线控制系统的模拟实现 （183）
习题5 （185）

第6章 变频器的选择与维护 （186）
学习目标 （186）
技能目标 （186）
6.1 变频器的选择 （187）
6.1.1 变频器的类型选择 （187）
6.1.2 变频器的容量选择 （191）
6.2 变频器外围设备的选择 （194）
6.2.1 断路器 （195）
6.2.2 接触器 （196）
6.2.3 输入交流电抗器 （196）
6.2.4 无线电噪声滤波器 （197）
6.2.5 制动电阻及制动单元 （197）
6.2.6 直流电抗器 （199）
6.2.7 输出交流电抗器 （199）
6.3 变频器的干扰及抑制 （199）
6.3.1 外部对变频器的干扰 （199）
6.3.2 变频器对外部的干扰 （200）
6.3.3 变频调速系统的抗干扰措施 （202）
6.4 变频器的维护 （206）
6.5 变频器的常见故障及处理 （208）
6.5.1 变频器常见故障及处理办法 （208）
6.5.2 MM440变频器常见故障及报警信息 （211）
习题6 （219）

第7章 S7-200 PLC的简单应用 （220）
学习目标 （220）
技能目标 （220）
7.1 PLC的基本知识 （221）
7.2 S7-200 PLC的硬件构成与性能指标 （225）
7.2.1 S7-200 CPU模块 （225）
7.2.2 S7-200 CPU的技术指标 （226）
7.2.3 CPU模块接线方式 （227）
7.3 S7-200 PLC的数据存储区及寻址方式 （228）
7.3.1 数据存储区 （228）
7.3.2 寻址方式 （231）
7.4 S7-200 PLC的基本指令 （233）
7.4.1 输入/输出指令 （233）
7.4.2 逻辑指令 （233）
7.4.3 置位、复位及边沿触发指令 （235）
7.4.4 定时器和计数器指令 （236）
7.4.5 数据比较指令 （239）
7.5 S7-200 PLC的编程工具软件 （240）
7.5.1 STEP7-Micro/WIN编程软件基本功能 （240）
7.5.2 硬件连接与基本设置 （240）
7.5.3 STEP7-Micro/WIN的基本操作 （243）
7.6 PLC的编程规则与技巧 （245）
7.6.1 S7-200 PLC 程序结构与编程规则 （245）
7.6.2 PLC的常见电路编程 （246）
习题7 （252）
参考文献 （253）