本书以三菱变频器、西门子变频器和三菱伺服驱动器为载体，系统介绍变频器、步进驱动器和伺服驱动器的结构、工作原理、常用功能、运行与操作，PLC与变频器的通信，以及步进电机控制系统和伺服控制系统的构成与编程等。本书共5个项目，分别是三菱变频器的运行与操作、西门子变频器的运行与操作、变频器与PLC在工程中的典型应用、步进电机的应用、伺服电机的应用。本书每个任务都有详细的任务实施步骤，并配有微课视频，展示变频器、步进驱动器以及伺服驱动器在实际工程设备上的任务实施过程。

　　本书可作为职业院校电气自动化技术、机电一体化技术、智能控制技术和工业机器人技术等专业的变频器和运动控制课程的教材，也可作为相关工程技术人员的培训、自学教材，以及各类企业设备管理人员的参考书。

1.本教材拟与企业技术人员合作编写，重构任务内容，以工作过程为导向，便于实现教学做合一，适应高职的教改思路。

2.本教材以三菱最新机型FR-800和FX3U系列PLC为对象，并进一步引入新知识，如最新调试软件FR-Configurator2软件的使用、PLC与700系列变频器的综合应用、PLC的定位指令案例等，所选内容技术先进，工程典型案例详实，采用校企双元编写，满足智能制造业对先进变频及伺服技术发展的需求。

3.教材融入智能制造工程技术人员新职业岗位的技术需求，对标《运动控制系统开发与应用职业技能等级标准》以及现代电气控制系统安装调试技能大赛项目内容，将价值引领融入教材，实现岗、课、证、赛融通，最终达到知识传授、能力培养 、价值塑造的教学目标。

4.配套资源丰富，视频以实际设备为载体录制，并有智慧职教MOOC助教助学，满足职业院校线上线下混合式教学模式改革的需求。

5.教材配置项目情境条件、教学环境设置和教学方法建议，为职业院校实训室建设以及三教改革提供重要参考。

6、每个任务均配有应知应会知识测试和专业岗位技能测试题，帮助学生随时检查学习效果。

郭艳萍，1991年7月毕业于郑州工学院工业电气自动化专业，2005年10月毕业于天津大学控制理论与控制工程专业，获得工学硕士学位。现任职业院校教授，九三学社社员，国家级职业教育电气自动化技术教师教学创新团队骨干成员。从教30年来，一直专注PLC与电气传动领域的应用技术研究。主编教材10部，其中3部教材入选十三五和十四五职业教育国家规划教材，1部教材在首届全国教材建设奖评选中荣获二等奖。主持开发建设的《变频及伺服应用技术》课程入选重庆市在线开放课程。

项目1

三菱变频器的运行与操作　1

导言　1

任务1.1　认识变频器　2

任务导入　2

相关知识　2

1.1.1　变频器的产生和应用　2

1.1.2　变频调速原理　3

1.1.3　通用变频器的基本结构　5

1.1.4　变频器的分类和控制方式　7

1.1.5　三菱变频器的种类　9

任务实施　11

子任务1　变频器的安装与配置　11

子任务2　FR-700系列变频器的端子认识与接线　14

任务拓展　FR-800系列变频器的认识和接线　20

自我测评　21

任务1.2　三菱变频器的面板运行　22

任务导入　22

相关知识　22

1.2.1　三菱变频器的运行模式　22

1.2.2　三菱变频器的操作面板　24

1.2.3　与工作频率有关的参数　25

1.2.4　变频器的启动和制动功能　27

任务实施　30

子任务1　三菱变频器参数的修改与清除　31

子任务2　三菱变频器的面板操作　34

子任务3　三菱变频器的跳频运行　36

任务拓展　FR Configurator2软件的使用操作　37

自我测评　37

任务1.3　三菱变频器的外部运行　39

任务导入　39

相关知识　39

1.3.1　三菱变频器输入端子的功能　39

1.3.2　点动频率　45

1.3.3　三菱变频器输出端子的功能　45

任务实施　50

子任务1　三菱变频器的外部点动运行　50

子任务2　三菱变频器电压给定的外部运行　51

子任务3　两台变频器的联锁控制运行　53

任务拓展　三菱变频器电流给定的外部运行　54

自我测评　54

任务1.4　三菱变频器的组合运行　55

任务导入　55

相关知识　55

1.4.1　工作频率给定方式　55

1.4.2　频率给定线　56

任务实施　58

子任务1　频率给定线的预置　58

子任务2　电压给定的变频器组合运行　59

任务拓展　电流给定的变频器组合运行　61

自我测评　61

任务1.5　三菱变频器的多段速运行　63

任务导入　63

相关知识　三菱变频器多段速功能　63

任务实施　三菱变频器7段速运行　65

任务拓展　三菱变频器15段速运行　66

自我测评　66

任务1.6　三菱变频器的升降速端子运行　67

任务导入　67

相关知识　升降速端子功能　67

任务实施　69

子任务1　升降速端子实现的恒压供水控制　69

子任务2　变频器的两地控制　70

任务拓展　变频器内置PID实现的恒压供水控制　72

自我测评　72



项目2

西门子变频器的运行与操作　73

导言　73

任务2.1　西门子变频器的面板运行　74

任务导入　74

相关知识　74

2.1.1　西门子变频器的接线图　74

2.1.2　西门子变频器的运行模式　77

2.1.3　西门子变频器的操作面板　78

2.1.4　西门子变频器的快速调试　79

2.1.5　与工作频率有关的参数　82

任务实施　83

子任务1　西门子变频器的参数修改　84

子任务2　西门子变频器的面板操作　85

任务拓展　西门子变频器的启动和制动功能　87

自我测评　87

任务2.2　西门子变频器的外部运行　89

任务导入　89

相关知识　89

2.2.1　西门子变频器输入端子功能　89

2.2.2　西门子变频器输出端子功能　93

任务实施　95

子任务1　西门子变频器外部点动运行　95

子任务2　西门子变频器电压给定的外部运行　96

任务拓展　电流给定频率调节变频器的速度　98

自我测评　98

任务2.3　西门子变频器的组合与升降速端子运行　100

任务导入　100

相关知识　西门子变频器给定方式的设置　100

任务实施　101

子任务1　西门子变频器的组合运行　101

子任务2　西门子变频器的升降速端子运行　102

任务拓展　升降速端子实现的变频器同步运行控制电路　103

自我测评　104

任务2.4　西门子变频器的多段速运行　105

任务导入　105

相关知识　西门子变频器固定转速功能　105

任务实施　二进制编码选择 ON命令实现的7段速运行　106

任务拓展　直接选择实现的多段速运行　108

自我测评　108



项目３

变频器与PLC在工程中的典型　应用　109

导言　109

任务3.1　数字量变频控制系统的应用　110

任务导入　110

相关知识　110

3.1.1　PLC与变频器的数字量连接方式　110

3.1.2　PLC与变频器的模拟量连接方式　111

任务实施　112

子任务1　三菱PLC的搅拌机多段速控制　112

子任务2　三菱PLC的风机变频/工频自动切换控制　115

任务拓展　西门子PLC的风机变频/工频自动切换控制　119

自我测评　119

任务3.2　模拟量变频控制系统的应用　120

任务导入　120

相关知识　特殊适配器FX3U-3A-ADP　120

任务实施　三菱PLC的验布机无级调速控制　128

任务拓展　西门子PLC的验布机无级调速控制　132

自我测评　133

任务3.3　变频器的通信控制　134

任务导入　134

相关知识　134

3.3.1　PLC与变频器通信系统构成和连接方式　134

3.3.2　三菱变频器的专用通信指令　136

任务实施　三菱PLC与变频器的通信控制　139

任务拓展　西门子PLC与变频器的通信控制　144

自我测评　144



项目４

步进电机的应用　146

导言　146

任务4.1　步进电机的定角控制　147

任务导入　147

相关知识　147

4.1.1　步进电机　147

4.1.2　步进驱动器　150

4.1.3　三菱FX3U系列PLC的定位功能　154

4.1.4　三菱PLC的脉冲输出指令PLSY和PLSR　157

任务实施　161

子任务1　三菱PLC实现步进电机的正反转控制　161

子任务2　三菱PLC实现步进电机的调速控制　164

任务拓展　西门子PLC实现步进电机的正反转控制　165

自我测评　166

任务4.2　步进电机的定长控制　167

任务导入　167

相关知识　数据变换指令BCD和BIN　167

任务实施　168

子任务1　三菱PLC实现剪切机的定长控制　168

子任务2　三菱PLC实现双轴步进电机的定位控制　170

任务拓展　西门子PLC实现剪切机的定长控制　173

自我测评　173



项目５

伺服电机的应用　174

导言　174

任务5.1　认识伺服电机和伺服驱动器　175

任务导入　175

相关知识　176

5.1.1　伺服电机　176

5.1.2　伺服驱动器　177

5.1.3　伺服驱动器的输入/输出引脚功能　181

5.1.4　伺服驱动器的输入/输出引脚接线　190

任务实施　192

子任务1　伺服驱动器的显示操作与参数设置　192

子任务2　伺服电机的试运行　196

任务拓展　MR Configurator2软件的使用操作　198

自我测评　198

任务5.2　伺服电机的速度控制和转矩控制　200

任务导入　200

相关知识　201

5.2.1　速度控制模式　201

5.2.2　转矩控制模式　206

任务实施　208

子任务1　用按钮和开关实现伺服电机的7段速运行　208

子任务2　用PLC实现伺服电机的多段速运行　210

任务拓展　用PLC实现卷纸机的恒张力转矩控制　213

自我测评　213

任务5.3　伺服电机的位置控制　215

任务导入　215

相关知识　215

5.3.1　位置控制模式　215

5.3.2　FX3U系列PLC的定位指令　219

任务实施　225

子任务1　机械手的定位控制　225

子任务2　输送站的定位控制　230

任务拓展　认识西门子SINAMICS V90伺服驱动器　234

自我测评　234

参考文献　236