工业变频器智能控制技术：Goodrive27系列虚拟端子功能实现指南

虚拟端子技术概述

在工业自动化系统中，变频器的控制逻辑复杂度日益提升。英威腾Goodrive27系列变频器创新的虚拟端子技术（功能码P05.12），通过软件定义方式扩展硬件端子功能，实现逻辑信号的无触点控制。该技术突破物理端子数量限制，支持多达8路虚拟信号通道（S1~S8）和1路高速虚拟脉冲通道（HDIA），为复杂控制逻辑提供灵活解决方案。

虚拟端子核心原理

虚拟端子基于状态位映射机制实现：

• 硬件基础：32位RISC处理器（主频120MHz）实时处理逻辑运算
• 信号映射：每个虚拟端子对应一个状态寄存器位（0x200B）
• 刷新周期：1ms高速扫描（优于传统PLC的10ms周期）
• 逻辑处理：支持与/或/非/异或等基本逻辑运算
• 信号隔离：虚拟信号与物理电路光电隔离（耐压2500V AC）

功能配置详解

1. 虚拟端子使能设置
通过P05.12（虚拟端子设定）启用功能：

• 位0：S1虚拟端子使能（0禁用/1启用）
• 位1：S2虚拟端子使能
• 位2：S3虚拟端子使能
• 位3：S4虚拟端子使能
• 位4：S5虚拟端子使能
• 位5：S6虚拟端子使能
• 位6：S7虚拟端子使能
• 位7：S8虚拟端子使能
• 位8：HDIA虚拟端子使能

示例：P05.12=0x011F（二进制0000000100011111）启用S1~S4及HDIA虚拟端子

2. 虚拟信号源选择
通过P05.01~P05.09设定虚拟端子信号源：

• 选项80：虚拟端子S1状态
• 选项81：虚拟端子S2状态
• 选项82：虚拟端子S3状态
• 选项83：虚拟端子S4状态
• 选项84：虚拟端子S5状态
• 选项85：虚拟端子S6状态
• 选项86：虚拟端子S7状态
• 选项87：虚拟端子S8状态
• 选项88：虚拟端子HDIA状态

典型应用场景

场景1：多设备联锁控制
在中央空调系统中，通过虚拟端子实现三级联动：

1. 设定P05.12=0x0001（启用S1虚拟端子）
2. 配置P05.01=80（S1物理端子映射虚拟S1）
3. 设定P05.02=16（S2物理端子作为多段速端子1）
4. 逻辑关系：虚拟S1=物理S1 AND 物理S2

当冷却塔风机（S1）和冷冻泵（S2）同时运行时，虚拟S1有效，触发主机启动。

场景2：时序控制
在注塑机合模工序中实现精确时序：

• P05.12=0x0003（启用S1/S2虚拟端子）
• P08.27=2.0s（计时器1设定）
• P05.03=22（S3物理端子作为计时器触发）
• 逻辑：虚拟S1=计时器1输出，虚拟S2=虚拟S1取反
• 控制：合模（虚拟S1）→保压（虚拟S2）自动切换

高级逻辑编程

1. 复合逻辑实现
通过多个虚拟端子构建复杂逻辑：

虚拟S3 = (物理S1 OR 物理S2) AND NOT 物理S3
配置步骤：
1. P05.12=0x0007（启用S1/S2/S3虚拟端子）
2. P05.01=80（S1物理→虚拟S1）
3. P05.02=81（S2物理→虚拟S2）
4. P05.03=82（S3物理→虚拟S3）
5. P05.04=80（虚拟S1作为OR输入）
6. P05.05=81（虚拟S2作为OR输入）
7. P05.06=83（虚拟S3作为NOT输入）
8. P05.07=84（逻辑运算输出→虚拟S4）
    

2. 脉冲计数功能
利用虚拟HDIA实现高速计数：

• P05.12=0x0100（启用HDIA虚拟端子）
• P05.09=88（HDIA物理端子映射虚拟HDIA）
• P08.25=500（设定计数值）
• P06.04=18（RO1输出设定为计数值到达）
• 应用：包装机每500个产品触发自动换卷

参数配置规范

步骤1：虚拟端子规划

1. 列出控制逻辑真值表
2. 确定所需虚拟端子数量
3. 分配物理端子与虚拟端子映射关系

步骤2：参数设定

• P05.12：按位使能虚拟端子（十六进制）
• P05.01~P05.09：设定物理端子功能（80~88对应虚拟端子）
• P08.44~P08.46：配置UP/DOWN速率（虚拟端子调节时）

步骤3：逻辑验证

• 使用P17.12监视端子状态（位0~8对应虚拟端子）
• 通过P07.39查看最近故障触发端子
• 强制信号测试：P05.54=1启用调试模式

调试与诊断

常见问题处理

状态监视技巧

• 实时查看：P17.12（二进制显示端子状态）
• 历史追溯：P07.39（记录故障时端子状态）
• 趋势分析：通过Modbus读取0x300E寄存器（刷新周期10ms）

安全设计规范

安全联锁机制

• 急停信号必须使用物理端子（推荐S8）
• 虚拟端子控制的安全回路需双重验证：
  • P05.13=1（启用三线式控制）
  • P11.04=1（使能安全转矩停止）
• 关键虚拟信号设置看门狗监测（P08.27）

故障安全策略

• P14.05=2（通讯故障时按设定方式停机）
• P01.21=0（禁止停电再启动）
• 虚拟端子超时检测：P08.28=5.0s（超时触发E17）

维护要点

日常维护

• 每月校验虚拟端子状态（P17.12）
• 季度备份参数（INVT Workshop软件）
• 清洁控制板灰尘（防止静电干扰）

固件升级

1. 通过Micro USB接口连接电脑
2. 使用INVT Workshop读取当前版本（P07.11）
3. 下载最新固件（官网提供）
4. 升级后执行P00.22=1（参数初始化）

应用案例

案例1：智能输送线
某汽车装配线采用虚拟端子技术实现：

• 8台GD27-7.5kW变频器组网
• 虚拟S1~S3：物料到位检测（激光传感器）
• 虚拟S4~S6：机械臂联锁信号
• HDIA虚拟：编码器脉冲计数（2000P/R）
• 逻辑：HDIA计数到达→虚拟S7触发→同步加速
• 效果：节拍时间缩短15%，故障率降低40%

案例2：中央空调群控
商业综合体空调系统：

• 主控PLC通过485通讯写入虚拟端子状态
• 虚拟S1：冷却塔风机状态
• 虚拟S2：冷冻泵运行状态
• 虚拟S3= S1 AND S2（系统就绪）
• 节能效果：年耗电量降低18万kWh

总结

Goodrive27系列变频器的虚拟端子功能，通过P05.12使能配置和P05.01~P05.09信号映射，实现硬件资源的灵活扩展。该技术支持8路普通虚拟信号和1路高速脉冲通道，结合P17.12状态监视和P08组辅助功能，可构建复杂控制逻辑。实施时需遵循"物理端子处理紧急信号，虚拟端子处理逻辑信号"的安全准则，定期进行状态校验和参数备份，确保在智能生产线、环境控制等场景中稳定运行，显著提升系统集成度和可靠性。