【導讀】幾乎每個變頻器 (VFD) 都包含一組指定具有模擬和數(shù)字 I/O 功能的螺絲端子或針頭。即使在當今先進的網(wǎng)絡功能世界中，許多變頻器，尤其是在較小或較遠的應用中調(diào)試的變頻器，都依賴于數(shù)字輸入設備來驅(qū)動操作。
幾乎每個變頻器 (VFD) 都包含一組指定具有模擬和數(shù)字 I/O 功能的螺絲端子或針頭。即使在當今先進的網(wǎng)絡功能世界中，許多變頻器，尤其是在較小或較遠的應用中調(diào)試的變頻器，都依賴于數(shù)字輸入設備來驅(qū)動操作。
通常，數(shù)字輸入是通用 I/O，而不是具有專門列出的功能（如啟動和停止）。但為了將這些功能分配給信號，我們依賴可編程參數(shù)。在這里，我們探討了一些常見的數(shù)字輸入接線控制方案，并解釋了如何連接和排除接線故障。
VFD 上的數(shù)字 I/O 終端
首先，讓我們介紹一下這些控制信號接頭的基本原理。并非每個螺絲端子或引腳都被指定為數(shù)字輸入——許多 VFD僅有 2-4 個數(shù)字輸入。其余端子提供電壓和公共參考，以連接數(shù)字和模擬設備。
例如，Rockwell VFD Powerflex 523 是一個常見的現(xiàn)代示例，與大多數(shù)其他 Rockwell VFD 相似。在此型號中，I/O 端子塊包含可編程繼電器、數(shù)字輸入和模擬/通信信號。端子 01-06 和 11 上的數(shù)字信號對我們今天來說是重要的。
Rockwell PowerFlex 523 I/O 接線端子示例
圖 1. Rockwell PowerFlex 523 I/O 接線端子示例。圖片（修改版）由Rockwell Automation提供
根據(jù)列出的功能，端子 02、03、05 和 06 均顯示“DigIn TermBlk xx”，這意味著它們是數(shù)字輸入并且可以進行編程。默認情況下，它們確實具有一些標準功能，但調(diào)試后，這些功能可能不再是默認功能。
另外兩個端子對于理解大接線圖非常重要。端子 04 是接地的公共回路。如果數(shù)字輸入端子為開關提供電壓（源極），則必須將開關連接到端子 04 以完成接地回路 。另一方面，如果開關連接到端子 11，為其提供 24 伏電壓，則數(shù)字輸入端子將電路接地（吸收）。這就是這些 VFD 提供開關以在功能之間切換的原因。
如果此供應和吸收術語令人困惑，我們建議您并閱讀我們的電子書，其中為控制工程師解釋了這些術語。
2 線啟停電路接線
2 線電路用于通過一個信號運行某個功能，如果移除該信號，該功能將停止。這與啟動/停止鎖存功能不同，后者稱為 3 線電路，稍后將進行探討。
在 VFD 中，這種 2 線功能有兩種形式：單向和雙向。由于 VFD 可以輕松驅(qū)動正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電機，因此我們可以選擇使用一個輸入來驅(qū)動正轉(zhuǎn)或使用一個輸入來驅(qū)動反轉(zhuǎn)。，我們可以有兩個輸入來選擇正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。所有這些都是瞬時輸入（如點動功能），被視為 2 線。
雖然具體端子因型號而異，但基本接線概念是相同的。對于 2 線正向控制，單個數(shù)字輸入設備連接到其中一個數(shù)字輸入，通常是的 I/O 端子之一。
對于 2 線反向控制，單個數(shù)字設備連接到相同的輸入或另一個輸入。它可能看起來與 2 線正向控制完全相同。不同之處在于設置參數(shù)值以在給出運行命令時選擇運動方向。
對于終的雙向 2 線控制，我們必須使用兩個不同的數(shù)字輸入設備，連接到驅(qū)動單元上的兩個數(shù)字輸入。與之前一樣，參數(shù)控制操作方法以及電線的放置位置。
2 線控制示例
作為此控制的一個例子，讓我們來看看 Control Techniques 的 Commander S100 驅(qū)動器。此驅(qū)動器有 5 個數(shù)字輸入，每個輸入都有一個特定于因素的默認功能。下圖 2 顯示了默認配置。連接到 Dig Ins 2 和 3 的數(shù)字設備將允許 2 線雙向控制。
Control Techniques 的 Commander S100 I/O
圖 2. Control Techniques 的 Commander S100 I/O。圖片（修改版）由Control Techniques提供
許多 VFD（包括上述變頻器）還需要向“啟用”或“停止”輸入發(fā)送恒定信號，該輸入必須接收持續(xù)的活動控制信號，否則驅(qū)動器將停止，從而提供超越數(shù)字輸入的安全性。
ABB 的下一個示例顯示了默認的數(shù)字輸入分配，其中個輸入用作啟動/運行輸入，第二個輸入用作方向控制。
ABB ACS150 VFD 的默認數(shù)字輸入分配
圖 3. ABB ACS150 VFD 的默認數(shù)字輸入分配。圖片（已修改）由ABB提供
何時使用兩線控制？
當 VFD 應用于使用基本正向和反向的簡單情況時，此方案很方便。在基本的層面上，輸入可以是控制面板上的選擇器開關，也可以是傳感器，甚至是可能沒有現(xiàn)代通信信號的外部控制器。我已成功以這種方式將 VFD 連接到?jīng)]有網(wǎng)絡功能的微型 PLC（如Allen-Bradley MicroLogix）。
三線啟停電路接線
在討論了 2 線控制之后，這種 3 線策略非常相似。除了 3 線之外，該方案還源自一種稱為“鎖存”或“密封”的常見電路。為方便鎖存控制，提供了啟動和停止按鈕 - 信號不需要持續(xù)，例如 2 線。
對于 3 線單向控制，常閉“停止”信號連接到啟用/停止數(shù)字輸入。第二個設備連接到下一個數(shù)字輸入，用作“啟動”信號。它們的操作方式與發(fā)音完全相同 - 按“啟動”啟動，按“停止”停止。
3 線雙向控制非常相似，但增加了一個切換信號來在前進和后退方向之間進行選擇。
3 線控制示例
下圖說明了如何使用 Omron MX2 VFD 進行 3 線控制。在此驅(qū)動器中，有七個可編程數(shù)字輸入，標記為 S1-S7。選擇任意三個輸入，并使用參數(shù) C001-C007 為這些輸入分配 STA（啟動）、STP（停止）和 F/R（方向）。請注意，STP 輸入必須具有持續(xù)的控制信號，否則驅(qū)動器將停止。
Omron MX2 VFD 3 線輸入和參數(shù)
圖 4. Omron MX2 VFD 3 線輸入和參數(shù)。圖片（修改版）由Omron Automation提供
何時使用三線控制？
這種方案在應用上也非常類似于 2 線控制。但是，鎖存功能的主要區(qū)別在于允許使用短脈沖來激活和停止驅(qū)動器。也許必須觸發(fā)開關或傳感器才能啟動傳送帶，直到單獨的輸入觸發(fā)停止。當無法使用網(wǎng)絡信號時，這是 3 線控制的理想選擇。
VFD 幾乎可以用于所有工業(yè)感應電動機驅(qū)動場景。
圖 5. VFD 幾乎可用于所有工業(yè)感應電動機驅(qū)動場景。
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