菱士达 LSD-C7000 系列变频器外部正反转控制：端子接线、参数设置与调试方法详解

一、引言

变频器（Variable Frequency Drive，简称 VFD）广泛应用于工业自动化设备中，主要用于调节交流电动机的运行速度、控制电机启动与停止，以及实现电机正转和反转等功能。

在许多工业机械设备中，操作人员并不直接使用变频器自带的操作面板控制电机，而是通过安装在设备上的外部按钮、旋钮、选择开关或控制面板，实现对电机运行状态的控制。

例如，在钻孔设备、搅拌设备、输送机械、机床、卷绕设备以及其他自动化机械中，操作人员通常需要通过外部控制面板完成以下操作：

1. 按下正转按钮，电动机向正方向运行。

2. 按下反转按钮，电动机向反方向运行。

3. 按下停止按钮，电动机停止运行。

4. 旋转速度调节旋钮，改变电动机的运行速度。

5. 在不同运行模式之间切换，满足设备的生产工艺要求。

菱士达 LINGSHIDA LSD-C7000 系列变频器具备外部数字量输入控制、模拟量频率给定、多段速控制及通信控制等功能。通过合理配置变频器参数，并正确连接外部控制端子，即可实现上述控制要求。

本文以 LINGSHIDA LSD-C7400-2.2KW-D 为典型应用对象，结合 LSD-C7000 系列变频器的控制原理，详细介绍外部正反转控制的实现方法，包括控制端子识别、参数设置、外部接线、两线式与三线式控制、模拟量调速、现场调试以及常见故障排查。

本文的相关控制方法适用于具有相应控制功能的 LSD-C7000 系列变频器。不同功率等级、硬件版本及软件版本的具体参数定义，应以对应设备的实际说明书为准。

二、设备型号及技术特点

本文所分析的设备型号为：

LINGSHIDA LSD-C7400-2.2KW-D。

根据设备铭牌，其主要技术参数如下：

该系列变频器具有以下主要功能：

1. 通过数字操作面板进行本地运行控制。

2. 通过外部数字量输入端子控制电机启动与停止。

3. 实现电动机正转和反转。

4. 通过模拟量电压或电流信号调节运行频率。

5. 通过多功能数字输入端子实现多段速控制。

6. 支持 RS485 通信控制。

7. 支持加速时间和减速时间设置。

8. 提供运行状态监控及故障保护功能。

这些功能使变频器能够直接接入不同类型的工业设备控制系统。对于简单的正反转及速度调节应用，通常不需要额外增加 PLC。

需要特别注意的是：变频器的运行命令来源与频率给定来源属于两个相对独立的参数配置项目。正确理解这两个控制通道，是完成外部控制的关键。

三、变频器外部控制系统的基本原理

一个完整的外部变频器控制系统，通常包含两个相互独立的控制通道：

3.1 运行命令控制通道

运行命令控制通道主要决定电动机是否启动，以及电动机按照哪个方向运行。

常见的控制命令包括：

• 正转（Forward / FWD）

• 反转（Reverse / REV）

• 停止（Stop）

• 故障复位（Fault Reset）

• 点动运行（Jog）

这些命令通常通过变频器的多功能数字输入端子传递。

例如，当外部正转按钮接通时，变频器接收到正转命令，随后按照设定的加速时间驱动电机运行。

当外部反转按钮接通时，变频器接收到反转命令，并按照设定的控制逻辑改变电机的运行方向。

3.2 频率给定控制通道

频率给定控制通道决定电动机以什么速度运行。

常见的频率给定方式包括：

• 通过变频器操作面板设置数字频率。

• 通过变频器面板上的电位器调速。

• 通过外部 0–10V 电压信号调速。

• 通过外部 4–20mA 电流信号调速。

• 通过 RS485 通信给定频率。

• 通过 PLC 模拟量输出给定频率。

• 通过 PID 控制自动调节频率。

例如，一台搅拌设备可以使用两个外部按钮分别控制电机正转和反转，同时使用一个外部旋钮调节电机转速。

在这种控制结构中：

• 数字量输入端子负责控制电机的运行方向。

• 模拟量输入端子负责提供电机的速度给定信号。

两者需要分别进行参数配置。

实际调试中，经常出现一种情况：变频器已经设置为外部端子启动，但电机速度仍然不能通过外部旋钮调节。

这通常是因为运行命令来源已经切换到外部端子，而频率给定来源仍然保持原来的面板设定方式。

因此，调试时必须分别检查运行命令来源和频率给定来源，不能将两者混为一谈。

四、变频器控制端子识别

在进行外部接线之前，首先需要了解变频器控制端子的功能。

LSD-C7000 系列变频器提供多功能数字量输入端子、模拟量输入端子、模拟量输出端子、继电器输出端子以及 RS485 通信端子。

4.1 数字量输入端子

该系列变频器的主要数字量输入端子包括：

根据说明书中的参数功能表，相关端子的出厂功能配置如下：

其中，S1、S2 和 SC 是实现基本外部正反转控制时需要重点关注的端子。

需要说明的是，说明书中的部分端子功能表与示例接线图在 S3～S8 的功能分配上存在差异。因此，不能仅凭端子名称或示例图判断实际功能，应以具体变频器读取到的参数值为准。

4.2 模拟量输入端子

模拟量输入端子主要用于接收外部速度给定信号。

其中：

• 10V 端子可以为外部电位器提供参考电压。

• FV 端子用于接收外部 0–10V 电压信号。

• FI 端子用于接收外部电流给定信号。

• FC 端子作为模拟量信号公共端。

10V 端子的输出电流具有规定限制，不能随意用来给其他设备供电。

五、外部正转和反转控制接线方法

5.1 正反转控制的基本原理

交流变频器通过改变输出电压的相序，实现电动机旋转方向的改变。

在正常的变频器正反转控制应用中，不需要通过安装在变频器输出端与电动机之间的普通正反转接触器来改变电机方向。

正确的方式是：通过变频器的数字量输入端子发送正转或反转命令，由变频器内部控制算法完成输出方向切换。

对于本文讨论的 LSD-C7000 控制配置：

• S1：正转命令。

• S2：反转命令。

• SC：数字量输入公共端。

外部控制开关通过相应的干接点向变频器发送控制信号。

5.2 两线式外部正反转接线

对于采用保持型正反转选择开关的设备，可以采用两线式控制方式。

基本接线关系如下：

具体工作过程如下：

正转运行：

闭合 S1 与 SC 之间的正转控制触点，同时保持 S2 与 SC 之间的反转触点断开。

变频器接收到正转命令，按照设定的加速时间驱动电动机正向运行。

停止运行：

断开正转和反转两个控制触点。

变频器失去运行命令，电动机按照设定的停止方式减速停止。

反转运行：

闭合 S2 与 SC 之间的反转控制触点，同时保持 S1 与 SC 之间的正转触点断开。

变频器接收到反转命令，驱动电动机反向运行。

5.3 正反转互锁的重要性

在正反转控制系统中，必须防止正转和反转命令同时有效。

对于 LSD-C7000 系列的两线式控制模式1，当正转和反转两个输入信号同时有效时，变频器可能产生 EF 故障。

因此，外部控制回路必须设计合理的电气互锁或机械互锁。

比较合适的方式是采用三档式正转、停止、反转选择开关：

• FORWARD：正转。

• OFF：停止。

• REVERSE：反转。

选择开关应具有可靠的机械结构，确保正转和反转两个触点不能同时闭合。

这种设计能够有效避免相互矛盾的运行命令，提高控制系统的可靠性。

六、两线式控制与三线式控制的区别

LSD-C7000 系列通过参数 Pr317 选择不同的外部端子控制模式。

正确理解两线式和三线式控制的区别，是选择外部按钮和开关的重要前提。

6.1 两线式控制

两线式控制主要采用保持型控制信号。

变频器根据数字输入端子的持续状态决定是否运行。

典型应用包括：

• 正反转保持型选择开关。

• 保持型控制开关。

• 外部自动控制继电器触点。

• PLC 继电器输出控制。

该系列说明书提供两种两线式控制模式。

Pr317 = 0：两线式电平控制模式1

其控制逻辑为：

• 正转输入有效：电机正转。

• 反转输入有效：电机反转。

• 两个输入均无效：电机停止。

• 两个输入同时有效：产生 EF 故障。

该模式适用于采用两个独立保持型正反转触点，并且具有可靠互锁的控制系统。

Pr317 = 1：两线式电平控制模式2

该模式的控制逻辑与模式1不同：

• 正转输入作为运行命令。

• 反转输入作为方向选择命令。

按照说明书的描述，当两个信号同时有效时，变频器按照反转方向运行。

这种模式与两线式模式1的逻辑不同，不能在没有理解外部控制回路的情况下随意选择。

6.2 三线式控制

三线式控制通常用于需要分别设置启动和停止按钮的设备。

与两线式保持信号控制不同，三线式控制可以通过短暂的启动脉冲建立运行状态。

LSD-C7000 系列说明书提供以下三线式控制模式：

• Pr317 = 2：三线式脉冲控制模式1。

• Pr317 = 3：三线式脉冲控制模式2。

典型三线式控制系统包括：

• 正转启动按钮。

• 反转启动按钮。

• 停止按钮。

控制电路必须保证停止命令具有适当的优先级，同时防止正转和反转命令相互冲突。

例如，操作人员按下正转按钮后，电动机启动；松开按钮后，电动机仍然保持运行状态，直到按下停止按钮。

如果需要反向运行，则通过相应的反转启动按钮发送反转命令。

需要特别注意：

瞬时按钮与保持型开关并不等同。

如果使用瞬时按钮，却采用需要持续保持输入信号的两线式控制模式，那么按钮松开后，输入信号就会消失，变频器也可能随之撤销运行命令。

因此，采用瞬时按钮的设备，应根据实际控制需求选择合适的三线式控制模式，并正确设置相应的数字量输入功能。

七、外部正反转控制相关参数设置

正确设置参数，是实现外部正反转控制的核心环节。

以下参数是 LSD-C7000 系列外部控制应用中需要重点检查的项目。

7.1 Pr006——第一运行命令来源

Pr006 用于选择变频器的第一运行命令来源。

根据说明书，其主要选项如下：

对于需要通过外部按钮控制正转和反转的设备：

建议设置：Pr006 = 1。

该设置使变频器通过外部数字量输入端子接收运行命令。

如果 Pr006 仍然设置为 0，变频器可能继续按照操作面板的运行命令进行控制，而无法按照预期响应外部按钮。

7.2 Pr301——S1 端子功能

Pr301 用于设置数字量输入端子 S1 的功能。

说明书所列的出厂功能值为：

Pr301 = 1。

功能：正转启动命令。

设置正确后，S1 可以接收外部正转启动信号。

7.3 Pr302——S2 端子功能

Pr302 用于设置数字量输入端子 S2 的功能。

说明书所列的出厂功能值为：

Pr302 = 2。

功能：反转启动命令。

设置正确后，S2 可以接收外部反转启动信号。

7.4 Pr317——外部端子控制模式

Pr317 用于选择数字量输入端子的控制逻辑。

对于采用保持型正反转选择开关的设备，可以优先考虑：

Pr317 = 0。

对于采用瞬时启动按钮和独立停止按钮的设备，则需要根据实际接线选择合适的三线式控制模式。

7.5 Pr004——第一频率给定来源

Pr004 用于选择变频器的第一频率给定来源。

根据说明书，其相关选项如下：

如果设备使用外部 0–10V 电位器调节电机速度：

建议设置：Pr004 = 2。

如果设备使用变频器操作面板调速，则应选择相应的面板频率给定方式。

必须保证频率给定方式与实际接线相匹配。

八、外部电位器调速接线方法

在许多工业机械设备中，操作人员需要通过安装在设备控制面板上的旋钮调节电动机速度。

LSD-C7000 系列可以通过 0–10V 模拟量输入实现这种功能。

8.1 电位器选型

常见的外部调速电位器规格如下：

• 电阻值：10 kΩ。

• 类型：三端旋转电位器。

• 输出信号：可调模拟电压。

• 参考电源：变频器 +10V 端子。

8.2 电位器接线

电位器三个端子的接线关系如下：

变频器通过 10V 端子向电位器提供参考电压。

当操作人员旋转电位器时，中间滑动端输出的电压发生变化，FV 端子接收到不同的模拟电压信号。

变频器根据该电压信号计算对应的频率给定值。

例如，当设置的频率对应范围为 0–50Hz 时，理论上可以形成以下对应关系：

以上数据以 0–10V 线性对应 0–50Hz 为前提，实际运行结果还受到模拟量增益、偏置以及频率上下限等参数的影响。

8.3 模拟量输入校准

如果电位器旋转后，变频器频率显示没有按照预期变化，应检查模拟量输入配置。

重点检查 Pr202–Pr213 参数组中的相关模拟量输入设置。

主要检查内容包括：

1. 是否选择 FV 作为频率给定来源。

2. FV 模拟量输入范围是否正确。

3. 模拟量输入增益是否合适。

4. 模拟量输入偏置是否正确。

5. 最高频率和最低频率限制是否影响实际给定值。

同时还需要检查模拟量公共端 FC 是否正确连接。

如果模拟量信号电缆过长、屏蔽接地不合理，或者与变频器输出动力电缆并行敷设，也可能导致频率给定信号受到干扰，出现频率波动或调速不稳定的问题。

九、现场调试与运行测试流程

完成接线和参数设置后，不应立即投入正常生产，而应按照一定的顺序进行调试。

第一步：检查电气接线

在变频器上电之前，检查以下项目：

• 三相电源是否正确连接至 R、S、T 输入端子。

• 电动机是否正确连接至 U、V、W 输出端子。

• 保护接地是否可靠。

• S1、S2、SC 控制线路是否正确。

• 外部电位器接线是否正确。

• 控制端子是否存在松动或裸露导线。

• 高压动力线路与低压控制线路是否存在错误连接。

特别注意：不能将 220V 或 380V 交流电源直接接入 S1、S2、SC 等低压控制端子。

第二步：核对电动机铭牌参数

检查电动机铭牌上的以下参数：

• 额定电压。

• 额定电流。

• 额定频率。

• 额定转速。

• 额定功率。

变频器内部与电机相关的参数应根据实际电动机铭牌进行设置。

不能因为变频器铭牌标注的最高输出频率为 400Hz，就认为所连接的普通电动机可以长期运行在 400Hz。

实际运行频率必须符合电动机的电气和机械允许范围。

第三步：设置运行命令来源

设置：

Pr006 = 1。

使变频器进入外部端子运行控制模式。

第四步：检查数字量输入功能

检查：

• Pr301 = 1。

• Pr302 = 2。

确认 S1 对应正转启动，S2 对应反转启动。

第五步：设置端子控制模式

对于保持型正反转选择开关：

Pr317 = 0。

如果使用瞬时启动按钮，则应选择相应的三线式控制模式，并配置对应的启动与停止输入功能。

第六步：设置频率给定方式

如果使用外部 0–10V 电位器：

Pr004 = 2。

同时检查 10V、FV、FC 三个端子的接线。

第七步：测试正转运行

首先将频率给定设置在较低范围。

接通外部正转命令，检查：

• 变频器是否接收到启动信号。

• RUN 运行指示灯是否点亮。

• 电动机是否平稳启动。

• 电动机实际旋转方向是否正确。

• 调节电位器时，运行频率是否随之变化。

第八步：测试停止功能

撤销正转命令。

观察电动机是否按照变频器设定的减速方式逐渐停止。

第九步：测试反转运行

确认电动机已经停止后，再接通外部反转命令。

检查电动机是否按照预期方向运行。

对于惯量较大的设备，必须合理设置加速时间和减速时间。

如果电动机在高速运行过程中频繁切换正反转，可能产生较大的电流冲击、直流母线过电压以及机械冲击。

第十步：完成综合功能测试

建议按照以下测试项目逐项确认：

只有所有测试项目均符合预期，才能将设备恢复至正常生产状态。

十、常见故障及排查方法

10.1 外部按钮无法启动变频器

可能原因：

1. Pr006 仍然设置为操作面板控制。

2. S1 或 S2 没有接收到正确的控制信号。

3. SC 公共端接线不正确。

4. 数字量输入端子的功能已经被修改。

5. 变频器处于故障状态。

6. 外部停止回路或安全联锁回路没有释放。

排查方法：

• 检查 Pr006 是否设置为 1。

• 检查 Pr301 和 Pr302 的实际设置。

• 使用适当的测量工具或变频器监控功能检查数字量输入状态。

• 检查外部按钮和开关触点。

• 确认急停及其他外部联锁条件已经满足。

10.2 正转正常，但反转无法运行

可能原因：

• S2 端子接线错误。

• Pr302 没有设置为反转功能。

• 外部反转开关损坏。

• 端子控制模式与实际接线不匹配。

• 设备自身的机械或电气联锁禁止反向运行。

排查方法：

1. 检查 Pr302 是否设置为 2。

2. 检查反转控制触点是否正常。

3. 检查操作反转按钮时，S2 输入状态是否发生变化。

4. 确认 Pr317 控制模式是否正确。

5. 检查电动机及机械设备是否允许反向运行。

10.3 变频器出现 EF 故障

在两线式控制模式1下，说明书规定正转和反转两个命令同时有效时可能触发 EF 故障。

可能原因包括：

• 外部正反转开关接线错误。

• 正反转两个触点同时闭合。

• 选择开关触点损坏。

• 数字量输入功能设置错误。

• 控制线路绝缘损坏或存在异常导通。

处理方法：

• 检查正反转互锁电路。

• 分别检查 S1 和 S2 的输入状态。

• 核对 Pr317 参数。

• 检查数字量输入端子是否存在意外触发信号。

不能只通过反复复位来处理故障，而应首先查明触发原因。

10.4 电动机可以运行，但外部电位器不能调速

可能原因：

• Pr004 没有设置为 FV 模拟量输入。

• FV 和 FC 接线错误。

• 电位器中间滑动端接错。

• 电位器内部电阻损坏。

• 模拟量输入增益或偏置设置不正确。

• 变频器频率上下限限制了实际输出。

排查方法：

1. 确认 Pr004 = 2。

2. 测量 FV 与 FC 之间的电压。

3. 旋转电位器，观察输入电压是否变化。

4. 检查 Pr202–Pr213 模拟量输入相关参数。

5. 检查频率上限和下限设置。

10.5 电动机旋转方向与设备要求相反

可能原因：

• 正转和反转命令分配错误。

• 外部选择开关接线颠倒。

• 电动机输出相序与设备要求不一致。

首先应检查控制命令和数字量输入参数。

如果确实需要通过调整电动机输出相序改变实际旋转方向，必须先彻底切断变频器电源，确认直流母线电容已经放电，并按照设备制造商规定的接线程序进行操作。

严禁在变频器运行期间切换或拆接 U、V、W 电动机输出线路。

10.6 松开启动按钮后，电动机立即停止

这种情况通常发生在使用瞬时按钮，却采用了不匹配的两线式保持信号控制模式时。

两线式控制要求运行命令在电动机运行期间持续有效。

当操作人员松开按钮后，数字量输入信号恢复无效状态，变频器随之撤销运行命令。

解决方法：

根据实际控制需求改用合适的三线式脉冲控制模式，并正确配置正转启动、反转启动及停止输入功能。

十一、外部正反转控制的安全注意事项

外部正反转控制不仅需要满足基本的电气控制要求，还必须充分考虑设备运行过程中的机械安全和电气安全。

11.1 不得在变频器运行期间切换电动机输出线路

不要在变频器 U、V、W 输出端与电动机之间安装普通正反转接触器，并在变频器输出运行期间切换其触点。

这种操作可能产生严重的电气冲击，损坏变频器功率模块。

正确方式是通过变频器内部控制功能和数字量输入端子实现正反转。

11.2 必须设置正反转互锁

外部控制回路必须防止正转和反转两个命令同时有效。

建议使用具有机械互锁功能的正反转选择开关，或者设计可靠的电气互锁控制回路。

11.3 急停功能不能仅依赖普通数字量输入

普通变频器停止命令并不等同于经过安全认证的紧急停止功能。

设备的急停系统应根据机械设备风险评估和适用的安全标准进行设计。

如果具体变频器没有经过确认的安全转矩关闭（STO）功能，应使用适当的外部安全元件构建符合要求的安全回路。

11.4 合理设置电动机减速时间

当电动机从一个运行方向切换至另一个运行方向时，变频器必须处理电动机原有的旋转动能。

对于惯量较大的机械设备，应根据负载特性合理选择减速时间及制动方式。

过于频繁或过于突然的正反转切换，可能导致：

• 电动机电流过大。

• 直流母线过电压。

• 机械冲击。

• 联轴器或减速机损坏。

• 设备发生意外运动。

11.5 严格执行电气隔离要求

在进行接线或维修之前，应：

1. 断开变频器主电源。

2. 等待直流母线电容充分放电。

3. 使用合适的测量仪器检测直流母线电压。

4. 确认不存在危险电压。

5. 完成确认后再进行接线操作。

不能仅凭变频器显示屏已经熄灭，就判断内部电容已经完全放电。

十二、总结

LINGSHIDA LSD-C7000 系列变频器具备外部正转、反转及模拟量调速所需的基本控制功能。

实现外部控制的关键，在于正确理解运行命令来源与频率给定来源之间的区别，并根据实际控制设备选择合适的端子功能和控制模式。

对于采用保持型正反转选择开关的基本控制系统，可以将以下参数作为初步配置参考：

在接线方面，S1、S2、SC 用于外部正反转控制，10V、FV、FC 则可以用于三线式电位器调速。

如果设备采用瞬时启动按钮和独立停止按钮，则应选择适当的三线式控制模式，而不能简单地套用两线式控制参数。

实际调试时，应按照端子识别、参数核对、输入信号检查、低频正转测试、停止测试和低频反转测试的顺序进行。

只有在确认控制逻辑、接线方式和安全联锁均正确后，才能将设备投入正常生产。

通过合理的参数配置和规范的外部接线，LSD-C7000 系列变频器可以在不额外增加 PLC 的情况下，实现基本的电动机正反转和外部速度调节功能。这种控制方案结构简单、实施方便，适用于多种常见工业机械设备。