变频器与伺服应用

中国水利水电出版社

【作者】陈刚叶云飞

【I S B N 】978-7-5226-2701-4

【责任编辑】张玉玲

【适用读者群】本专通用

【出版时间】2025-02-25

【开本】16开

【装帧信息】平装（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【页数】248

【千字数】397

【印张】15.5

【定价】￥49

【丛书】

【备注信息】

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本书以当前驱动市场主流的西门子SINAMICS G120和SINAMICS V20系列变频器、汇川技术IS620F系列交流伺服驱动器、雷赛智能DM542步进驱动器的应用为主线，以典型工作任务为载体，参考了大量企业工作手册。本书包括G120变频器的认识与接线、G120变频器面板的控制与参数的应用、G120变频器外部端子的连接与控制、G120变频器现场总线控制、V20变频器的应用、交流伺服系统的应用、步进驱动系统的应用7个项目，共设计了33个任务。

本书是融入了企业工作手册相关要求的新形态教材，具有工作手册和教材的共同特征，既满足学生在工作现场学习的需要，体现“做中学”的职业院校教学特征，又提供了简明易懂的现场工作指导信息，同时按照技术技能人才的成长特点和教学规律，对学习任务进行有序排列，实现任务环节工作化，便于教学的实施。

本书可作为应用本科、职业院校的工业机器人技术、电气自动化技术、机电一体化技术及智能控制技术等专业的教材，也可作为变频器与伺服应用的工程师，中、高级电工等人员的参考用书和培训教材。

项目驱动：以项目为主线，以工作任务为引导，精心设计教学内容与结构。

产教融合：高校和企业合作开发，选用岗位实际工作内容，紧跟技术前沿。

思政融合：融入“知识、技能、价值观”多元目标，突出立德树人理念。

变频器的主要目标是为交流电动机提供速度和转矩控制，步进驱动系统可以精确控制角位移量和速度，交流伺服系统可以实现更精确的位置控制、速度控制和转矩控制。变频器、步进驱动系统和交流伺服系统在智能制造领域有着广泛的应用。党的二十大报告要求“促进数字经济和实体经济深度融合”，这就需要充分发挥我国实体经济特别是制造业的比较优势，高质量推进智能化改造、数字化转型。“智改数转”促进了技术的进步和企业的转型升级，也催生了制造业对掌握变频器与伺服技术应用的新型技术技能型人才的大量需求，熟练掌握其应用是“智改数转”工程师一项必不可少的技能。

本书联合企业专家共同编写，采取项目导向、任务驱动模式，将变频器与伺服系统设计安装、调试与检修岗位工作内容转化为学习内容，构建工作手册式新形态教材，充分融入企业工作规范与技术要求，具有工作手册和教材的共同特征，既体现了“做中学”的职业教育教学特征，又具备了简明易懂的手册式操作流程。

本书有7个项目，共33个任务，项目和任务精心策划，以当前市场主流的西门子SINAMICS G120和SINAMICS V20系列变频器、汇川技术IS620F系列交流伺服驱动器、雷赛智能DM542步进驱动器的应用为主线，以典型工作任务为载体，参考了大量企业设备工作手册。项目一～项目四主要介绍G120系列变频器的应用；项目五主要介绍V20系列变频器的应用；项目六主要介绍IS620F系列交流伺服驱动器的应用；项目七主要介绍DM542步进驱动器的应用。

本书着重体现“以能力培养为中心，以理论知识为支撑”的指导思想，在内容组织和安排上具有如下特点。

（1）基于立德树人，将“知识、技能、价值观”多元目标有机融入教学项目，实现传统项目化教材的转型升级。

（2）内容与模式创新，学习内容的选择和编排实现了由纯知识体系向以项目任务为导向的工作手册式新形态的转变。

（3）突出现场教学，借鉴国内外职业教育先进的教学理念，项目任务的载体模拟现实工作场所的真实设备。

（4）产教融合度高，学习内容来自真实岗位工作内容，通过大量的图表引导学生完成学习目标任务。

本书为南京铁道职业技术学院和南京康尼电气技术有限公司的校企合作教材，旨在让学生采用工程师的思维学习和掌握变频调速与伺服驱动的应用。在本书的编写过程中，编者参考并引用了西门子（中国）有限公司、深圳市汇川技术股份有限公司和深圳市雷赛智能控制股份有限公司的技术资料和部分案例；南京康尼电气技术有限公司提供工艺流程、职业标准和岗位职责等方面的技术支持，以及典型的生产、现场素材等教材元素，本书案例依托的实训平台也由该公司提供；学校编写人员负责按照教学规律对工艺流程、案例、职业标准和岗位职责等技术内容进行转换、编排和编写，在此一并表示感谢。

本书由南京铁道职业技术学院陈刚、叶云飞老师任主编，南京铁道职业技术学院汪俊、柳笛老师以及南京康尼电气技术有限公司马涛高工任副主编，南京铁道职业技术学院余红梅、王毅、周静、刘斌涛等老师参加了编写，武汉铁路职业技术学院朱志伟教授担任主审。

由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。

项目一 G120变频器的认识与接线 1
任务一变频器的认识 1
一、变频器的起源 1
二、变频器功能探究 2
三、常用变频器的基本结构 3
四、交-直-交变频器主电路分析 4
任务二 G120变频器的认识 5
一、SINAMICS变频器产品的认识 5
二、G120系列变频器 6
三、G120内置式变频器 6
四、紧凑型变频器G120C 8
任务三 G120变频器接线端子的连接 10
一、连接电源和电动机 10
二、控制单元接口 11
三、控制单元典型接线 13
四、控制单元的端子排布线示例 15
项目小结 16
项目二 G120变频器面板的控制与参数的应用 17
任务一 BOP-2的基本操作 17
一、BOP-2的认识 17
二、菜单功能的操作 19
三、出厂设定值的恢复 20
四、变频器参数的传递 21
任务二 BOP-2参数的预置与调试 23
一、变频器参数的认识 23
二、BOP-2参数的修改 24
三、BOP-2运行电动机 25
四、快速调试运转电动机 26
任务三变频器中的信号互联 28
一、信号互联的认识 28
二、BICO功能示例 29
三、应用案例实施 29
项目小结 31
项目三 G120变频器外部端子的连接与控制 32
任务一变频器接口的出厂设置和预设置 32
一、CU240E-2接口的出厂设置 32
二、CU240E-2接口的默认设置 34
三、控制单元预设置功能介绍 34
任务二数字量输入、输出的功能调整 47
一、输入、输出端口内部接线认识 47
二、数字量输入功能调整 48
三、数字量输出功能调整 49
任务三模拟量输入、输出功能应用 50
一、模拟量输入功能选择 51
二、模拟量输出功能修改 53
三、模拟量输入用作数字量输入 55
四、I/O端子模拟量控制转速 56
任务四设定值源和指令源的选择 57
一、模拟量输入设为设定值源 59
二、现场总线设为设定值源 59
三、电动电位器设为设定值源 60
四、固定转速设为设定值源 61
五、指令源的选择 62
六、主要参数设置 62
任务五双线制和三线制电动机控制 63
一、双线制和三线制的定义 63
二、双线制控制方法1 64
三、双线制控制方法2 65
四、双线制控制方法3 66
五、双线制控制方法的区别 67
六、三线制控制方法1 67
七、三线制控制方法2 69
任务六停车与抱闸的实现 70
一、停车控制 70
二、抱闸控制 71
任务七启动与再启动 73
一、自动再启动 73
二、捕捉再启动 74
三、制动单元与制动电阻的使用 75
任务八闭环PID控制 76
一、PID控制的认识 76
二、PID控制参数设置 77
三、PID工艺控制器的自动优化 78
四、应用示例 80
项目小结 81
项目四 G120变频器现场总线控制 82
任务一 G120变频器的PROFINET通信控制 82
一、PROFINET现场总线的认识 82
二、数据交换和参数访问 83
三、报文结构 84
任务二 G120变频器的PROFINET PZD通信控制 86
一、控制字和状态字的使用 86
二、PROFINET PZD通信准备 88
三、硬件组态 89
四、G120的配置 91
五、电动机参数的配置 94
六、电动机的启停及监控 100
七、PLC编程 101
任务三 G120的PKW通道读写变频器参数 102
一、PKW通信工作模式 103
二、S7-1200系统通信组态 106
三、使用实例 108
任务四 G120的非周期通信读写参数 109
一、非周期通信的认识 109
二、S7-1200组态 113
三、多个参数值的读取与修改 116
项目小结 119
项目五 V20变频器的应用 120
任务一 V20变频器的认知与接线 120
一、V20变频器的特点 120
二、V20变频器的类型 121
三、主电路端子的认识 122
四、控制电路端子接线 124
任务二 V20变频器的面板操作 126
一、BOP的认识 126
二、变频器的菜单操作 128
三、出厂默认设置恢复 130
任务三 V20变频器的快速调试 130
一、“设置”菜单操作 130
二、电动机数据设置 131
任务四 V20变频器的连接宏选择 132
一、连接宏的功能 132
二、连接宏设置前的操作 133
三、连接宏接线和默认参数的使用 134
四、连接宏参数设置 143
任务五应用宏设置 145
一、应用宏的参数设置 145
二、应用宏的功能与设置 145
三、应用场景与参数 146
四、其他常用参数设置 147
五、恢复默认设置 148
任务六 V20变频器的Modbus RTU通信驱动控制 148
一、Modbus通信协议的认识 148
二、任务准备 149
三、V20变频器设置 150
四、S7-1200编程 153
任务七 V20变频器的USS通信驱动控制 156
一、通信协议的认识 157
二、通信准备 157
三、V20变频器设置 158
四、通过USS通信实现V20的启停调速 160
项目小结 164
项目六交流伺服系统的应用 165
任务一交流伺服电动机的点动控制 165
一、IS620F系列交流伺服驱动器的认识 165
二、面板显示操作 166
三、DIDO功能的认识 168
四、交流伺服电动机及驱动器的点动控制 169
任务二 IS620F系列交流伺服驱动器的系统配线 170
一、电源配线 170
二、交流伺服驱动器引脚的功能 171
三、数字量输入/输出电路接线 173
四、编码器分频输出信号 174
五、交流伺服电动机及驱动器型号说明 176
六、系统配线 177
任务三 IS620F PROFINET通信协议的使用 178
一、IS620F支持的报文 179
二、报文I/O数据信号 180
三、部分控制字和状态字 181
任务四电子齿轮比的设定 184
一、转换因子设置 184
二、相关功能码的选用 186
三、电子齿轮比的计算 187
四、电子齿轮比设定示例 188
任务五 IS620F-RT交流伺服组态和工艺配置 189
一、任务准备 189
二、项目配置 190
三、工艺对象的创建及编程 195
任务六交流伺服系统的运动控制编程 202
一、输入、输出变量的功能及定义 202
二、交流伺服运动控制功能块的创建 203
三、主要控制指令的使用 204
四、运动控制程序的实现 211
项目小结 213
项目七步进驱动系统的应用 214
任务一 DM542步进驱动系统的集成 214
一、步进电动机及步进驱动器的认识 214
二、DM542步进驱动器的认识 215
三、电流、细分拨码开关的设定和参数自整定 218
四、DM542步进驱动系统典型接线 219
五、保护功能的实现和常见问题的处理 220
任务二 DM542步进驱动系统的组态和运动控制编程 221
一、输入、输出变量的功能及定义 221
二、拨码开关的设定 221
三、设备组态 222
四、轴调试 226
五、控制指令的应用及系统运动控制编程 227
项目小结 230
附录 231
参考文献 238

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