CN101022248A - 一种变频器的通用控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频器通用控制装置及其控制方法，包括传感器接口单元(1)，控制运算单元(3)，操作键盘(4)，显示单元(5)，变频器接口电路(2)，传感器接口单元(1)连接多个传感器，将各传感器的各种输出信号转换成数字信号；传感器接口单元(1)将非数字的信息数字化并传输至运算控制单元3；变频器接口电路(2)将控制运算单元(3)输出的控制信号转换成变频器可以接受的控制信号，对变频器进行控制。本发明对多个传感器信号作综合处理，对被控系统的多台变频器实施分组独立控制。

Description

一种变频器的通用控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及变频器的控制装置，特别涉及到一种对多个传感器信号作综合处理，对被控系统的多台变频器实施分组独立控制的变频器的控制装置；同时还涉及其控制方法。

背景技术

变频器作为一种电能形态变换装置，广泛应用在交流电机拖动系统中，已经成为工业过程调速控制的主流装置。但是，长期以来控制变频器工作的控制器都是针对具体的受控系统设计的，不具有通用性；它往往也不具有专用性，即它通常与系统动力回路、工作顺序、工作状态、设备保护等控制电路共用。这种控制方式造成以下问题：首先，控制器的软件是针对具体的个案设计的，不具有开放性和通用性，其软件成本和控制器的硬件成本居高不下；其次，控制变频器工作的输入信息来自不同输出特性的传感器，来自系统的多种状态特征量，导致在特定环境下工作的变频器控制器都必须花费大量成本开发、配置数据采集、辨识、综合装置；再次，在有多台变频器联合控制的系统中，每台变频器都必须独立采集输入信息，独立接受控制，导致装置中硬件、软件配置的重复、冗余，工程造价上升，系统控制稳定性下降；最后，由于变频器与系统其他工作状态共用同一个控制器，导致强、弱电难以远离走线，相互交错互连，装置内部电磁环境复杂多变，解决系统电磁兼容性问题需花费大量的成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种对多个传感器信号作综合处理，对被控系统的多台变频器实施分组独立控制的变频器的通用控制装置。

本发明的另一目的在于提供变频器的通用控制装置的控制方法。

本发明的一种变频器的通用控制装置，包括传感器接口单元，运算控制单元，操作键盘，显示单元，变频器接口电路，其中：传感器接口单元连接多个传感器，承担传感器输出信息的采集、变换和传输任务；传感器接口单元将非数字的信息数字化并传输至运算控制单元；变频器接口电路将运算控制单元的控制指令转换为变频器可以接受的控制信号，对变频器进行控制。

传感器接口可以是模拟信号接口(如0-10V电压信号，4-20mA电流信号等)，也可以是数字接口(如RS-232接口，以太网接口，工业总线接口等)。

变频器接受的控制信号可以采用干结点或湿结点形式，用电压信号或电流信号；也可以是工业总线上传输的数据。

变频器的通用控制装置的控制方法，其特征在于：对变频器的分组管理，根据每组变频器的控制算法的需求，选定一个或多个传感器，对其读数进行运算，将运算结果作为虚拟传感器读数并以这个读数为输入参数进行控制算法的运算；控制方法对系统受控变频器按照动作需求进行分组，将若干需要同步动作的变频器划分为1组，1组变频器执行同一个控制算法。分组规则由控制键盘输入，存储于运算控制单元的存储器中；1个控制算法所需的若干参数，由虚拟传感器读数提供。1个虚拟传感器的读数由选择的若干传感器的读数运算得到，运算类型可以是各种数学方法的运算，如加、减、乘、除、乘方、算术平均、最大值、最小值等或各种运算的组合。虚拟传感器的读数运算规则和传感器的选择规则由控制键盘输入，存储于运算控制单元的存储器中。

本发明与现有技术相比具有以下明显的优点和有益效果：

可以采集多个传感器的读数并对多个变频器进行控制，提供人机交互界面；根据控制需要选择传感器信号数据的组合方法，将传感器组合信号数据抽象为虚拟逻辑传感器并进行数据处理；以虚拟逻辑传感器数据为依据，将变频器分组，以多种控制算法对变频器实施控制；由开放、灵活的软件构架支持的稳定的控制器，其软件平台具有数据记录、信号处理、通信和智能控制等功能。其硬件平台具有逻辑控制、工作状态控制、过程控制等功能并提供视觉界面。与系统的动力回路、系统的工作状态等控制电路相互隔离，独立运行。

本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1：为变频器的通用控制装置的结构示意图。

图2：为传感器接口单元的示意图

图3：为构造方法原理图

图中标记：

1、传感器接口单元；2、变频器接口电路；3、控制运算单元；4、操作键盘；5、显示单元。

具体实施方式

以下结合图及较佳实施例，对依据本发明提出的变频器的通用控制装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后：

参见图1，变频器通用控制装置，包括传感器接口单元1，控制运算单元3，操作键盘4，显示单元5，变频器接口电路2(201，202，...20m)。传感器接口单元1连接多个传感器，将各传感器(101，102，...10n)的各种输出信号转换成数字信号；传感器接口单元1将非数字的信息数字化并传输至运算控制单元3；变频器接口电路2将控制运算单元3输出的控制信号转换成开关信号，电压信号，电流信号或工业现场总线上传输的数据控制各变频器(201，202，...20m)运行。传感器接口可以是模拟信号接口(如0-10V电压信号，4-20mA电流信号等)，也可以是数字接口(如RS-232接口，以太网接口，工业总线接口等)。

操作键盘4和显示单元5构成人机界面，通过此界面可以对变频器通用控制器进行设置和操作。操作键盘4和显示单元5通过本地总线连接到运算控制单元3。

运算控制单元3由一台计算机实现，本例中采用嵌入式处理器，自带程序和数据存储器。可同时(时分方式)执行多个控制算法，各个控制算法通过一组设置数据进行设置描述。

参见图2，传感器接口单元1提供CAN和RS-485工业总线接口6，这种接口方式可以经数字接口7直接读取传感器读数，供运算控制单元3用。传感器接口单元1提供电流接口和电压接口8，通过I-V转换电路9将电流信号转换为电压信号，通过10对电压信号进行调理，通过ADC11(模拟-数字转换器)转换为数字信号，供运算控制单元3使用。

其控制方法为：对变频器的分组管理，根据每组变频器的控制算法的需求，选定一个或多个传感器，对其读数进行运算，将运算结果作为虚拟传感器读数并以这个读数为输入参数进行控制算法的运算；控制方法对系统受控变频器按照动作需求进行分组，将若干需要同步动作的变频器划分为1组，1组变频器执行同一个控制算法。分组规则由控制键盘输入，存储于运算控制单元的存储器中；1个控制算法所需的若干参数，由虚拟传感器读数提供。1个虚拟传感器的读数由选择的若干传感器的读数运算得到，运算类型可以是各种数学方法的运算，如加、减、乘、除、乘方、算术平均、最大值、最小值等或各种运算的组合。虚拟传感器的读数运算规则和传感器的选择规则由控制键盘输入，存储于运算控制单元的存储器中。

下表是图3的设置：

算法序号	虚拟传感器1	虚拟传感器2	虚拟传感器3	控制算法	同组变频器
						121	211	无	无	PID	201，202，204
122	212	213	214	模糊控制	203
						…

下表描述图3虚拟传感器设置：

虚拟传感器	配置描述S(x)表示x传感器的读数	说明
			211	(S(101)+S(103))/2	平均值
212	S(102)-S(105)	差值
			213	S(103)	直接读取
214	Max(S(104)，S(106)，S(107))	最大值
			…

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1、一种变频器通用控制装置，其特征在于：包括传感器接口单元(1)，控制运算单元(3)，操作键盘(4)，显示单元(5)，变频器接口电路(2)，传感器接口单元(1)连接多个传感器，将各传感器的各种输出信号转换成数字信号；传感器接口单元(1)将非数字的信息数字化并传输至运算控制单元3；变频器接口电路(2)将控制运算单元(3)输出的控制信号转换成变频器可以接受的控制信号，对变频器进行控制。

2、如权利要求1所述的变频器通用控制装置，其特征在于：传感器接口是模拟信号接口或数字接口。

3、如权利要求1或2所述的变频器通用控制装置，其特征在于：变频器接受的控制信号采用干结点或湿结点形式，用电压信号、电流信号或工业总线上传输的数据。

4、一种变频器的通用控制装置的控制方法，其特征在于：对变频器的分组管理，根据每组变频器的控制算法的需求，选定一个或多个传感器，对其读数进行运算，将运算结果作为虚拟传感器读数并以这个读数为输入参数进行控制算法的运算；控制方法对系统受控变频器按照动作需求进行分组，将若干需要同步动作的变频器划分为1组，1组变频器执行同一个控制算法。分组规则由控制键盘输入，存储于运算控制单元的存储器中；1个控制算法所需的若干参数，由虚拟传感器读数提供。1个虚拟传感器的读数由选择的若干传感器的读数运算得到，运算类型可以是各种数学方法的运算，如加、减、乘、除、乘方、算术平均、最大值、最小值等或各种运算的组合。虚拟传感器的读数运算规则和传感器的选择规则由控制键盘输入，存储于运算控制单元的存储器中。

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