數(shù)字電位器在單片機控制變頻器中的應用

　　摘要： 提出一種采用單片機和數(shù)字電位器控制變頻器調(diào)速的方法，對變頻器的調(diào)節(jié)方法進行了分析對比，給出了實用的硬件和軟件設計。

　　關鍵詞： 數(shù)字電位器;變頻器控制;單片機

　　引言

　　變頻調(diào)速作為交流電機調(diào)速的主要手段已經(jīng)在工業(yè)領域中應用的十分廣泛，其具有的調(diào)速范圍寬、穩(wěn)速精度高、動態(tài)響應快、適用范圍廣、運行可靠等技術性能，已逐步取代直流電機調(diào)速系統(tǒng)。變頻器的控制方式主要有三種：1.通過變頻器面板操作，即通過操作面板改變頻率的輸出和其他運行參數(shù);2.在變頻器模擬量輸入端輸入0～10V或4～20mA信號,通過改變輸入模擬量的大小控制變頻器的輸出頻率;3.通過變頻器的通訊口(多為RS485)進行控制。第一種方式一般用于現(xiàn)場手動調(diào)節(jié)和參數(shù)設定，后二種方式多用于自動調(diào)節(jié)和遠程控制。工控領域中常用的PLC、DCS等控制系統(tǒng)都具有適用于變頻器接口條件的控制模塊，可以方便的實現(xiàn)變頻器的閉環(huán)自動控制，在大中型的控制系統(tǒng)中使用較為普遍。而對于一些小型實驗裝置和嵌入式控制裝置，處理器在控制變頻器之外，一般還需要處理鍵盤輸入、顯示屏、數(shù)據(jù)采集和其它過程控制等工作，這種控制要求更適合采用單片機系統(tǒng)作為控制核心，而以PLC加操作面板的形式，雖能實現(xiàn)功能但成本過高，不宜采用。

　　使用單片機控制變頻器可以選擇后二種方式，采用通訊口方式控制，其優(yōu)點是控制功能全面，通過相應的電平轉(zhuǎn)換電路適合變頻器的通訊口形式(RS484/RS232/CAN等)，就可與變頻器進行通訊，硬件簡單，二者間的連線數(shù)量少連接方便。缺點是需要了解掌握變頻器的通訊協(xié)議才能進行控制編程，軟件設計復雜。由于不同品牌的變頻器通訊接口和通訊協(xié)議各不相同，目前尚沒有統(tǒng)一的標準，只能針對一種變頻器進行開發(fā)，縮小了變頻器品種的選擇范圍，適用性受到限制。而對于模擬量輸入控制方式，則幾乎在所有的變頻器中都能支持，雖然在功能上比較單一，但可實現(xiàn)調(diào)速的主要功能，能滿足多數(shù)場合的使用要求，具有普遍性。

　　最常用的模擬量輸入調(diào)速方法是通過電位器來調(diào)節(jié)頻率，即改變模擬量輸入的電壓值，達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。采用機械式電位器雖簡單易行，但易磨損，長期使用不夠穩(wěn)定，同時還有一個最大的缺陷是只適合手動調(diào)節(jié)，不能實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。筆者采用數(shù)字電位器替代機械式電位器，在單片機的控制下，不但能進行簡單的手動變頻調(diào)速，還能根據(jù)控制要求實現(xiàn)PID閉環(huán)自動控制，不失為一種功能全面的單片機控制變頻器的好方法。

　　數(shù)字電位器

　　筆者采用美國Xicor公司的X9221雙E2POT非易失性數(shù)控電位器，電阻陣列端電壓