siemens变频主从控制
西门子Ｓ１２０变频器在转炉中的应用
西门子Ｓ１２０变频器在转炉中的应用桂立波① 徐慧明（广东省阳春新钢铁有限责公司炼钢厂 广东阳春５２９６００）摘 要 采用西门子新一代变频器Ｓ１２０为核心来升级转炉倾动主从控制系统，通过组建新的控制方式来提高转炉控制的精度和平稳性。
系统中采用一台西门子ＣＵ３２０－２控制单元控制４台西门子功率单元，控制单元与功率单元通过ＣＬＩＱ连接，功率单元与ｐｌｃ通过ｐｒｏｆｉｂｕｓ ｄｐ连接。
实现通过一台西门子ＣＵ３２０－２控制单元控制４台西门子功率单元的主从控制方式实现多轴控制，极大的提高了机械传动的同步性，消除了同步差异性引起的变频报故带来的生产风险因子。
通过我们公司的实践表明采用一台控制单元实现多轴同步控制与老一代一对一通控制方式比对，无论是从控制方式、结构设计都优于前者。
关键词 变频器 转炉 倾动系统 主从控制中图法分类号 ＴＦ３ 文献标识码 ＢＤｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－１２６９ ２０２３ ０６ ０２７ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｉｅｍｅｎｓＳ１２０ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｖｅｒｔｅｒｉｎＣｏｎｖｅｒｔｅＧｕｉＬｉｂｏ ＸｕＨｕｉｍｉｎｇ（ＳｔｅｅｌｍａｋｉｎｇＰｌａｎｔ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＹａｎｇｃｈｕｎＮｅｗＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙａｎｇｃｈｕｎ５２９６００）ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＴｈｅｎｅｗｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆＳｉｅｍｅｎｓｉｎｖｅｒｔｅｒＳ１２０ｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｕｐｇｒａｄｅｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｔｉｌｔｉｎｇｍａｓｔｅｒ ｓｌａｖｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌａｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇａｎｅｗｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅ．Ｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ａＳｉｅｍｅｎｓＣＵ３２０ ２ｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔｉｓｕｓｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌ４Ｓｉｅｍｅｎｓｐｏｗｅｒｕｎｉｔｓ．ＴｈｅｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔａｎｄｐｏｗｅｒｕｎｉｔａｒｅｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈＣＬＩＱ，ａｎｄｔｈｅｐｏｗｅｒｕｎｉｔａｎｄｐｌｃａｒｅｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｐｒｏｆｉｂｕｓ ｄｐ．Ｔｈｅｍｕｌｔｉ ａｘｉｓｃｏｎｔｒｏｌｉｓｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｍａｓｔｅｒ ｓｌａｖｅｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｆｏｕｒＳｉｅｍｅｎｓｐｏｗｅｒｕｎｉｔｓｂｙｏｎｅＳｉｅｍｅｎｓＣＵ３２０ ２ｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔ，ｗｈｉｃｈｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｅｌｉｍｉｎａｔｅｓｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｉｓｋｆａｃｔｏｒｓｃａｕｓｅｄｂｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｌａｒｍｃａｕｓｅｄｂｙｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｏｆｏｕｒｃｏｍｐａｎｙｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｍｕｌｔｉ ａｘｉｓｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｎｔｒｏｌｕｓｉｎｇｏｎｅｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔｉｓｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｈｅｏｌｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｎｅ ｔｏ ｏｎｅｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅ，ｂｏｔｈｉｎｔｅｒｍｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄｉｔｉｓｗｏｒｔｈｐｏｐｕｌａｒｉｚｉｎｇａｎｄａｄｏｐｔｉｎｇ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｔｉｌｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ Ｍａｓｔｅｒ ｓｌａｖｅｃｏｎｔｒｏｌ１ 前言西门子官方公布西门子６ＳＥ７０系列变频器于２０１１年１０月宣布全部停产，新一代的西门子Ｓ１２０变频器作为迭代产品已成为电气传动领域的主力军。
S120变频器主从控制4页
S120变频器主从控制Abstract: this paper introduces S120 inverter in master-slave control principle and realization method, and discusses the implementation methods of control characteristics.Keywords: master-slave control; DRIVE - CLIQ; ProfiBUS.在变频器的应用中，有很多场合需要进行主从控制，当一个传动设备是由两个或多个电机驱动的时候，就需要通过主从控制来分配各个电机间的负荷使其达到均匀平衡，以满足对传动点的控制精度。
一、主从控制的工作原理：主从应用中主传动是典型的速度控制，而从传动是速度或者转矩控制，一般情况下可分为：1、当主传动和从传动的电机轴为刚性连接时，从传动与主传动之间不能有速度差，从传动使用转矩控制，其工作时只负责输出一定比例的转矩以减少主传动的负荷，整个传动的速度控制由主传动来完成。
2、当主传动和从传动的电机轴通过传输带等设备柔性连接时，从传动与主传动之间允许有细微的速度差，从传动使用速度控制。
3、在一些特殊应用中从传动既需要速度控制，也需要转矩控制，原因是两个电机轴工作时有的时候是硬性连接，有的时候是柔性连接，一般有主从控制性能的变频器都有自由切换这两种控制方式的功能。
二、主从控制的实现方法主从控制的关键技术问题是如何把主传动的速度信号或转矩信号高速和精确地传送到从传动变频器，实现方法因产品规格型号不同会有所差别，并且在各种应用场合中由于传动控制精度的要求不同也可以通过不同的方法来实现，以下以西门子的SINAMICS S120变频器为例说明主从控制的几种实现方法及其控制特点。
在对变频器进行主从控制前，需要先对电机进行单机调试。
1．对于2个电机的主从控制，可以设置一个控制单元CU320-2DP，转矩给定可以通过DRIVE-CLIQ通讯在两个电机之间进行直接传输，大大提高了数据传输的可靠性和快速性。
西门子6RA70主-从控制
Configuring
Start-up 6RA70
12 Pulse Applications, 2003-6-26
Zhang JiaQing, SIEMENS RN TS
Automation and Drives
硬联结时的主从驱动
Automation and Drives Region North Business Admin.
其中： Iamm：主电机电流； Iamc：主变流器电流 Iasm：从电机电流； Iasc：从变流器电流； P500=K6002，主传动来的力矩给定； P609=K6001，主传动来的速度反馈； P648=K6003，主传动来的控制字1； P687=1，从驱动力矩控制模式。 P790=5，点到点 P791=3，传送字数 P793=8，波特率
Applications
Configuring
XX
Start-up 6RA70
I asm I amc % I amm I asc
P790=5，点到点 P791=3，传送字数 P793=8，波特率 P794.01=K0179，实际速度 P794.01=K0148，力矩设定 P794.01=K0030，控制字1 P797=2s，电报失败时间
P795=1，总线总端。 P797=2s，电报失败时间
12 Pulse Applications, 2003-6-26
Zhang JiaQing, SIEMENS RN TS
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硬联结时的主从驱动
Automation and Drives Region North Business Admin.
硬联结时的主从驱动
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《西门子PLC高级项目应用》第2章 PLC的主从控制
任务1 开放式用户通信-任务描述
本任务采用开放式用户通信方式实现上述项目要求，并完成以下工作： （1）分配IO、绘制控制电路接线图； （2）完成PLC接线； （3）正确编写PLC程序； （4）调试运行。
任务1 开放式用户通信-任务分析
任务2 S7协议通信-任务实施
一、 PLC的IO分配 PLC1的IO分配如下表：
地址 I0.0 I0.1 I0.2
输入
功能
外接元件
通电使能
SB1（绿色自保持按钮）
向左点动
SB2（绿色自复位按钮）
向右点动
SB3（红色自复位按钮）
地址 Q0.0 Q0.1 Q0.2
输出 功能 通电使能指示 向左运行指示 向右运行指示
任务2 S7协议通信-任务实施
三、 PLC编程 建立连接
任务2 S7协议通信-任务实施
三、 PLC编程 PLC1 程序编写
在PLC1端新建FC函数块， 然后在函数块中建立程 序。
任务2 S7协议通信-任务实施
三、 PLC编程 PLC1 程序编写
任务2 S7协议通信-任务实施
三、 PLC编程 PLC1 程序编写
能力目标 （1）会使用S7通信方式完成两台PLC的网络组态及参数配置； （2）会用S7通信方式通信方式完成两台S7-1200PLC间的通信程序的编写。
素养目标 （1）培养学生的举一反三地应变综合能力； （2）倡导爱国情怀。
任务2 S7协议通信-任务知识
一、S7协议 S7通信协议为西门子S7系列PLC内部集成的一种通信协议，该通信协议未公开，不能用于与第
台停止运动。
任务1 开放式用户通信-任务目标
教材：西门子变频器的三种控制
9.1 变频器工作原理交流变频器是微计算机及现代电力电子技术高度发展的结果。
微计算机是变频器的核心，电力电子器件构成了变频器的主电路。
大家都知道，从发电厂送出的交流电的频率是恒定不变的，在我国50赫兹。
而交流电动机的同步转速：式中N1——同步转速，r/min ；f1——定子频率，Hz ；P ——电机的磁极对数。
而异步电动机转速式中s 为转差率，11/)(N N N s -=，一般小于3%，N 与送入电机的电流频率f 1成正比例或接近于正比例。
因而，改变频率可以方便地改变电机的运行速度，也就是说变频对于交流电机的调速来说是十分合适的。
9.1.1 变频器的基本结构从频率变换的形式来说，变频器分为交-交和交-直-交两种形式。
交-交变频器可将工频交流电直接变换成频率、电压均可控制的交流电，称为直接式变频器，价格较高。
而交-直-交变频器则是先把工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电变换成频率、电压均可控制的交流电，又称间接式变频器。
市售通用变频器多是交-直-交变频器，其基本结构如图9-1所示，由主回路，包括整流器、中间直流环节、逆变器和控制回路组成，现将各部分的功能分述如下：(1)整流器。
电网侧的变流器是整流器，它的作用是把三相(也可以是单相)交流整流成直流。
(2)直流中间电路。
直流中间电路的作用是对整流电路的输出进行平滑，以保证逆变电路及控制电源得到质量较高的直流电源。
由于逆变器的负载多为异步电动机，属于感性负载。
无论是电动机处于电动或发电制动状态其功率因数总不会为1。
因此在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换。
这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件(电容器或电抗器)来缓冲。
所以又常称直流中间环节为中间直流储能环节。
Pf N 1160=)1(60)1(11s Pf s N N -=-=图9-1 交-直-交变频器的基本结构(3)逆变器。
负载侧的变流器为逆变器。
逆变器的主要作用是在控制电路的控制下将直流平滑输出电路的直流电源转换为频率及电压都可以任意调节的交流电源。
西门子G150变频器主从控制方式应用一例
西门子G150变频器主从控制方式应用一例冯晓辉;郭颖【摘要】SIEMENS G150 inverter, with medium performance requirements and without regenerative feedback, has been specially designed to meet the requirements of drives with quadratic and constant load characteristics. When a drive system consists of more than 2 motors, Master/Slave control is a kind of control method which is used to ensure the motor load distributing balance to meet the accuracy requirement.%西门子SINAMICS G150变频器是针对平方转矩和恒定转矩特性负载而特别设计的,满足中等性能要求,无再生反馈能力的柜机解决方案；主从控制是当一个传动设备由两个或多个电机驱动时,为保证各电机负荷的均匀分配而采用的一种控制方式以满足控制精度要求.【期刊名称】《微处理机》【年(卷),期】2013(034)001【总页数】3页(P86-88)【关键词】西门子;变频器;主从控制【作者】冯晓辉;郭颖【作者单位】北方重工集团装卸设备分公司,沈阳110000【正文语种】中文【中图分类】TM464;TP1 引言西门子SINAMICS G150变频器是将G130变频器和所需要的输入和输出侧组件集成到专门设计的机柜中而组成的变频柜解决方案，是针对恒转矩及平方转矩特性负载的，具有中等性能要求，但无需再生反馈的传动应用所开发的一款单机应用的变频调速柜。
具有结构紧凑，模块化设计，维修方便的特点，并可通过选配多种选件来满足客户的特定需求，应用非常广泛。
西门子变频器TH4108AH W远程控制器说明书
TH4108AH/WTH4108AH/W--变频器远程控制器说明书变频器远程控制器说明书远端无线模块控制专用V 5.2 –00808目 录1、简介..........................................................................................................................................1 2、功能特点说明........................................................................................................................1 3、技术规格及参数.. (1)3.1 变频器远程控制器的型号说明.........................................................................................1 3.2 技术规格及参数.. (2)4、外观说明 (3)4.1 A 型变频器远程控制器的外观说明..................................................................................3 4.2 外型及开孔尺寸.................................................................................................................4 4.3 键盘功能说明.....................................................................................................................4 4.4 LED 数码管及指示灯说明.. (4)5、电气接线说明 (5)5.1 A 型变频器远程控制器后部的端子定义..........................................................................5 5.2 变频器远程控制器后部的端子定义说明.........................................................................5 5.3 THMK THMK--4108的接线图..........................................................................................................6 5.4 A 型变频器远程控制器型变频器远程控制器的接线图的接线图.. (7)6、操作说明 (7)6.1 变频器的设置.....................................................................................................................7 6.2 变频器远程控制器的参数设置界面说明.........................................................................8 6.3 变频器远程控制器的设定参数项.....................................................................................8 6.4 变频器远程控制器操作方法. (12)7、选配件说明...........................................................................................................................13 8、维护及质量保证..................................................................................................................14 9、随机附件...............................................................................................................................14 1010、用户注意事项、用户注意事项.. (14)工程应用，我们更专业TH41TH41008-AH/W 变频器变频器远程控制器说明书远程控制器说明书远程控制器说明书（远端无线模块控制专用V5.2 –008）1、简介变频器远程控制器是一种远程操作变频器的智能仪表，通过RS485网络远程控制变频器的启动、停止、加速、减速、正反转，并实时显示变频器的设置频率、实际频率等状态信息。
西门子变频器的主要控制方式
》线性 V/f控制， P1300 = 0可用于可变转矩和恒定转矩的负载，例如，带式运输机和正排量泵类。
》带磁通电流控制（FCC）的线性V/f控制， P1300 = 1这一控制方式可用于提高电动机的效率和改善其动态响应特性。
》抛物线 V/f控制 P1300 = 2这一方式可用于可变转矩负载，例如，风机和水泵。
》多点 V/f控制 P1300 = 3有关这种运行方式更详细的资料，请参看 MM440“参考手册”。
》纺织机械的 V/f控制 P1300 = 5没有滑差补偿或谐振阻尼。
电流最大值 Imax控制器从属于电压而不是频率。
》用于纺织机械的带FCC 功能的 V/f控制 P1300 = 6P1300 = 1和P1300 = 5的组合控制。
》带独立电压设定值的 V/f控制 P1300 = 19电压设定值可以由参数P1330给定，而与斜坡函数发生器（RFG）的输出频率无关》无传感器矢量控制 P1300 = 20这一控制方式的特点是，用固有的滑差补偿对电动机的速度进行控制。
用这一控制方式时，可以得到大的转矩、改善瞬态响应特性、具有优良的速度稳定性，而且在低频时可以提高电动机的转矩。
可以从矢量控制变为转矩控制（参看P1501）。
》带编码器反馈的速度控制 P1300 = 21带速度编码器反馈的磁场定向控制可以实现：¨提高速度控制的精度，改善速度控制的动态响应特性。
¨改善低速时的控制特性。
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摘要：本文介绍变频器在主从控制中的工作原理及其实现方法，并论述了各种实现方法的控制特点。
Abstract:In this paper ,the author introduces the principle of the Master- Slave Control of frequency converters , provides the realizing method and discusses the characteristic of different control means.
关键词：主从控制、模拟量输入输出、ProfiBUS、SIMOLINK。
Keyword: The Master- Slave Control、AI/AO、
Process Field Bus、Siemens Motion Link。
在变频器的应用中，有很多场合需要进行主从控制，当一个传动设备是由两个或多个电机驱动的时候（以下如没有特别说明都是以两个电机驱动的主从控制为例来说明），就需要通过主从控制来分配各个电机间的负荷使其达到均匀
平衡，以满足对传动点的控制精度。
一、主从控制的工作原理：主从应用中主传动是典型的速度控制，而从传动是速度或者转矩控制，一般情况下可
分为：
1、当主传动和从传动的电机轴通过齿轮或链条相互固定地连接时，从传动与主传动之间不能有速度差（参见图1），从传动使用转矩控制，其工作时只负责输出一定比例的转矩以减少主传动的负荷，整个传动的速度控制由主传动
来完成。
2、当主传动和从传动的电机轴通过传输带等设备柔性地连接时，从传动与主传动之间允许有细微的速度差（参
见图2），从传动使用速度控制。
3、在一些特殊应用中从传动既需要速度控制，也需要转矩控制，原因是两个电机轴工作时有的时候是硬性连接，
有的时候是柔性连接，一般有主从控制性能的变频器都有自由切换这两种控制方式的功能。
二、主从控制的实现方法主从控制的关键技术问题是如何把主传动的速度信号或转矩信号高速和精确地传送到从传动变频器，实现方法因产品规格型号不同会有所差别，并且在各种应用场合中由于传动控制精度的要求不同也可以通过不同的方法来实现，以下以西门子的SIMOVERT MASTERDRIVERS系列6SE70书本型变频器为例说明主从控制的
几种实现方法及其控制特点。
1﹑通过模拟量输入输出口（AI/AO）连接实现主从控制 6SE70书本型变频器的CUVC控制板上集成有可编程的两个回路的AI(模拟量输入口)和两个回路的AO(模拟量输出口)，在主从应用中主传动的速度或转矩信号可以通过AO口转换成标准的4~20mA信号输出,而从传动则是通过AI口接收主传动发来的速度或转矩给定值，这样就可以实现经济实
用的主从控制应用，其接线原理图如下图3所示：
在主传动中可以应用6SE70书本型变频器中的自由模块对D/A转换后的速度或转矩值进行运算之后再把结果当作从传动的给定值连接到P0640.1中，在从传动中若其是作为速度控制则把模拟输入口的A/D转换值K0011连接到速度给定连接量P0443.1中，若其是作为转矩控制则把K0011连接到转矩给定连接量P0486.1中，或者也可以应用自由模块先对K0011进行处理后再连接到相应的连接口，至于变频器的运行命令或连锁控制则可以通过变频器的数字量输入/输出接口来实现，从而完成简单实用的主从控制。
控制特点：简单实用，不需要投入其他的硬件设备就可以实现两个变频器间的主从控制，模拟量的输出口分辨率为10bit+sign, 输入口分辨率为11bit+sign，响应时间为5mS左右，若是增加软件滤波时间则响应时间也会跟着增加，此方法对于速度较低、控制精度要求不是很高的主从控制来说相当方便实用，其主要的缺点是模拟信号较容易受电磁干扰，并且A/D和D/A转换器也会有零点漂移，在实际应用中要特别注意。
2、通过ProfiBUS通讯模块连接实现主从控制 6SE70书本型变频器的CUVC控制板上两个有用于扩展的插口，ProfiBUS通讯模块CBP可以直接插在上面使用，变频器通过CBP模块可以作为从站和PLC等主站进行数据交换，通过PLC完成两台变频器的主从控制，其接线原理图如下图4所示：
在该应用中主从传动的速度或转矩分配是由PLC来完成，PLC根据两个传动的控制特点把计算好的速度或转矩值周期性地发送给变频器，变频器根据接收到的控制命令和给定值进行高精度的速度或转矩控制。
控制特点：ProfiBUS(Process Field Bus)是一个功能强大、开放、耐用的现场总线系统，数据的传送速率可达到12Mbit/S,6SE70变频器通过通讯方式可以进行32位的数据处理，通过PLC的控制两台变频器可以实现高精度的主从控制，为了提高控制精度和响应速度可以选用西门子的S7-300系列的PLC来控制，S7-300 PLC可以通过ProfiBUS通讯方式中的同步功能使两台变频器的运行命令和速度或转矩给定值实现同一时间接收，从而实现高精度和响应快的主从控制。
该种控制方式要求为每台变频器配置一块ProfiBUS通讯模块，并且需要对PLC等上位机进行软件编程才能实现控制，所以特别适合在已经配置有ProfiBUS通讯网络的中大型传动中使用。
3、通过SIMOLINK通讯模块连接实现主从控制 SIMOLINK通讯接口可实现两个（或多个）传动设备之间的数据快速交换，其通讯板SLB板可以直接插在6SE70变频器的CUVC控制板的扩展槽上，然后通过光纤线来连接成闭合环形回路。
在主从应用中可以把主传动的SLB板设置成主站，其余的设置成从站，主从传动的速度或转矩分配是由主站的变频器来完成；或者用一个带有SIMOLINK通讯接口的PLC等上位机作为主站，而变频器的SLB板设成从站，主从传动的速度或转矩分配则由PLC来完成，以前者为例描绘其接线原理图如下图5所示：
图5控制特点：SIMOLINK(Siemens Motion Link)是以光纤电缆位传输介质的通讯方式，其特点是响应速度快捷，抗干扰能力强，在每一个周期内依靠其精确的时间间隔和无偏差的同步功能使所连接的变频器在极快的数据传输中保持高性能的适时性和同步性，SIMOLINK有11Mbit/S的数据传输速率，可以传输32位的数据，总线循环周期为0.2～6.5Ms。
在主从控制中通过SIMOLINK通讯方式可以使得两台电机的控制精度和响应速度方面都达到很高的性能。
三、结束语西门子SIMOVERT MASTERDRIVERS系列变频器的强大功能使得它实现主从控制的方式有很多种，除了以上所列举的三种方法外，还有例如用同步板TSY实现的两台变频器的同步控制等方法都可以实现主从控制，在实际应用中工程人员可以根据两台（或多台）电机的负载耦合方式或控制精度要求的不同而选择不同的方式来实现主从控制，基于相同的控制原理，这条原则在其他变频器的主从控制中也同样适用。