淺談變頻器的特殊控制方式

引言

隨著變頻器應(yīng)用日益廣泛,其控制方式已經(jīng)非常完善,依靠產(chǎn)品說明書可輕易實(shí)現(xiàn)變頻器輸出的正反轉(zhuǎn)和模擬量調(diào)頻,但在特殊的工藝環(huán)境下,有著一些特殊的控制工藝要求。鑒于此,本文對(duì)變頻器常規(guī)控制方式和特殊控制方式進(jìn)行了介紹。

1電機(jī)正反轉(zhuǎn)

1.1常規(guī)方法

更改異步電機(jī)運(yùn)行方向,最直接的方式是更改變頻器輸出接線,對(duì)換三相接線中的任意兩組接線,即可以與之前相序相反的方向運(yùn)行。

但實(shí)際應(yīng)用中,為了更輕松、更便捷地實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn),一般都是更改變頻器本身輸出的方式。

常規(guī)方法有兩種:一種是變頻器自帶圖形終端控制時(shí)可隨時(shí)切換相序輸出,如圖1面板上自帶類似"FwD/REV"正反轉(zhuǎn)切換按鍵:另一種是外部接線端子控制輸出,按照?qǐng)D2所示兩線控制和三線控制的不同方式接線,控制變頻器不同相序輸出運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。這兩種方法均屬于變頻器常用的標(biāo)準(zhǔn)控制形式,參考產(chǎn)品樣本可輕易實(shí)現(xiàn)。

1.2通信方式

通過通信方式控制變頻器時(shí),其控制源是通信主站,通過通信命令,按照不同協(xié)議內(nèi)容更改控制字,或更改給定頻率的正負(fù)值,來實(shí)現(xiàn)變頻器不同相序的輸出。最常用的通信協(xié)議為ModbusRTT形式,下面以UTVA6變頻器為例進(jìn)行說明。

1.2.1控制命令字方式

UTV66變頻器的控制字CMD和狀態(tài)字ETA參考1和表2。當(dāng)變頻器上電后,如果無任何故障則自動(dòng)運(yùn)行到"RDy"狀態(tài),其狀態(tài)字為ETU=66#xx36,此時(shí)如果命令源發(fā)出通信控制指令CMD=66#xxxF,變頻器將按照當(dāng)前設(shè)定頻率動(dòng)作,經(jīng)歷"UCC"加速時(shí)間后進(jìn)入"RUN"狀態(tài),ETA=16#0637:如果命令源發(fā)出控制指令CMD=16#x80F,即在原來命令基礎(chǔ)上,將控制字的bit11(轉(zhuǎn)動(dòng)方向)指令進(jìn)行更改,變頻器在經(jīng)歷"ACC"狀態(tài)后,也會(huì)進(jìn)入"RUN"狀態(tài),但此時(shí)ETA=16#8637,即輸出方向發(fā)生了改變。此外,如果控制字CMD=16#0006,變頻器在經(jīng)歷"DCC"減速時(shí)間后就會(huì)返回"RDY"狀態(tài)。

1.2.2給定頻率正負(fù)值

變頻器在不改變控制字的情況下,也可以通過更改給定頻率正負(fù)值來實(shí)現(xiàn)輸出相序的變化,部分變頻器需要設(shè)置頻率給定范圍才能實(shí)現(xiàn)。

如圖3所示,命令源通過對(duì)Modbus通信地址48503(邏輯地址8502+標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)4000l)進(jìn)行有符號(hào)的賦值,就能通過給定頻率的正負(fù)值來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行(需注意常規(guī)情況下賦值比例為10,即10代表lHz)。

1.2.3直接更改相序

ATV61變頻器設(shè)置參數(shù)1.4"電機(jī)控制"中有"改變輸出相序"選項(xiàng),通過更改此參數(shù)也可以更改變頻器的輸出相序。更改方法分兩種:一種方式為圖形終端直接更改相序,由"A一B一C"更改為"A一C一B",變頻器通過通信啟動(dòng)后,輸出相序即發(fā)生更改:另一種方式是修改通信邏輯地址13401,如圖4所示,等同于參數(shù)1.4里的"改變輸出相序",值為0時(shí),代表"A一B一C"相序,值為1時(shí),代表"A一C一B"相序。需要注意的是,部分變頻器本身不具備這個(gè)直接更改相序的參數(shù),故此種方法并不適用于所有變頻器。

2模擬量調(diào)頻

2D1常規(guī)方法

變頻器的頻率調(diào)節(jié),最常見的方法有三種:第一種是通過自帶面板控制,直接調(diào)節(jié)面板給定值即可:第二種是通過AI模擬量通道控制,設(shè)置頻率給定參數(shù)為相應(yīng)通道后,即可通過外部4~20mA或者DC1~5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)調(diào)節(jié)頻率:第三種是通過通信方式給定,按照通信協(xié)議對(duì)給定頻率的邏輯地址進(jìn)行賦值,實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)。參考產(chǎn)品樣本和通信手冊(cè)可輕易實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié),也是產(chǎn)品常用控制形式。

2.2特殊控制方式

在多臺(tái)變頻器集中監(jiān)控應(yīng)用過程中,一般都會(huì)在每臺(tái)變頻器增加本地控制器和人機(jī)界面,按照工藝要求組態(tài)人機(jī)畫面后進(jìn)行設(shè)備的本地操作:同時(shí),多臺(tái)本地控制器與上層集成監(jiān)控系統(tǒng)(DCs)再次通信,DCs通過通信控制本地控制器的內(nèi)部變量,進(jìn)而操控變頻器的啟停和調(diào)頻,實(shí)現(xiàn)變頻設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。為提高控制的可靠性,加上現(xiàn)場環(huán)境的一些客觀因素,DCs有可能通過通信方式控制變頻器的啟停,通過遠(yuǎn)程DCs的Ao輸出,以模擬量的方式調(diào)節(jié)變頻器頻率。

以ATV6l變頻器為例,其正常設(shè)置如表3所示。

此時(shí),變頻器模塊通過圖形終端可進(jìn)行變頻模塊本身的控制(通道2控制),通過與本地控制器之間的ModbusRTU通信實(shí)現(xiàn)變頻設(shè)備的本地控制(通道1控制),含變頻模塊的啟停和調(diào)頻:DCs通過與本地控制器之間的通信,對(duì)本地控制器內(nèi)的變量進(jìn)行遠(yuǎn)程模式下的賦值,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻模塊的控制。

當(dāng)DCs要求以模擬量方式調(diào)節(jié)頻率時(shí),模擬量信號(hào)接入變頻模塊的A1通道,表3中的"給定1通道"則需設(shè)置成A12(電流信號(hào))。但這樣設(shè)置的話,設(shè)備就無法通過本地的人機(jī)界面正常調(diào)頻了,只能啟停。

在不影響設(shè)備本地人機(jī)正常操控的情況下,以s7-200sMART為例,可在設(shè)備本地控制器后面增加模擬量模塊,采集DCs發(fā)送過來的模擬量數(shù)值,經(jīng)過如圖5所示的工程量處理和控制邏輯選擇,實(shí)現(xiàn)DCs和本地人機(jī)的遠(yuǎn)程/本地控制,對(duì)于變頻模塊來說,仍是通過Modbus通信方式實(shí)現(xiàn)功能,參數(shù)不需要改變。

但此方法需要額外增加模擬量模塊,占據(jù)一定空間,且即使是最實(shí)惠的4通道模塊也價(jià)格不菲。

為了保持設(shè)備原有的本地控制功能不變,又不額外增加生產(chǎn)成本,如圖6所示,可將DCs的模擬量信號(hào)仍然接入變頻模塊的A1通道,由本地控制器通信讀取變頻模塊內(nèi)A1通道的邏輯地址,替換原有DCs給定頻率的變量地址,即可實(shí)現(xiàn)DCs的模擬量調(diào)頻。A12通道參數(shù)相應(yīng)設(shè)置:最小值4mA,最大值20mA。

3結(jié)語

不同廠家變頻器自身的設(shè)計(jì)不同,存在一定的差異性,各行各業(yè)根據(jù)實(shí)際使用工藝不同,控制方法各式各樣,實(shí)現(xiàn)方式也各有特色。上述正反轉(zhuǎn)控制和模擬量調(diào)頻的不同方式,均已應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目,現(xiàn)場效果良好,在保證工藝功能的前提下,實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的降本增效。