ABB變頻器ACS510的SPFC功能控制三臺(tái)水泵.doc

1、ABB變頻器ACS510的SPFC功能在多泵恒壓供水系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)一、前言北京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)，它的產(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)，鐵和隧道通風(fēng)機(jī)等等。ACS510產(chǎn)品系列功率范圍從0.75 KW至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(wú)需要使用額外的PLC。二、ABB ACS510變頻器特點(diǎn)簡(jiǎn)介1. 完美匹配風(fēng)機(jī)水泵：l 增強(qiáng)的PFC應(yīng)用：最多可控制7 (1+6) 各水

2、泵：能切換更多的泵。l 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(wú)須使用額外的PLC。l 多點(diǎn)U/F曲線：可自由定義5段U/F曲線；可靈活廣泛的應(yīng)用。l 超越模式：應(yīng)用于隧道風(fēng)機(jī)的火災(zāi)模式；應(yīng)用于緊急情況下。l PID調(diào)節(jié)器：兩個(gè)獨(dú)立的內(nèi)置PID控制器，PID1和PID2。2. 更經(jīng)濟(jì)：l 直覺(jué)特性：噪音最優(yōu)化，當(dāng)傳動(dòng)溫度降低時(shí)增加開(kāi)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(kāi)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。l 連接性：簡(jiǎn)單安裝，可并排安裝，容易連接電纜，通過(guò)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，

3、節(jié)約安裝空間，可靠的電纜連接。3. 更環(huán)保l 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。l 電抗器：變感電抗器：根據(jù)不同的負(fù)載匹配電感量，因此抑制和減少諧波，降低總諧波。三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(lái)啟動(dòng)的，而變頻器剛剛拖動(dòng)過(guò)的電機(jī)，將投切到工頻上。下面將以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)。1. ACS510 能滿足的系統(tǒng)要求：a) 控制室無(wú)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

4、備用。b) 三泵循環(huán)軟啟，要求不用PLC控制，以降低成本。c) 一臺(tái)泵出現(xiàn)故障時(shí)，能切換掉，保證系統(tǒng)能繼續(xù)工作。d) 三泵輪換運(yùn)行，保證各泵運(yùn)行時(shí)間相等，防止泵體久置生銹。e) 沒(méi)有用水時(shí)讓變頻器進(jìn)入睡眠狀態(tài)，節(jié)能，但要保證系統(tǒng)根據(jù)符合隨時(shí)自動(dòng)跟蹤啟動(dòng)。2. 三泵控制主回路電路圖（1）如下所示：圖（1）三泵控制主回路圖變頻器在SPFC功能下運(yùn)行時(shí)，三泵恒壓供水系統(tǒng)的主回路硬件配置：變頻器，接觸器，熔斷開(kāi)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(méi)有達(dá)到給定要求，電機(jī)脫離傳動(dòng)單元，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延遲后，

5、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)36使用同樣的步驟進(jìn)行啟動(dòng)。4) 停止電機(jī)的過(guò)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）。3. 三泵控制原理圖如下圖（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(guò)程中，沒(méi)有特殊的要求，基本上按照?qǐng)D（2）就可以實(shí)現(xiàn)三泵SPFC的功能。圖中，可以看到的有變頻器ACS510的繼電器與DI口，三位開(kāi)關(guān)S1, S2, S3，以及繼電器線包與常開(kāi)常

6、閉觸點(diǎn)等元件。圖（2）三泵控制原理圖圖（3）變頻器工作邏輯時(shí)序圖結(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，這樣接觸器K1也吸合了。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(guò)啟動(dòng)頻率1Hz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(kāi)，K1也斷開(kāi)。5) 傳動(dòng)單元等待PFC啟動(dòng)

7、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，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(guò)啟動(dòng)頻率1Hz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(kāi)，因此K2斷開(kāi)。因?yàn)镽O1處于吸合狀態(tài)，所以K1.1自保持，M1繼續(xù)保

8、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1Hz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

9、時(shí)完成后，RO1斷開(kāi)，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1Hz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(kāi)，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(kāi)，K3斷開(kāi)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(guò)參數(shù)8128來(lái)設(shè)置）。13) 接下來(lái)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。4 變頻器 ACS510 控制板I/O控制連接示意圖

10、如圖（4）所示：圖（4）I/O控制連接圖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 應(yīng)用宏切換1103: AI1 （單機(jī)給定信號(hào)）1106: PIDOUT1 （一拖多自動(dòng)給定源）1401: PFC1402: PFC1403: PFC1404：PFC1405：PFC1406：PFC1601: 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8117：5 （五臺(tái)輔機(jī)）8127：6 （六臺(tái)電機(jī)）8120：DI3（內(nèi)部鎖定）8122: 根據(jù)需要設(shè)定8123: 28128：平均運(yùn)行時(shí)間（輔助電機(jī)啟動(dòng)順序）6 調(diào)試要領(lǐng)：該控制圖對(duì)用戶的使用是一個(gè)參考，用戶可以根據(jù)實(shí)際的需要多配置外部輔助設(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根據(jù)水壓的變化變頻器內(nèi)部自動(dòng)做出的動(dòng)作。四 結(jié)論ACS510的SPFC(循環(huán)軟啟動(dòng)控制)功能在恒壓供水系