0 引言

北京ABB 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司，作為全球傳動(dòng)行業(yè)的龍頭企業(yè)，其產(chǎn)品廣泛地用于各行各業(yè)之中。ACS510 作為其中的一款產(chǎn)品，廣泛地用于工業(yè)領(lǐng)域，還針對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵應(yīng)用做了特別的優(yōu)化，典型的應(yīng)用包括恒壓供水，冷卻風(fēng)機(jī)，鐵路和隧道通風(fēng)機(jī)等。

ACS510 系列產(chǎn)品功率范圍從0.75~132 kW。

不僅性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，而且功能強(qiáng)大，它的SPFC(循環(huán)軟啟動(dòng)控制)功能很方便實(shí)現(xiàn)恒壓供水系統(tǒng)，無須使用額外的PLC。

1 ABB ACS510變頻器特點(diǎn)簡(jiǎn)介

1)完美匹配風(fēng)機(jī)水泵：

(1)增強(qiáng)的PFC 應(yīng)用最多可控制7(1+6)臺(tái)水泵，能切換更多的泵;

(2)SPFC 循環(huán)軟啟功能可依次調(diào)節(jié)每個(gè)泵，最多可拖動(dòng)6臺(tái)水泵，無須使用額外的PLC;

(3)多點(diǎn)U/f 曲線自由定義5 段U/f 曲線，可靈活廣泛的應(yīng)用;

(4)超越模式應(yīng)用于隧道風(fēng)機(jī)的火災(zāi)模式等緊急情況下;

(5)PID調(diào)節(jié)器有兩個(gè)獨(dú)立的內(nèi)置PID控制器，PID1 和PID2。

2)更經(jīng)濟(jì)：

(1)直覺特性噪音最優(yōu)化，當(dāng)傳動(dòng)溫度降低時(shí)增加開關(guān)頻率;可控的冷卻風(fēng)機(jī)，僅在需要時(shí)啟動(dòng);可隨機(jī)分布開關(guān)頻率，從而降低噪音，極大改善了電機(jī)噪音，降低了傳動(dòng)噪音并提高功效;

(2)連接性簡(jiǎn)單安裝，可并排安裝，容易連接電纜，通過多種I/O 連接和即插式可選件方便地連接到現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)上;減少安裝時(shí)間，節(jié)約安裝空間，可靠的電纜連接。

3)更環(huán)保：

(1)EMC 適用于第一及第二環(huán)境的RFI 濾波器為標(biāo)配，不需要額外的外部濾波器;

(2)電抗器變感電抗器，根據(jù)不同的負(fù)載匹配電感量，因此能抑制和減少諧波，降低總諧波。

2 SPFC功能概述

SPFC 功能，又稱循環(huán)軟啟動(dòng)功能，內(nèi)置在ACS510 變頻器中。該功能不同于PFC 功能之處在于，SPFC 功能每次啟動(dòng)新電機(jī)的時(shí)候，都是用變頻器來啟動(dòng)的，而變頻器剛剛拖動(dòng)過的電機(jī)，將投切到工頻上。

下面以1 臺(tái)ACS510 變頻器拖動(dòng)3 臺(tái)水泵為例，介紹SPFC 功能在恒壓供水系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。

2.1 系統(tǒng)要求

1)控制室無人值守，要求全自動(dòng)，同時(shí)要求設(shè)計(jì)手動(dòng)回路作為應(yīng)急備用。

2)3 臺(tái)泵循環(huán)軟啟動(dòng)，要求不用PLC 控制，以降低成本。

3)1 臺(tái)泵出現(xiàn)故障時(shí)，能切換掉，保證系統(tǒng)能繼續(xù)工作。

4)3 臺(tái)泵輪換運(yùn)行，保證各泵運(yùn)行時(shí)間相等，防止泵體久置生銹。

5)沒有用水時(shí)讓變頻器進(jìn)入睡眠狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能的目的，但要保證系統(tǒng)能根據(jù)用水量隨時(shí)自動(dòng)跟蹤啟動(dòng)。

2.2 三泵控制主回路電路圖

1拖3 控制的主回路電路圖如圖1 所示。

變頻器在SPFC 功能下運(yùn)行時(shí)，3 泵恒壓供水系統(tǒng)的主回路硬件配置有變頻器，接觸器，熔斷開關(guān)等，根據(jù)需要選配OREL-01(ACS510 繼電器擴(kuò)展選件)。

SPFC 宏的主要控制特點(diǎn)為：

1)當(dāng)電機(jī)1 頻率到達(dá)上限設(shè)定頻率時(shí)，如果壓力沒有達(dá)到給定要求，電機(jī)脫離傳動(dòng)單元，經(jīng)過一段時(shí)間延遲后，直接接入電網(wǎng)運(yùn)行;

2)電機(jī)2 連接到傳動(dòng)單元，2 號(hào)電機(jī)速度根據(jù)PID 的給定值和實(shí)際值的運(yùn)算結(jié)果逐步增加，直到滿足泵的實(shí)際工況;

3)電機(jī)3 使用同樣的步驟進(jìn)行啟動(dòng);

4)停止電機(jī)的過程如同標(biāo)準(zhǔn)PFC 控制(停止輔助電機(jī)，并繼續(xù)調(diào)節(jié)正在控制的電機(jī)速度);

5)設(shè)置電機(jī)的啟動(dòng)順序可以分為平均運(yùn)行時(shí)間和繼電器順序(參考參數(shù)8127)。

2.3 系統(tǒng)的工作邏輯

三泵控制原理圖如圖2 所示，變頻器工作邏輯時(shí)序圖如圖3 所示。如果最終用戶在使用過程中，沒有特殊的要求，基本上按照?qǐng)D(2)就可以實(shí)現(xiàn)三泵的SPFC功能。從圖2、圖3中，可以看到的有變頻器ACS510 的繼電器與DI 口，三位開關(guān)S1，S2，S3，以及繼電器線包與常開常閉觸點(diǎn)等元件。結(jié)合變頻器主回路圖，控制回路圖，邏輯時(shí)序圖，系統(tǒng)的工作邏輯如下所述。

1)DI 信號(hào)閉合，傳動(dòng)單元啟動(dòng)，RO1(繼電器1)閉合，接觸器K1 也吸合。此時(shí)調(diào)制被禁止。

2)傳動(dòng)單元經(jīng)歷一段PFC 啟動(dòng)延時(shí)(參數(shù)8122)。此時(shí)調(diào)制仍被禁止，因?yàn)閭鲃?dòng)單元需要等待所有接觸器穩(wěn)定。

3)允許調(diào)制，M1變頻起動(dòng)，調(diào)制從零速啟動(dòng)。

4)如果實(shí)際壓力小于給定壓力，就準(zhǔn)備將M2投入。于是，當(dāng)輸出頻率fout 超過啟動(dòng)頻率1 Hz時(shí)，輔機(jī)啟動(dòng)延時(shí)(參數(shù)8115)。當(dāng)輔機(jī)啟動(dòng)延時(shí)完后，傳動(dòng)單元自由停車，RO1打開，K1也斷開。

5)傳動(dòng)單元等待PFC 啟動(dòng)延時(shí)(參數(shù)8122)。

然后，傳動(dòng)單元閉合RO2，K2 閉合。傳動(dòng)單元連接到新的被控制電機(jī)上。此時(shí)調(diào)制仍被禁止。傳動(dòng)單元等待PFC 啟動(dòng)延時(shí)(參數(shù)8122)。此時(shí)調(diào)制仍被禁止，因?yàn)閭鲃?dòng)單元需要等待所有的交流接觸器穩(wěn)定。然后，傳動(dòng)單元閉合RO1，K1.1吸合，將M1 直接切換到電網(wǎng)上( 恒速運(yùn)行)，此時(shí)調(diào)制允許，傳動(dòng)單元從零速啟動(dòng)連接在RO2 的電機(jī)M2。

6)如果實(shí)際壓力小于給定壓力，就準(zhǔn)備將M3投入。于是，輸出頻率fout 超過啟動(dòng)頻率1 Hz 時(shí)，輔機(jī)啟動(dòng)延時(shí)(參數(shù)8115)啟動(dòng)。當(dāng)輔機(jī)啟動(dòng)延時(shí)完后，傳動(dòng)單元自由停車，RO2斷開，因此K2 斷開。因?yàn)镽O1 處于吸合狀態(tài)，所以K1.1自保持，M1繼續(xù)保持工頻運(yùn)行(在設(shè)計(jì)外圍電路時(shí)，此處不能忽略)。

7)傳動(dòng)單元等待PFC 啟動(dòng)延時(shí)(參數(shù)8122)。

傳動(dòng)單元閉合RO3，K3 閉合。傳動(dòng)單元連接到新的被控制電機(jī)M3上。此時(shí)調(diào)制仍被禁止。

8)傳動(dòng)單元等待PFC 啟動(dòng)延時(shí)(參數(shù)8122)。

此時(shí)調(diào)制仍被禁止，因?yàn)閭鲃?dòng)單元需要等待所有的交流接觸器穩(wěn)定。然后，傳動(dòng)單元閉合RO2，K2.1吸合，M2直接切換到電網(wǎng)上(恒速運(yùn)行)。

9)此時(shí)調(diào)制允許，傳動(dòng)單元從零速啟動(dòng)連接在RO3 的電機(jī)M3。

10)此時(shí)M1，M2 工頻運(yùn)行，M3 變頻運(yùn)行，如果實(shí)際壓力高于給定壓力，于是輸出頻率fout 低于停止頻率1 Hz 時(shí)，輔機(jī)停止延時(shí)(參數(shù)8116)啟動(dòng)。當(dāng)輔機(jī)啟動(dòng)延時(shí)完成后，RO1 斷開，這時(shí)K1.1 掉電，M1停止工頻運(yùn)行。

11)此時(shí)M2 工頻運(yùn)行，M3 變頻運(yùn)行，如果此時(shí)實(shí)際壓力仍高于給定壓力，于是輸出頻率fout 低于停止頻率1 Hz時(shí)，輔機(jī)停止延時(shí)(參數(shù)8116)啟動(dòng)。當(dāng)輔機(jī)啟動(dòng)延時(shí)完后，RO2斷開，這時(shí)K2.1 掉電，M2停止工頻運(yùn)行。

12)如果此時(shí)壓力又不夠，于是RO3 斷開，K3斷開變頻運(yùn)行。RO1閉合，K1吸合，M1 變頻運(yùn)行。

RO3 閉合，K3.1 吸合，M3 工頻運(yùn)行(注意：輔機(jī)的切換順序可以通過參數(shù)8128 來設(shè)置)。

13)接下來的邏輯依上所述類推。即使輔機(jī)數(shù)量在4-6 臺(tái)，邏輯也類似于上面所述。

2.4 變頻器ACS510的控制板

ACS510 的控制板I/O 控制連接示意圖如圖4所示。

2.5 主要參數(shù)設(shè)置

9902 SPFC 宏(應(yīng)用宏)

1001 DI1(手動(dòng)啟動(dòng))

1002 DI6(自動(dòng)啟動(dòng))

1102 DI2(EXT1/EXT2切換)

1103 AI1(手動(dòng)給定信號(hào))

1106 PIDOUT1(自動(dòng)給定源)

1401 PFC

1402 PFC

1403 PFC

1601 使能

2007 25 Hz(頻率低限值)

2008 52 Hz(頻率高限值)

4010 19(內(nèi)部設(shè)定)

4011 根據(jù)壓力需要設(shè)定

4022 7(睡眠選擇信號(hào))

4023 40(睡眠頻率)

4024，4025，4026 根據(jù)需要設(shè)定

8117 2(兩臺(tái)輔機(jī))

8127 3(三臺(tái)電機(jī))

8120 DI3(內(nèi)部鎖定)

8122 根據(jù)需要設(shè)定

8128 平均運(yùn)行時(shí)間(輔助電機(jī)啟動(dòng)順序)

參考三泵控制原理及配置，用戶可以根據(jù)實(shí)際的需要配置更多的外部輔助設(shè)備，并且最好在出廠前把邏輯調(diào)試好，繼電器的切換完全是由變頻器根據(jù)水壓的變化自動(dòng)做出的動(dòng)作。

3 結(jié)語

ACS510 的SPFC(循環(huán)軟啟動(dòng)控制)功能在恒壓供水系統(tǒng)的使用中越來越廣泛，因?yàn)樗鼉?nèi)部強(qiáng)大的邏輯功能大大降低了用戶的工作量。此外，因?yàn)闊o須使用外部PLC，降低了用戶的一次投資成本。同時(shí)因?yàn)殡娋W(wǎng)直接快速的投切到已經(jīng)運(yùn)行中的電機(jī)上，相比較電網(wǎng)直接投切到靜止的電機(jī)，啟動(dòng)沖擊電流就大大地減小了。