變頻器與伺服應(yīng)用

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)：以項(xiàng)目為主線，以工作任務(wù)為引導(dǎo)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)。

產(chǎn)教融合：高校和企業(yè)合作開(kāi)發(fā)，選用崗位實(shí)際工作內(nèi)容，緊跟技術(shù)前沿。

思政融合：融入“知識(shí)、技能、價(jià)值觀”多元目標(biāo)，突出立德樹(shù)人理念。

變頻器的主要目標(biāo)是為交流電動(dòng)機(jī)提供速度和轉(zhuǎn)矩控制，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以精確控制角位移量和速度，交流伺服系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更精確的位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制。變頻器、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)在智能制造領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。黨的二十大報(bào)告要求“促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合”，這就需要充分發(fā)揮我國(guó)實(shí)體經(jīng)濟(jì)特別是制造業(yè)的比較優(yōu)勢(shì)，高質(zhì)量推進(jìn)智能化改造、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。“智改數(shù)轉(zhuǎn)”促進(jìn)了技術(shù)的進(jìn)步和企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，也催生了制造業(yè)對(duì)掌握變頻器與伺服技術(shù)應(yīng)用的新型技術(shù)技能型人才的大量需求，熟練掌握其應(yīng)用是“智改數(shù)轉(zhuǎn)”工程師一項(xiàng)必不可少的技能。

本書(shū)聯(lián)合企業(yè)專家共同編寫(xiě)，采取項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式，將變頻器與伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝、調(diào)試與檢修崗位工作內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)內(nèi)容，構(gòu)建工作手冊(cè)式新形態(tài)教材，充分融入企業(yè)工作規(guī)范與技術(shù)要求，具有工作手冊(cè)和教材的共同特征，既體現(xiàn)了“做中學(xué)”的職業(yè)教育教學(xué)特征，又具備了簡(jiǎn)明易懂的手冊(cè)式操作流程。

本書(shū)有7個(gè)項(xiàng)目，共33個(gè)任務(wù)，項(xiàng)目和任務(wù)精心策劃，以當(dāng)前市場(chǎng)主流的西門(mén)子SINAMICS G120和SINAMICS V20系列變頻器、匯川技術(shù)IS620F系列交流伺服驅(qū)動(dòng)器、雷賽智能DM542步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用為主線，以典型工作任務(wù)為載體，參考了大量企業(yè)設(shè)備工作手冊(cè)。項(xiàng)目一～項(xiàng)目四主要介紹G120系列變頻器的應(yīng)用；項(xiàng)目五主要介紹V20系列變頻器的應(yīng)用；項(xiàng)目六主要介紹IS620F系列交流伺服驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用；項(xiàng)目七主要介紹DM542步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用。

本書(shū)著重體現(xiàn)“以能力培養(yǎng)為中心，以理論知識(shí)為支撐”的指導(dǎo)思想，在內(nèi)容組織和安排上具有如下特點(diǎn)。

（1）基于立德樹(shù)人，將“知識(shí)、技能、價(jià)值觀”多元目標(biāo)有機(jī)融入教學(xué)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)項(xiàng)目化教材的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

（2）內(nèi)容與模式創(chuàng)新，學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇和編排實(shí)現(xiàn)了由純知識(shí)體系向以項(xiàng)目任務(wù)為導(dǎo)向的工作手冊(cè)式新形態(tài)的轉(zhuǎn)變。

（3）突出現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，借鑒國(guó)內(nèi)外職業(yè)教育先進(jìn)的教學(xué)理念，項(xiàng)目任務(wù)的載體模擬現(xiàn)實(shí)工作場(chǎng)所的真實(shí)設(shè)備。

（4）產(chǎn)教融合度高，學(xué)習(xí)內(nèi)容來(lái)自真實(shí)崗位工作內(nèi)容，通過(guò)大量的圖表引導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)。

本書(shū)為南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院和南京康尼電氣技術(shù)有限公司的校企合作教材，旨在讓學(xué)生采用工程師的思維學(xué)習(xí)和掌握變頻調(diào)速與伺服驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用。在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，編者參考并引用了西門(mén)子（中國(guó)）有限公司、深圳市匯川技術(shù)股份有限公司和深圳市雷賽智能控制股份有限公司的技術(shù)資料和部分案例；南京康尼電氣技術(shù)有限公司提供工藝流程、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和崗位職責(zé)等方面的技術(shù)支持，以及典型的生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)素材等教材元素，本書(shū)案例依托的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)也由該公司提供；學(xué)校編寫(xiě)人員負(fù)責(zé)按照教學(xué)規(guī)律對(duì)工藝流程、案例、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和崗位職責(zé)等技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)換、編排和編寫(xiě)，在此一并表示感謝。

本書(shū)由南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院陳剛、葉云飛老師任主編，南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院汪俊、柳笛老師以及南京康尼電氣技術(shù)有限公司馬濤高工任副主編，南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院余紅梅、王毅、周靜、劉斌濤等老師參加了編寫(xiě)，武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院朱志偉教授擔(dān)任主審。

由于編者水平有限，書(shū)中難免存在不足之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

項(xiàng)目一 G120變頻器的認(rèn)識(shí)與接線 1
任務(wù)一 變頻器的認(rèn)識(shí) 1
一、變頻器的起源 1
二、變頻器功能探究 2
三、常用變頻器的基本結(jié)構(gòu) 3
四、交-直-交變頻器主電路分析 4
任務(wù)二 G120變頻器的認(rèn)識(shí) 5
一、SINAMICS變頻器產(chǎn)品的認(rèn)識(shí) 5
二、G120系列變頻器 6
三、G120內(nèi)置式變頻器 6
四、緊湊型變頻器G120C 8
任務(wù)三 G120變頻器接線端子的連接 10
一、連接電源和電動(dòng)機(jī) 10
二、控制單元接口 11
三、控制單元典型接線 13
四、控制單元的端子排布線示例 15
項(xiàng)目小結(jié) 16
項(xiàng)目二 G120變頻器面板的控制與參數(shù)的應(yīng)用 17
任務(wù)一 BOP-2的基本操作 17
一、BOP-2的認(rèn)識(shí) 17
二、菜單功能的操作 19
三、出廠設(shè)定值的恢復(fù) 20
四、變頻器參數(shù)的傳遞 21
任務(wù)二 BOP-2參數(shù)的預(yù)置與調(diào)試 23
一、變頻器參數(shù)的認(rèn)識(shí) 23
二、BOP-2參數(shù)的修改 24
三、BOP-2運(yùn)行電動(dòng)機(jī) 25
四、快速調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī) 26
任務(wù)三 變頻器中的信號(hào)互聯(lián) 28
一、信號(hào)互聯(lián)的認(rèn)識(shí) 28
二、BICO功能示例 29
三、應(yīng)用案例實(shí)施 29
項(xiàng)目小結(jié) 31
項(xiàng)目三 G120變頻器外部端子的連接與控制 32
任務(wù)一 變頻器接口的出廠設(shè)置和預(yù)設(shè)置 32
一、CU240E-2接口的出廠設(shè)置 32
二、CU240E-2接口的默認(rèn)設(shè)置 34
三、控制單元預(yù)設(shè)置功能介紹 34
任務(wù)二 數(shù)字量輸入、輸出的功能調(diào)整 47
一、輸入、輸出端口內(nèi)部接線認(rèn)識(shí) 47
二、數(shù)字量輸入功能調(diào)整 48
三、數(shù)字量輸出功能調(diào)整 49
任務(wù)三 模擬量輸入、輸出功能應(yīng)用 50
一、模擬量輸入功能選擇 51
二、模擬量輸出功能修改 53
三、模擬量輸入用作數(shù)字量輸入 55
四、I/O端子模擬量控制轉(zhuǎn)速 56
任務(wù)四 設(shè)定值源和指令源的選擇 57
一、模擬量輸入設(shè)為設(shè)定值源 59
二、現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)為設(shè)定值源 59
三、電動(dòng)電位器設(shè)為設(shè)定值源 60
四、固定轉(zhuǎn)速設(shè)為設(shè)定值源 61
五、指令源的選擇 62
六、主要參數(shù)設(shè)置 62
任務(wù)五 雙線制和三線制電動(dòng)機(jī)控制 63
一、雙線制和三線制的定義 63
二、雙線制控制方法1 64
三、雙線制控制方法2 65
四、雙線制控制方法3 66
五、雙線制控制方法的區(qū)別 67
六、三線制控制方法1 67
七、三線制控制方法2 69
任務(wù)六 停車與抱閘的實(shí)現(xiàn) 70
一、停車控制 70
二、抱閘控制 71
任務(wù)七 啟動(dòng)與再啟動(dòng) 73
一、自動(dòng)再啟動(dòng) 73
二、捕捉再啟動(dòng) 74
三、制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻的使用 75
任務(wù)八 閉環(huán)PID控制 76
一、PID控制的認(rèn)識(shí) 76
二、PID控制參數(shù)設(shè)置 77
三、PID工藝控制器的自動(dòng)優(yōu)化 78
四、應(yīng)用示例 80
項(xiàng)目小結(jié) 81
項(xiàng)目四 G120變頻器現(xiàn)場(chǎng)總線控制 82
任務(wù)一 G120變頻器的PROFINET通信控制 82
一、PROFINET現(xiàn)場(chǎng)總線的認(rèn)識(shí) 82
二、數(shù)據(jù)交換和參數(shù)訪問(wèn) 83
三、報(bào)文結(jié)構(gòu) 84
任務(wù)二 G120變頻器的PROFINET PZD通信控制 86
一、控制字和狀態(tài)字的使用 86
二、PROFINET PZD通信準(zhǔn)備 88
三、硬件組態(tài) 89
四、G120的配置 91
五、電動(dòng)機(jī)參數(shù)的配置 94
六、電動(dòng)機(jī)的啟停及監(jiān)控 100
七、PLC編程 101
任務(wù)三 G120的PKW通道讀寫(xiě)變頻器參數(shù) 102
一、PKW通信工作模式 103
二、S7-1200系統(tǒng)通信組態(tài) 106
三、使用實(shí)例 108
任務(wù)四 G120的非周期通信讀寫(xiě)參數(shù) 109
一、非周期通信的認(rèn)識(shí) 109
二、S7-1200組態(tài) 113
三、多個(gè)參數(shù)值的讀取與修改 116
項(xiàng)目小結(jié) 119
項(xiàng)目五 V20變頻器的應(yīng)用 120
任務(wù)一 V20變頻器的認(rèn)知與接線 120
一、V20變頻器的特點(diǎn) 120
二、V20變頻器的類型 121
三、主電路端子的認(rèn)識(shí) 122
四、控制電路端子接線 124
任務(wù)二 V20變頻器的面板操作 126
一、BOP的認(rèn)識(shí) 126
二、變頻器的菜單操作 128
三、出廠默認(rèn)設(shè)置恢復(fù) 130
任務(wù)三 V20變頻器的快速調(diào)試 130
一、“設(shè)置”菜單操作 130
二、電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)設(shè)置 131
任務(wù)四 V20變頻器的連接宏選擇 132
一、連接宏的功能 132
二、連接宏設(shè)置前的操作 133
三、連接宏接線和默認(rèn)參數(shù)的使用 134
四、連接宏參數(shù)設(shè)置 143
任務(wù)五 應(yīng)用宏設(shè)置 145
一、應(yīng)用宏的參數(shù)設(shè)置 145
二、應(yīng)用宏的功能與設(shè)置 145
三、應(yīng)用場(chǎng)景與參數(shù) 146
四、其他常用參數(shù)設(shè)置 147
五、恢復(fù)默認(rèn)設(shè)置 148
任務(wù)六 V20變頻器的Modbus RTU通信驅(qū)動(dòng)控制 148
一、Modbus通信協(xié)議的認(rèn)識(shí) 148
二、任務(wù)準(zhǔn)備 149
三、V20變頻器設(shè)置 150
四、S7-1200編程 153
任務(wù)七 V20變頻器的USS通信驅(qū)動(dòng)控制 156
一、通信協(xié)議的認(rèn)識(shí) 157
二、通信準(zhǔn)備 157
三、V20變頻器設(shè)置 158
四、通過(guò)USS通信實(shí)現(xiàn)V20的啟停調(diào)速 160
項(xiàng)目小結(jié) 164
項(xiàng)目六 交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用 165
任務(wù)一 交流伺服電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制 165
一、IS620F系列交流伺服驅(qū)動(dòng)器的認(rèn)識(shí) 165
二、面板顯示操作 166
三、DIDO功能的認(rèn)識(shí) 168
四、交流伺服電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的點(diǎn)動(dòng)控制 169
任務(wù)二 IS620F系列交流伺服驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)配線 170
一、電源配線 170
二、交流伺服驅(qū)動(dòng)器引腳的功能 171
三、數(shù)字量輸入/輸出電路接線 173
四、編碼器分頻輸出信號(hào) 174
五、交流伺服電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器型號(hào)說(shuō)明 176
六、系統(tǒng)配線 177
任務(wù)三 IS620F PROFINET通信協(xié)議的使用 178
一、IS620F支持的報(bào)文 179
二、報(bào)文I/O數(shù)據(jù)信號(hào) 180
三、部分控制字和狀態(tài)字 181
任務(wù)四 電子齒輪比的設(shè)定 184
一、轉(zhuǎn)換因子設(shè)置 184
二、相關(guān)功能碼的選用 186
三、電子齒輪比的計(jì)算 187
四、電子齒輪比設(shè)定示例 188
任務(wù)五 IS620F-RT交流伺服組態(tài)和工藝配置 189
一、任務(wù)準(zhǔn)備 189
二、項(xiàng)目配置 190
三、工藝對(duì)象的創(chuàng)建及編程 195
任務(wù)六 交流伺服系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制編程 202
一、輸入、輸出變量的功能及定義 202
二、交流伺服運(yùn)動(dòng)控制功能塊的創(chuàng)建 203
三、主要控制指令的使用 204
四、運(yùn)動(dòng)控制程序的實(shí)現(xiàn) 211
項(xiàng)目小結(jié) 213
項(xiàng)目七 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用 214
任務(wù)一 DM542步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集成 214
一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的認(rèn)識(shí) 214
二、DM542步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的認(rèn)識(shí) 215
三、電流、細(xì)分撥碼開(kāi)關(guān)的設(shè)定和參數(shù)自整定 218
四、DM542步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)典型接線 219
五、保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)和常見(jiàn)問(wèn)題的處理 220
任務(wù)二 DM542步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組態(tài)和運(yùn)動(dòng)控制編程 221
一、輸入、輸出變量的功能及定義 221
二、撥碼開(kāi)關(guān)的設(shè)定 221
三、設(shè)備組態(tài) 222
四、軸調(diào)試 226
五、控制指令的應(yīng)用及系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制編程 227
項(xiàng)目小結(jié) 230
附錄 231
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