前面第九篇，我们讲了西门子 SINAMICS 变频器的加减速时间，包括为什么启动过流、为什么停车过压，以及不同负载的加减速时间怎么考虑。
这一篇继续讲现场非常常用的一种速度控制方式：
多段速控制。
也可以叫固定频率控制、固定速度控制。
它的核心思想很简单：
提前在变频器里设置几组固定频率，例如低速、中速、高速，然后通过外部端子或 PLC 数字量信号选择其中某一档速度。
比如：
低速 10Hz。
中速 30Hz。
高速 50Hz。
设备启动后，根据现场按钮、选择开关或 PLC 输出信号，变频器运行到对应频率。
多段速控制非常适合不需要连续调速、只需要几个固定速度档位的设备。
比如：
输送机低速点动、正常运行、高速清线。
搅拌机低速启动、中速混合、高速分散。
包装机慢速调试、正常生产、快速排空。
风机低风量、中风量、高风量。
水泵低压、中压、高压简单控制。
多段速看起来比模拟量简单，因为它不用 0-10V，也不用 4-20mA，不涉及模拟量干扰和比例换算。
但现场真正调试时，也有很多问题：
多段速信号有了，频率不变。
低速档和高速档反了。
两个速度信号同时有效，频率不符合预期。
PLC 输出正常，但变频器不采用固定频率。
切换高速时过流。
高速切低速时过压。
面板能调速，多段速不能调速。
多段速和模拟量同时存在，结果速度被叠加或覆盖。
所以这一篇重点讲清楚：
多段速是什么。
多段速和模拟量调速有什么区别。
多段速不是启动命令。
固定频率怎样通过 DI 选择。
低速、中速、高速怎么设置。
档位切换为什么也受加减速时间影响。
多段速常见故障怎么查。
多段速控制，就是在变频器内部预先设置多组固定频率，再通过外部信号选择当前使用哪一组。
可以简单理解为：
变频器内部有几个速度档位。
外部端子或 PLC 负责选档。
选到哪一档，变频器就按哪一档频率运行。
例如：
固定频率 1 = 10Hz。
固定频率 2 = 25Hz。
固定频率 3 = 40Hz。
固定频率 4 = 50Hz。
外部 DI1 作为启动信号。
外部 DI2、DI3 作为速度选择信号。
不同 DI 组合对应不同固定频率。
这就是多段速控制。
它的本质不是连续调速，而是档位调速。
模拟量调速是连续变化。
0-10V 可以对应 0-50Hz，中间任意电压都可以产生对应频率。
比如 3.6V 可能对应 18Hz。
7.2V 可能对应 36Hz。
多段速则是固定档位。
低速就是 10Hz。
中速就是 30Hz。
高速就是 50Hz。
它不会因为信号强弱连续变化，而是根据端子组合选择固定值。
模拟量调速适合：
速度需要连续调节。
PLC 或控制器需要细致调速。
压力、流量、张力等需要连续变化。
多段速适合：
只需要几个固定速度。
现场按钮或旋钮选择档位。
PLC 输出点控制速度档位。
设备速度逻辑简单。
想避免模拟量干扰。
所以多段速不是低级方案，而是一种非常实用、稳定、直观的控制方式。
这是最容易混淆的一点。
多段速信号只是选择速度档位。
它不一定让变频器启动。
变频器要运行，通常还需要启动命令。
例如：
DI1 = 启动命令。
DI2 = 固定频率选择 1。
DI3 = 固定频率选择 2。
如果 DI2 或 DI3 有效，但 DI1 没有启动命令，变频器可能不会运行。
反过来，如果 DI1 启动有效，但没有选择速度档位，变频器可能按默认给定、最低频率、面板给定或其他来源运行。
所以调试多段速时，要分清两个问题：
第一，变频器有没有启动？
第二，变频器选择了哪一档速度？
不要看到多段速端子有信号，就认为电机一定应该转。
一个简单多段速系统通常包含三部分：
启动信号。
速度选择信号。
频率参数。
例如：
DI1 作为运行命令。
DI2 作为速度选择位 1。
DI3 作为速度选择位 2。
固定频率 1 设为 10Hz。
固定频率 2 设为 30Hz。
固定频率 3 设为 50Hz。
当 DI1 有效时，变频器允许运行。
当 DI2、DI3 的组合变化时，变频器选择不同固定频率。
这类控制非常适合 PLC。
PLC 不需要模拟量模块，只需要几个数字量输出点，就能让变频器切换速度档位。
两档速度是最简单的多段速。
例如一台输送机只需要：
低速调试 10Hz。
正常生产 40Hz。
可以设计为：
无速度选择信号时，运行低速。
某个 DI 有效时，运行高速。
或者：
DI2 有效，选择低速。
DI3 有效，选择高速。
具体取决于变频器参数和项目逻辑。
两档速度适合：
调试速度和生产速度。
慢速和快速。
清线速度和运行速度。
手动速度和自动速度。
使用两档速度时，要特别注意：
默认状态是什么速度？
信号断开后回到低速还是停止？
低速是否允许长期运行？
高速是否超过机械允许？
复位后会不会直接进入高速？
这些都要在调试时确认。
三档速度常见于低速、中速、高速。
比如：
低速 10Hz，用于点动、调试、慢速上料。
中速 30Hz，用于普通运行。
高速 50Hz，用于快速排空或高产能运行。
三档速度可以用两个数字量输入组合实现，也可以用三个独立速度选择信号实现。
如果用两个 DI 组合，可能类似：
00 = 低速。
01 = 中速。
10 = 高速。
11 = 备用或第四档。
如果用三个独立信号，就要保证三个信号不能同时乱触发。
实际工程中，如果是 PLC 控制，用二进制组合比较清晰。
如果是人工选择开关，用三档旋钮更直观。
但无论哪种方式，必须在图纸和端子功能表中写清楚每个组合对应的频率。
两个 DI 可以组成四种状态：
00。
01。
10。
11。
因此可以选择四个固定频率。
例如：
00 = 5Hz，检修低速。
01 = 15Hz，慢速。
10 = 30Hz，中速。
11 = 50Hz，高速。
四档速度适合：
包装机械。
输送系统。
简单工艺切换。
分段速度控制。
但现场要注意：
档位越多，越容易混乱。
操作人员是否能理解？
PLC 程序是否清楚？
触摸屏是否显示当前档位？
每档速度是否确实有用途？
不要为了显得功能多，设置很多没人用的速度档位。
多段速的优点是简单，档位太多反而失去简单性。
在西门子 SINAMICS 中，多段速通常与固定频率或 fixed setpoint、fixed frequency 相关。
工程师需要设置几组固定频率值，并指定由哪些数字量信号选择这些频率。
但不同系列的参数号和实现方式可能不同。
V20、G120C、G120 控制单元之间会有差异。
有些可以通过连接宏快速配置。
有些需要在参数里选择固定频率源。
有些需要通过 BICO 连接把数字量输入关联到固定频率选择。
所以这一篇先讲逻辑。
实际操作时要看具体型号手册，不要把某个型号的参数号直接套到所有西门子变频器上。
多段速不生效，最常见原因之一就是频率给定源没有选到固定频率。
比如现场已经设置了：
固定频率 1 = 10Hz。
固定频率 2 = 30Hz。
DI2、DI3 也有变化。
但是变频器频率仍然跟面板给定走。
原因可能是当前频率给定源仍然是面板。
或者当前频率给定源是模拟量。
或者当前频率给定源是 PROFINET。
所以调试多段速时必须确认：
当前有效给定源是否为固定频率或多段速？
如果不是，DI 信号再正确也不会改变频率。
这和第七篇模拟量调速的逻辑一样：
AI 有信号，不代表 AI 是有效给定源。
同样，多段速端子有信号，也不代表固定频率就是有效给定源。
有些系统中，多段速和模拟量可能同时存在。
例如：
模拟量作为主速度给定。
某个固定频率作为附加给定。
或者固定频率优先，模拟量作为补偿。
或者某种宏里，模拟量和固定频率有叠加关系。
这种配置如果没搞清楚，现场会出现奇怪现象。
比如：
本来设定固定频率 20Hz。
结果运行到 35Hz。
因为模拟量还有 15Hz 的附加给定。
或者：
选择低速档后，频率不是固定低速，而是低速加上模拟量。
所以多段速调试时要确认：
固定频率是主给定，还是附加给定？
模拟量是否仍然参与？
PLC 通讯给定是否仍然参与？
是否存在叠加通道？
是否存在优先级切换？
如果只是普通低中高速切换，建议逻辑尽量简单，不要让多个速度源同时叠加。
多段速切换不是瞬间跳频。
例如设备从低速 10Hz 切换到高速 50Hz，变频器通常会按照加速斜坡从 10Hz 升到 50Hz。
从高速 50Hz 切到低速 10Hz，变频器通常会按照减速斜坡降到 10Hz。
所以第九篇讲的加减速时间，在多段速切换中同样重要。
如果低速切高速加速时间太短，可能过流。
如果高速切低速减速时间太短，可能过压。
如果斜坡太长，速度切换太慢，影响工艺节拍。
所以多段速调试不能只设频率，还要测试档位切换过程。
低速切高速时，电机要加速。
如果负载重、加速时间短，就可能出现过流。
常见设备：
输送机带料从低速切高速。
搅拌机从低速混合切高速分散。
风机从低风量切高风量。
水泵从低压切高压。
包装机从慢速调试切快速运行。
处理思路：
延长加速时间。
分级升速。
检查负载是否过重。
检查电机参数。
降低高速档频率。
确认机械允许快速升速。
如果每次高速切换都过流，不要只放大电流限制，要先看加速过程和负载。
高速切低速时，电机要减速。
如果负载惯性大，减速时间又短，可能出现母线过压。
常见设备：
大风机。
惯性滚筒。
离心设备。
高速输送线。
大水泵。
处理思路：
延长减速时间。
检查是否触发快速停止斜坡。
评估负载惯性。
必要时考虑制动电阻。
如果工艺允许，分阶段降速。
所以多段速切换不仅是控制逻辑问题，也是加减速和制动问题。
低速用于检修和点动。
中速用于普通输送。
高速用于快速清线。
低速用于启动和慢搅。
中速用于混合。
高速用于分散。
低速用于调机。
中速用于普通运行。
高速用于高产能。
低速、中速、高速对应不同风量。
适合不需要连续 PID 的简单通风场合。
低速、中速、高速对应不同流量或压力需求。
适合简单工况，不一定要恒压 PID。
不同工艺阶段对应不同速度。
PLC 通过数字量输出选择档位。
多段速并不适合所有场合。
如果速度需要连续变化，例如恒压供水、恒风压控制、张力控制，就更适合模拟量、PID 或通讯给定。
如果工艺需要根据反馈实时调节速度，多段速可能不够精细。
如果速度档位很多，超过操作人员能理解的范围，系统会变复杂。
如果多个速度源同时叠加，维护人员看不懂，也不建议这样设计。
多段速的优势是简单、稳定、清楚。
如果设计得过于复杂，就失去了它的优势。
多段速调试前，要先完成基础调试。
第一，面板本地试运行正常。
第二，电机方向正确。
第三，输出电流正常。
第四，加减速时间初步合理。
第五，端子启停正常。
第六，远程控制可以启动和停止。
第七，DI 状态能被变频器识别。
这些没完成前，不要直接调多段速。
否则电机不转时，你不知道是启动问题，还是速度选择问题。
多段速可以按下面步骤调试。
第一，明确需要几个速度档位。
第二，确定每个档位的用途。
第三，设定固定频率值。
第四，确定由哪些 DI 或 PLC 输出选择档位。
第五，确认频率给定源为固定频率或多段速。
第六，查看 DI 状态是否随外部信号变化。
第七，低频启动测试第一档。
第八，测试第二档。
第九，测试第三档。
第十，测试档位切换。
第十一，观察加速和减速过程。
第十二，观察电流、振动、声音和机械状态。
第十三，带载测试。
第十四，记录每档速度和端子组合。
第十五，恢复正式自动运行逻辑。
这个流程比较稳。
不要一开始就直接高速切换。
调试多段速时，第一步不是看频率，而是看 DI 状态。
例如 PLC 输出低速、中速、高速信号后，要在变频器面板或软件中确认对应 DI 状态是否变化。
如果 DI 状态不变化，说明信号没有进入变频器。
要查：
PLC 输出。
中间继电器。
公共端。
24V 电源。
端子接线。
源型漏型接法。
线号错误。
如果 DI 状态变化了，但速度不变，再查：
DI 功能分配。
固定频率选择逻辑。
给定源。
固定频率参数。
速度上下限。
其他速度源是否覆盖。
这个顺序很重要。
常见排查顺序如下。
第一，确认变频器是否已经启动。
没有启动命令，频率当然不变。
第二，确认 DI 状态有没有变化。
没有变化，查外部接线。
第三，确认 DI 功能是否为固定频率选择。
DI 有变化但没有关联固定频率，仍然无效。
第四，确认频率给定源是否为固定频率。
给定源不对，多段速不会生效。
第五，确认固定频率值是否设置正确。
不要几个档位都设成同一个频率。
第六，确认是否有最大频率或最小频率限制。
第七，确认是否有模拟量、PID 或通讯给定覆盖。
第八，确认加减速时间是否很长。
频率不是不变，而是变化很慢。
第九，确认是否处于限流、故障或运行禁止状态。
这样查比盲目改参数效率高。
多段速频率不能随便定。
要根据工艺来。
低速通常用于：
点动。
检修。
对位。
慢速上料。
启动过渡。
低速不能太低。
太低可能电机散热差，水泵没有压力，风机没有风量，输送机爬不动。
中速通常用于：
普通运行。
稳定生产。
常规工艺。
这是设备最常用的运行速度。
高速通常用于：
快速排空。
高产能。
短时间加速生产。
高速不能随便高于电机或机械允许频率。
风机、水泵超频风险尤其要注意。
高速档要重点检查输出电流、机械振动、噪声和温升。
低速不等于安全。
很多设备即使低速，也有足够转矩造成危险。
比如：
输送机低速仍然会夹伤。
搅拌机低速仍然有卷入风险。
风机低速仍然有旋转危险。
水泵低速仍然有压力。
所以检修安全不能只靠低速档。
涉及人员进入危险区域，仍然要按安全规范停机、断电、挂牌、确认零能量。
多段速低速档只是运行速度，不是安全功能。
高速档必须明确最高允许频率。
不能只因为变频器可以输出 60Hz，就让所有设备跑 60Hz。
要确认：
电机允许频率。
机械允许转速。
风机叶轮允许转速。
水泵曲线和轴功率。
减速机输入转速。
轴承和皮带轮转速。
工艺是否需要。
风机和水泵的功率需求随速度增加会明显上升。
高速档调试时必须观察电流。
如果高速电流接近或超过额定电流，要重新评估负载和频率。
有些设备既需要多段速，又需要正反转。
例如：
输送机正转生产，反转排料。
搅拌机正反转混合。
螺旋输送机反转清料。
这种情况下要特别注意：
正反转必须互锁。
正转和反转方向要确认。
反转是否允许高速。
反转是否只允许低速。
方向切换前是否必须停稳。
反转时加减速时间是否需要不同。
如果反转只用于排料，通常不建议高速反转。
PLC 程序或端子逻辑要限制。
PLC 控制多段速非常常见。
PLC 用几个数字量输出选择速度档位。
例如：
Q0.0 = 运行命令。
Q0.1 = 速度选择位 1。
Q0.2 = 速度选择位 2。
PLC 程序根据工艺状态输出不同组合。
调试时要注意：
PLC 输出组合是否唯一。
不同速度档位之间是否互锁。
触摸屏显示的档位是否和实际一致。
PLC 程序是否有默认速度。
故障复位后是否保留高速命令。
自动模式和手动模式速度是否分开。
维修低速是否不会被自动高速覆盖。
PLC 控制时，最好在触摸屏上显示当前选择档位和实际频率，方便操作人员判断。
如果不用 PLC，而是用现场旋钮选择低速、中速、高速，也很常见。
这时要注意：
旋钮触点逻辑是否清楚。
不同档位是否互锁。
是否可能两个档位同时有效。
低速、中速、高速标识是否清楚。
旋钮切换时是否需要先停机。
高速档是否需要权限或钥匙开关。
如果是人工操作，面板标识和现场铭牌非常重要。
不要让操作员猜哪个档位是什么速度。
这取决于设备和工艺。
有些设备可以运行中切换速度。
例如普通输送机、风机、部分水泵。
有些设备必须先停稳再切换。
例如某些机械动作、正反转切换、对物料冲击敏感的设备。
调试时要确认：
低速到高速是否允许直接切换。
高速到低速是否允许直接切换。
正转到反转是否必须停机。
速度切换时物料是否稳定。
机械是否有冲击。
如果运行中切换产生过流、过压或机械冲击，就要调整加减速时间、切换逻辑或工艺流程。
即使固定频率设置为 60Hz，如果最大频率限制为 50Hz，实际也可能只能到 50Hz。
如果固定频率设置为 5Hz，但最低频率限制为 15Hz，实际运行可能受最低频率影响。
所以固定频率不是唯一决定。
还要看：
最大频率。
最小频率。
速度限制。
方向限制。
电流限制。
工艺限制。
如果档位频率不符合预期，要检查这些限制参数。
不要只看固定频率本身。
前面第九篇讲过加减速时间。
多段速切换时同样受它影响。
例如：
低速 10Hz 切高速 50Hz。
如果加速时间为 40 秒，频率上升会很慢。
操作员可能以为高速档没有生效。
其实变频器正在按斜坡慢慢升频。
又比如：
高速 50Hz 切低速 10Hz。
如果减速时间太短，大惯量负载可能过压。
所以多段速调试时要同时观察：
目标频率。
实际频率。
加速斜坡。
减速斜坡。
输出电流。
直流母线电压。
这样才能判断是档位没选中，还是斜坡导致变化慢。
调试完成后，建议记录一张表。
内容包括：
变频器型号。
控制单元型号。
启动信号端子。
速度选择端子。
每个 DI 对应功能。
固定频率 1。
固定频率 2。
固定频率 3。
固定频率 4。
端子组合。
对应速度名称。
用途。
是否允许运行中切换。
对应加速时间。
对应减速时间。
是否允许反转。
PLC 输出点地址。
触摸屏显示名称。
例如：
低速：10Hz，用于点动和检修。
中速：30Hz，用于普通运行。
高速：50Hz，用于快速排空。
DI2、DI3 组合：00、01、10、11 分别对应不同档位。
有了这个表，后期维修人员就不会猜。
一台输送机使用 G120C，多段速由 PLC 输出选择。
现场 PLC 输出灯正常，变频器 DI 状态也能看到变化，但频率一直保持在 20Hz。
一开始怀疑固定频率参数不对。后来检查发现，当前频率给定源仍然是模拟量输入，20Hz 来自 PLC 的模拟量输出。
虽然多段速 DI 状态变化了，但变频器没有把固定频率作为有效给定源。
将给定源切换到固定频率选择后，低速、中速、高速档位正常。
这个案例说明：
DI 有变化不等于多段速生效，频率给定源必须正确。
一台包装机设置了低速和高速两个档位。
调试时发现，操作员选择低速，设备高速运行；选择高速，设备低速运行。
检查发现，旋钮开关的触点接线与图纸标注相反，DI 状态和档位标识对不上。
重新核对端子状态和旋钮档位后，修改接线并更新端子表，档位恢复正常。
这个案例说明：
多段速调试不能只看参数，还要看现场按钮、旋钮和 DI 状态是否一致。
一台带料输送机，低速运行正常，从低速切高速时经常过流。
检查发现，高速档为 50Hz，加速时间只有 3 秒。输送机带料后阻力较大，从 10Hz 快速拉到 50Hz 时电流冲击明显。
将加速时间延长到 15 秒，并把高速档调为 45Hz 后，故障消失。
这个案例说明：
多段速切换也要考虑加速时间和真实负载。
一台大风机设置低速、中速、高速三档。
高速运行后切回低速时，变频器偶发过压。
检查发现，大风机惯性较大，减速时间设置太短。高速降到低速时，风机回馈能量导致母线电压升高。
延长减速时间后，切换稳定。
这个案例说明：
多段速降速同样可能产生过压。
一台设备使用 V20，现场希望通过 DI 选择固定频率 20Hz，但实际运行到 35Hz。
检查发现，某个连接宏中模拟量作为附加给定仍然参与，外部模拟量大约提供了 15Hz 附加速度。
固定频率 20Hz 加上模拟量附加后，总给定变成 35Hz。
重新调整给定结构，使固定频率作为独立主给定后，速度恢复正常。
这个案例说明：
多段速和模拟量可能存在叠加或优先级关系，必须看清给定通道。
第一，把多段速信号当启动命令。
第二，有速度选择信号，但没有运行命令。
第三，启动有效，但频率给定源不是固定频率。
第四，DI 状态没有变化，却一直改参数。
第五，DI 状态变化了，但功能没有分配到固定频率选择。
第六，几个固定频率设置成同一个值。
第七，低速、中速、高速接线和标识相反。
第八，多个独立档位信号同时有效，逻辑混乱。
第九，低速切高速加速太快导致过流。
第十，高速切低速减速太快导致过压。
第十一，高速档超过机械允许频率。
第十二，低速档太低，电机长期发热或工艺无效。
第十三，多段速和模拟量叠加关系没搞清楚。
第十四，PLC 输出组合没有互锁。
第十五，触摸屏显示档位与实际档位不一致。
第十六，运行中切换速度造成机械冲击。
第十七，反转时仍允许高速。
第十八，调试后没有记录端子组合和档位频率。
这些错误都很常见，尤其是旧设备改造和 PLC 程序修改后。
第一，先用面板确认变频器和电机正常。
第二，先调端子启停，再调速度选择。
第三，先设置两个速度档位，不要一开始设置太多。
第四，逐个测试 DI 状态。
第五，逐个测试固定频率。
第六，确认给定源是固定频率。
第七，确认每个档位的实际输出频率。
第八，低速切高速要看电流。
第九，高速切低速要看是否过压。
第十，带载测试，不能只空载。
第十一，PLC 控制时要显示当前档位。
第十二，调试完成后记录端子组合和频率。
西门子 SINAMICS 变频器多段速控制，本质是提前设置多个固定频率，再通过外部 DI、PLC 输出或选择开关选择当前速度档位。
多段速适合低速、中速、高速等固定速度需求，不需要模拟量，不容易受到模拟量干扰，逻辑清晰，适合输送机、搅拌机、包装机、风机、水泵和简单生产线。
但多段速不是启动命令。
启动命令决定变频器是否运行。
多段速信号决定变频器运行到哪一个固定频率。
调试时必须同时确认：
启动命令有效。
DI 状态正确。
固定频率值正确。
频率给定源选择固定频率。
速度上下限合理。
加减速时间合适。
没有模拟量、PID 或通讯给定覆盖。
低速切高速会按照加速时间升频，负载重时可能过流。
高速切低速会按照减速时间降频，大惯量负载可能过压。
因此，多段速调试不能只看频率参数，还要看加减速、电流、机械冲击和带载运行状态。
排查多段速问题时，要沿着链路检查：
PLC 或按钮是否动作。
DI 状态是否变化。
DI 功能是否正确。
固定频率是否设置。
给定源是否正确。
输出频率是否变化。
电流和机械状态是否正常。
调试完成后，一定要记录每个档位的端子组合、频率值、用途和是否允许运行中切换。
下一篇继续讲：
西门子 SINAMICS 变频器调试教程第十一篇：PID 恒压供水和风压控制怎么理解。
第十一篇会重点讲设定值、反馈值、PID 输出、压力变送器、风压传感器、正反作用方向，以及为什么压力越低水泵反而越慢，往往不是水泵问题，而是 PID 方向或反馈通道设置错了。