侯國峰
1 引言
變頻調(diào)速,特別是變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,已使世界范圍內(nèi)的電氣傳動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革。它是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、智能控制技術(shù)(各種非線形控制)、光電技術(shù)、電力電子技術(shù),甚至冷卻技術(shù)的綜合產(chǎn)物。由于變頻器具有高動(dòng)態(tài)、高性能、高品質(zhì)、大容量、節(jié)能等顯著的特點(diǎn),并以其優(yōu)越的調(diào)速性能和節(jié)能優(yōu)勢(shì)在中國鋁業(yè)公司中州分公司工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。特別是在風(fēng)機(jī)和泵類采用變頻調(diào)速進(jìn)行節(jié)能運(yùn)行后,節(jié)約了電費(fèi),降低了生產(chǎn)成本,減少啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊,操作簡(jiǎn)便省力,改善了工作環(huán)境,并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,風(fēng)量流量可根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求控制的更為準(zhǔn)確、快速。
ABB 公司的變頻產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用控制中只需選擇九種應(yīng)用宏之一,相應(yīng)的所有參數(shù)都自動(dòng)改變,這些預(yù)設(shè)的應(yīng)用宏的配置大大節(jié)省了調(diào)試時(shí)間。ACS 600系列變頻器是ABB公司采用直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)技術(shù),結(jié)合諸多先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器,它優(yōu)良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制特性、完整的保護(hù)功能以及靈活的編程能力,在中州分公司的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。下面對(duì) ACS 600變頻器在中州分公司幾種常用的控制方式作一介紹。
2 機(jī)旁控制(如圖1所示)
(1) 應(yīng)用范圍
本原理可滿足機(jī)旁控制及變頻器面板控制的需要。機(jī)旁控制能達(dá)到啟、停、調(diào)速要求,根據(jù)用戶需要,還可自行選用轉(zhuǎn)速反饋及電流反饋。
(2) 應(yīng)用說明
本原理所選用的應(yīng)用宏為工廠宏。這種控制狀態(tài)下,所有的傳動(dòng)命令都可以由控制盤或機(jī)旁給出,當(dāng)前控制地的選擇由控制盤按鍵上的“LOC?REM”鍵完成。機(jī)旁給定信號(hào)連接到模擬輸入口AI1(X21.3、X21.4),啟動(dòng)、停止信號(hào)連接到數(shù)字輸入口DI1(X22.1)和DI2(X22.2)。轉(zhuǎn)速、電流反饋信號(hào)連接到模擬輸出口AO1(X21.9、X21.10)、AO2(X21.11、X21.12)。啟、停信號(hào)根據(jù)相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置為脈沖信號(hào)。外部給定為0~10V,模擬輸出為4~20mA。若有的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與變頻器室相距較遠(yuǎn)時(shí),0~10V的電壓信號(hào)可能隨著傳輸距離延長(zhǎng)受到干擾增大并衰減,筆者采用DI3(X22.3)、DI4(X22.4)端口增加加速按鈕SB3和減速按鈕SB4,通過宏對(duì)參數(shù)的設(shè)置,在現(xiàn)場(chǎng)按SB3電機(jī)增速看轉(zhuǎn)速表達(dá)到速度后松手,同理SB4減速。這樣就完全解決了距離和信號(hào)衰減的問題,而且實(shí)際運(yùn)用效果良好。圖中增加交流接觸器KM是為了在實(shí)際運(yùn)行過程中搖測(cè)電機(jī)絕緣時(shí)防止擊穿變頻器內(nèi)元器件。
(3) 外部線路設(shè)計(jì)
外部線路連接由變頻器到機(jī)旁控制箱選用屏蔽電纜一根:KVVP 0.45/0.75KV 10?.5 。如用戶選用數(shù)字顯示表,則需增加控制電纜一根:KVV 0.45/0.75KV 2?.5 作為數(shù)顯表的電源。控制優(yōu)點(diǎn):
① 操作簡(jiǎn)便,控制直觀;
② 線路簡(jiǎn)單,施工容易,維護(hù)方便;
③ 外部控制線只一根電纜就達(dá)到控制要求,可節(jié)約投資成本和資源。
3 手/自動(dòng)控制(如圖2所示)
(1) 應(yīng)用范圍
本原理可滿足變頻器面板控制及外部手/自動(dòng)控制的需要(相當(dāng)于三地控制)。手動(dòng)控制即機(jī)旁控制,自動(dòng)控制即DCS系統(tǒng)控制,變頻器面板也可在變頻器室進(jìn)行控制。在本設(shè)計(jì)中,DCS系統(tǒng)控制為主要控制方式,手動(dòng)控制只作為試車及檢修設(shè)備時(shí)或其它特殊情況下使用。所以機(jī)旁只設(shè)啟、停、事故開關(guān)按鈕,而不設(shè)調(diào)速用電位器及轉(zhuǎn)速反饋表。DCS系統(tǒng)則可進(jìn)行啟、停、調(diào)速控制并接入轉(zhuǎn)速、電流反饋。
(2) 應(yīng)用說明
本原理所選用的應(yīng)用宏為手/自動(dòng)宏。這種控制狀態(tài)下,傳動(dòng)命令由控制盤、機(jī)旁、計(jì)算機(jī)給出,當(dāng)前控制地的選擇由控制盤按鍵上的“LOC?REM”鍵完成。置于外部控制時(shí),有兩個(gè)外部控制地:EXT1(手動(dòng))和EXT2(自動(dòng))。機(jī)旁(即手動(dòng))啟停信號(hào)連接到數(shù)字DI1(X21.1),手動(dòng)給定因不作為生產(chǎn)要求,在參數(shù)中設(shè)置為DCS系統(tǒng)給定。給定信號(hào)連接到模擬輸入口AI2(X21.5、X21.6),計(jì)算機(jī)啟動(dòng)、停止信號(hào)連接到數(shù)字輸入口DI6(X22.6),手/自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換連接到數(shù)字輸入口DI3(X22.3),EXT1(手動(dòng))和EXT2(自動(dòng))間的選擇由DI3決定。轉(zhuǎn)速、電流反饋信號(hào)連接到模擬輸出口AO1(X21.9、X21.10)、AO2(X21.11、X21.12)。啟、停信號(hào)根據(jù)相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置為通、斷式信號(hào)。外部給定為4~20mA,模擬輸出為4~20mA。
DCS系統(tǒng)操作說明:DCS系統(tǒng)得到變頻器準(zhǔn)備信號(hào)后,發(fā)出啟動(dòng)命令,變頻器運(yùn)行后給一個(gè)運(yùn)行反饋信號(hào)到DCS系統(tǒng),DI6接點(diǎn)保持常閉,然后根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)際需要由DCS系統(tǒng)準(zhǔn)確調(diào)速。
(3) 外部線路設(shè)計(jì)
變頻器到機(jī)旁控制箱:KVV 0.45/0.75KV 8x1.5電纜一根。
變頻器到計(jì)算機(jī): KVVP 0.45/0.75KV 7x1.5 電纜兩根,KVV 0.45/0.75KV 2x1.5 電纜一根。
(4) 控制優(yōu)點(diǎn)
① 操作簡(jiǎn)便,控制直觀、精度高;
② 線路簡(jiǎn)單,施工容易,維護(hù)方便;
③ 外部控制線四根電纜達(dá)到控制要求,節(jié)約投資成本和資源。
④ 手/自動(dòng)分開,更利于組織生產(chǎn)。
上兩種方式外,還有一種適用于DCS系統(tǒng)控制而控制精度更高的方式。ACS 600可以通過適配器模塊與外部控制系統(tǒng)(通常是現(xiàn)場(chǎng)總線)連接。現(xiàn)場(chǎng)總線適配器模塊與ACS 600 NICO板的通道CH0通過遵守DDCS協(xié)議的光纖連接。另外,還可以通過NICO-01板上的端子與符合Modbus協(xié)議的RS-485總線相連,傳動(dòng)可以從現(xiàn)場(chǎng)總線接收到所有的控制信息或控制區(qū)可以分布于現(xiàn)場(chǎng)總線和其它控制地。因涉及到通訊及編程部分,此處就不作重點(diǎn)介紹。
上述的幾種控制方式,在不同的控制要求下,實(shí)踐證明,實(shí)用性很強(qiáng),達(dá)到了良好的應(yīng)用效果。