CN102570961A - 基于应用宏的变频器多应用场合快速调试实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的基于应用宏的变频器多应用场合快速调试的实现方法，包括：给定环节通过键盘、上位机或模拟量输入功能完成运行频率、过程量或转矩给定；起停和转向控制环节通过开关量控制功能完成变频器启动、停止、运行方向选择；在发生过流或过载故障时，变频器输出保护环节通过设置输出转矩限定值来及时保护变器；传动信号和状态监测环节通过模拟量和继电器功能监视电机转速、电流信号及电机运行、停止状态；在变频器发生故障或警告时，复位控制环节通过开关量复位变频器。本发明使用简单，只需用户根据需求通过上位机选择相应的应用宏程序即可快速完成变频器的快速调试，降低了控制系统设计难度和对调试人员的要求，满足了多种应用场合的需求。

Description

基于应用宏的变频器多应用场合快速调试实现方法

技术领域

本发明涉及电气传动技术领域，尤其涉及一种基于应用宏的变频器多应用场合快速调试实现方法。

背景技术

通用变频器广泛应用多种工业控制领域，例如纸浆与造纸，金属，采矿，水泥，电力，化工，冶金，石油与天然气等，主要采用速度控制、过程控制及转矩控制等方式，为了满足多种场合的应用需求而配有多种内置可选项，即通用变频器的一个关键特性是可编程性，对每一种应用场合都有大量不同的参数需要设置，而且可能需要多次调整后才能达到满意的效果，因此增加了调试的复杂度。

目前通用变频器应用中主要根据应用场合的不同由用户自己设置相关参数，对调试人员的要求较高，因此本发明提出通过应用宏即经过预编程的参数集达到满足多种应用场合的快速调试的实现方法，此外还提供二个用户可以自定义的宏，即允许用户存储参数设置值，这此值可保存在永久存储器中，无论电源是否关闭都不会丢失，以后用户可以根据需要，调用这此数据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于应用宏的变频器多应用场合快速调试的实现方法，即根据不同的应用场合选择相应的应用宏程序，应用宏程序会自动完成相关应用参数的设置，用户也可根据自己实际需要对已自动设置和未设置的参数进行调整，从而在满足应用需求的前提下实现变频器的快速调试。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案： 

本发明提供的基于应用宏的变频器快速调试实现方法，具体是：根据应用场合采用相应的应用宏，然后由变频器调速系统提供的应用宏程序自动完成相关应用参数设置，主要包括给定、加减速控制、起停和转向控制、变频器输出保护、传动信号和状态监测以及复位控制环节，其中：给定环节通过键盘、上位机或模拟量输入功能完成运行频率、过程量或转矩给定；起停和转向控制环节通过开关量控制功能完成变频器启动、停止、运行方向选择；在发生过流或过载故障时，变频器输出保护环节通过设置输出转矩限定值来及时保护变器；传动信号和状态监测环节通过模拟量和继电器功能监视电机转速、电流信号及电机运行、停止状态；在变频器发生故障或警告时，复位控制环节通过开关量复位变频器。

本发明提供的上述基于应用宏的变频器快速调试实现方法，其包括以下步骤：

步骤1，根据不同的应用场合确定应用宏程序需要实现的功能，从而确定相应的应用宏程序需自动设置的参数，并提供对自动设置的参数可再修改的功能；

步骤2，通过键盘、上位机或模拟量输入功能完成运行频率、过程量或转矩给定，并自动完成频率上下限、基准频率、加减速曲线和加减速时间等功能参数的设置；

步骤3，通过开关量控制功能完成变频器启动、停止、运行方向及运行速度和加减速时间选择等，在矢量控制方式下还需自动设置输出转矩限定值；

步骤4，通过模拟量输出功能完成变频器传动信号监测，主要监控变频器输出电压、电流、功率和输出转矩等；

步骤5，通过继电输出功能指示变频器运行状态，主要完成变频器准备就绪、运行及故障状态指示。

按上述方案，所述的步骤1具体为：根据变频器的不同应用场合应用需求，主要包括基本工业控制领域，本地和远程控制，闭环过程PID控制，转矩控制，多段速控制等场合。基本工业控制领域主要针对恒转矩负载、连续运行负载（水泵和风机等），需要实现标准应用宏；本地和远程控制主要针对有时需要通过PLC或其它设备进行自动控制，有时又需要进行人工手动控制的场合，即可以从两个不同的地点进行控制，需要实现手动/自动控制宏；闭环过程控制主要针对工艺闭环控制，例如恒压供水系统、泵传动的液位恒定和风机传动的风量恒定控制系统等，需要实现闭环PID控制宏；转矩控制主要应用于要求平稳起动的场合（电梯、电力机车等）、负荷变化较大并且允许负荷重时自动降低转速的场合（搅拌机等）、要求被加工物的张力恒定（如卷绕机械和主/从多传动中的从动单元等），需要实现转矩控制宏；多段速控制场合主要应用于在不同工艺过程中需要不同转速的场合，需要实现顺序控制宏。

按上述方案，所述的步骤2根据选择的应用宏程序自动设置频率、过程量或转矩给定方式及相关的功能参数。

按上述方案，所述的步骤3根据不同的应用宏程序，选择不同的I/O即开关量控制功能完成变频器启动、停止、运行方向及上位机设定的恒定运行速度和加减速时间选择等。

按上述方案，所述的步骤4根据不同的应用宏程序自动设置模拟量输出功能监控的变频器传动信号，模拟量输出功能主要设置采样时间、定标、滤波时间常数，并需外接电压表或电流表显示变频器的传动信号。

按上述方案，所述的步骤5通过设置继电器输出功能指示变频器运行状态。

本发明提供的基于应用宏的变频器多应用场合快速调试实现方法，其与现有技术相比具有以下主要的优点：

其一.降低了实际控制系统设计难度。

提供了灵活、高效、可靠的应用宏，即提供了满足不同应用场合的控制系统方案（如附图所示），此外，用户也可根据自己实际需求对提供的控制系统方案稍作调整即可，从而降低了实际应用控制系统的设计难度。

其二. 降低了调试的复杂度和周期。

只需用户根据不同的应用场合（例如需要过程PID控制宏的风量、压力恒定的场合，以及需要转矩控制宏的电梯、电力机车控制系统等）通过上位机选择相应的应用宏程序，TMS320F28335型DSP控制的变频器调速系统提供的应用宏程序会自动完成相关应用参数设置以满足实际需求，无需用户设置大量的参数即可快速完成变频器的快速调试，降低了调试的复杂度和周期。

其三. 可实现更加广泛的应用。

根据不同的应用场合，提供了多种应用宏以满足相应应用需求，用户可根据实际需求对自动设置或未设置的参数可再设置，从而可满足各种复杂的不同场合的驱动需求，实现了更加广泛的应用。

附图说明

图1为应用宏实现流程图。

图2为标准应用宏连接图。

图3为手动/自动控制应用宏连接图。

图4为过程PID控制应用宏连接图。

图5为转矩控制应用宏连接图。

图6为顺序控制应用宏连接图。

具体实施方式

本发明提供的基于应用宏的变频器多应用场合快速调试实现方法，参见图1，具体是：根据不同应用场合选择不同的应用宏后，即选择了满足不同应用场合的控制系统方案（如附图所示），然后由TMS320F28335型DSP控制的变频器调速系统提供的应用宏程序会自动完成相关应用参数设置，主要包括给定环节、加减速控制、起停和转向控制、变频器输出保护、传动信号和状态监测以及复位控制。给定环节指通过键盘、上位机或模拟量输入功能完成运行频率、过程量或转矩给定；起停和转向控制指通过开关量控制功能完成变频器启动、停止、运行方向选择；变频器输出保护指设置输出转矩限定值从而在发生过流或过载故障时及时保护变器器；传动信号和状态监测指通过模拟量和继电器功能监视电机转速、电流信号及电机运行、停止状态；复位控制指在变频器在发生故障或警告时通过开关量复位变频器。

本发明提供的基于应用宏的变频器多应用场合快速调试实现方法，包括以下步骤：

步骤1，根据不同的应用场合确定应用宏程序，主要有标准应用宏、手动/自动控制宏、PID控制宏、转矩控制宏和顺序控制宏，从而确定相应的应用宏程序需设置的参数，主要有频率或转矩给定、外接开关量控制部分（启动/停止/转向）、变频器传动信号（转速、电流和转矩等）和状态（准备、运行和故障等）监控部分功能参数。

步骤2，通过键盘、上位机或模拟量输入功能完成运行频率、过程量或转矩给定，模拟量输入功能主要设置采样时间、定标、滤波时间常数、是否取反和取绝对值，键盘或上位机采用百分比的形式给定，加减速功能主要设置加减速为直线或曲线、加减速时间等参数，变频器相关参数主要设置运行频率上下限、基准频率及变频器控制模式（矢量控制或V/F控制）；

步骤3，通过开关量控制功能完成变频器启动、停止、运行方向及运行速度选择等，即把开关量的状态连入变频器的控制字，从而控制变频器的启动/停止/转向，此外通过开关量的状态选择设定的恒定运行速度。

步骤4，通过模拟量输出功能完成变频器传动信号监测，可监控电机转速，变频器输出频率，输出转矩，输出电压，输出电流，输出功率，直流母线电压等实时反应变频器运行状态的过程信号量，模拟量输出功能主要设置的参数有采样时间、定标、滤波时间常数、是否取反和取绝对值等。

步骤5，通过继电器输出功能指示变频器运行状态，主要完成变频器准备就绪、运行及故障状态指示，即把变频器运行状态连入继电器输出端口。

经过上述步骤，实现对变频器多应用场合的快速调试。

上述步骤1所述的应用宏技术方案具体如下：

1.标准应用宏：

（1）应用范围：主要适用于基本的工业领域，例如恒转矩负载（带式输送机）、非额定转速下连续运行的负载（泵和风机）、恒速运行的测试台等。

（2）频率给定：在转速控制模式下，频率给定信号连接到模拟量输入口AI1。

（3）加减速时间选择：可以预设2个加速/减速斜坡时间，根据数字输入口DI4的状态来选择使用那个斜坡加减速时间。

DI4=0，选择第1挡加减速时间；

DI4=1，选择第2挡加减速时间。

（4）起停控制：启动/停止和转向信号分别连接到数字输入I/O1和I/O2。

I/O1=1时启动，I/O=0时停止；

I/O2=1时正转，I/O2=0时反转。

（5）多挡转速运行控制：通过数字输入口DI5和DI6可以选择3个恒速值。

DI5=0、DI6=0，转速由模拟量输入端AI1的频率给定信号控制；

DI5=1、DI6=0，选择第1挡转速；

DI5=0、DI6=1，选择第2挡转速；

DI5=1、DI6=1，选择第3挡转速。

（6）复位控制：通过数字输入口DI7的脉冲信号进行复位。

此外，在控制端子板上有两个模拟输出（速度和电流）信号和三个继电器输出信号（准备、运行和故障），标准应用宏默认控制连接如图2所示。

2.手动/自动宏：

（1）应用范围：主要适用于本地和远程控制，主要针对有时需要通过PLC或其它设备进行自动控制，有时又需要进行人工手动控制的场合，即可以从两个不同的地点进行控制，可以通过两台外部控制设备切换控制。

（2）频率给定：手动宏的给定信号连接到模拟量输入口AI1的电压信号，自动宏的给定信号连接到模拟量输入口AI2，通常为电流信号。传动单元为速度控制模式，通过数字输入口DI4可以选择一个恒定速度，DI4=0时，频率给定由模拟量给定，DI4=1时选择第4挡转速。

（3）起停控制：手动宏的起动/停止/转向命令连接到数字输入口I/O1和I/O2，起动/停止由I/O1控制，正转/反转由I/O2控制；自动宏的起动/停止/转向命令连接到数字输入口的DI5和DI6，起动/停止由DI5控制，正转/反转由DI6控制。

（4）控制方式选择：手动宏和自动宏之间的选择由数字输入口I/O3的状态决定。

I/O3=0时手动控制有效；

I/O3=1时自动控制有效。

（5）复位控制：通过数字输入口DI7的脉冲信号进行复位。

此外，在控制端子板上有两个模拟输出信号和三个继电器输出信号，手动/自动宏默认控制连接如图3所示。

3.PID控制宏：

（1）应用范围：主要适用于闭环过程控制，例如城市供水系统的增压泵、蓄水池的液位控制、小区供热系统的增压泵等，它是通过控制电机的转速来实现控制的。

（2）过程量或频率给定：过程给定信号连接到模拟量输入口AI1的电压信号给定，反馈信号连接到模拟量输入口AI2，通常为电流信号。另外，模拟量输入口AI1也可以直接作为速度给定信号输入到变频器，这时PID控制器旁路，而变频器也不再控制过程变量，此时，速度给定也可通过I/O4在恒速（第4挡速度）和模拟量输入口AI1间进行选择。

（3）控制方式选择：速度控制和过程PID控制之间的选择是由数字输入口I/O3来实现。

I/O3=0时选择速度控制方式；

I/O3=1时选择过程PID控制。

（4）起停控制：在速度控制方式下，由I/O1控制变频器的启动和停止，在过程控制方式下，由DI6控制变频器的启动和停止。

（5）复位控制：通过数字输入口DI7的脉冲信号进行复位。

在控制端子板上有两个模拟输出信号和三个继电器输出信号，PID控制宏默认控制连接如图4所示。

4.转矩控制宏：

（1）应用范围：主要应用于要求平稳起动的场合（电梯、电力机车等）、负荷变化较大并且允许负荷重时自动降低转速的场合（搅拌机等）、要求被加工物的张力恒定（如卷绕机械和主/从多单元传动中的从动单元等）。

（2）转矩或频率给定：转矩给定值由模拟输入口AI2以电流信号提供。默认情况下，0mA对应0%，20mA对应100%的电机额定转矩。在速度控制方式下，频率给定信号由模拟量输入AI1提供，速度给定也可通过I/O4在第4挡速度和模拟量输入口AI1间进行选择。

（3）控制方式选择：通过数字输入口I/O3，可以选择速度控制或转矩控制。

I/O3=0时选择速度控制；

I/O3=1时选择转矩控制。

（4）加减速时间选择：可以预设2个加速/减速斜坡时间，根据数字输入口DI5的状态来选择使用那个加速和减速斜坡时间。

（5）起停控制：起动/停止/转向命令信号由数字输入I/O1和I/O2给出。I/O1控制起动和停止，I/O2控制正转和反转。

（6）复位控制：通过数字输入口DI7的脉冲信号进行复位。

此外，在控制端子板上有两个模拟输出信号和三个继电器输出信号，转矩控制宏默认控制连接如图5所示。

5.顺序控制宏：

（1）应用范围：主要适用于往复控制即在不同的工艺过程中需要不同转速的程序控制场合。

（2）频率给定：提供了七个预先设定的恒定速度，转速由数字输入端口I/O4，DI5~DI6的状态决定。

I/O4=0，DI5=0，DI6=0，速度给定通过模拟量输入口AI1提供；

I/O4=1，DI5=0，DI6=0，第1挡转速；

I/O4=0，DI5=1，DI6=0，第2挡转速；

I/O4=1，DI5=1，DI6=0，第3挡转速；

I/O4=0，DI5=0，DI6=1，第4挡转速；

I/O4=1，DI5=0，DI6=1，第5挡转速；

I/O4=0，DI5=1，DI6=1，第6挡转速；

I/O4=1，DI5=1，DI6=1，第7挡转速；

（3）加减速时间选择：预设了2个加速/减速斜坡时间，根据数字输入口I/O3的状态，可以选择使用那个加速和减速斜坡时间。

（4）起停控制：启动/停止和转向命令由数字输入口I/O1和I/O2提供。I/O1控制起动和停止，I/O2控制正转和反转。

（5）复位控制：通过数字输入口DI7的脉冲信号进行复位。

在控制端子板上有两个模拟输出信号和三个继电器输出信号，如图6为顺序控制宏默认控制连接图。

6.用户宏：

为用户自己定义的宏，用户宏允许用户存储参数设置值和电机辨识数据。这些值保存在永久存储器中，无论电源是否关闭都不会丢失，以后用户可以根据需要，调用这些数据。

本实施例提供的技术方案可应用于实际生产中例如小区供水、供热、电梯控制系统等，并且在由TMS320F28335型DSP控制的变频器调速系统中得到验证，主要表现在：可快速完成变频器的快速调试，降低了控制系统设计难度和调试的复杂度及周期，方便用户可根据实际需求对自动设置或未设置的参数可再设置，从而可满足各种复杂的驱动需求，实现了更加广泛的应用。

以上实施例仅用于说明本发明的计算思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于应用宏的变频器多应用场合快速调试实现方法，其特征是：根据应用场合采用相应的应用宏，然后由变频器调速系统提供的应用宏程序自动完成相关应用参数设置，主要包括给定、加减速控制、起停和转向控制、变频器输出保护、传动信号和状态监测以及复位控制环节，其中：给定环节通过键盘、上位机或模拟量输入功能完成运行频率、过程量或转矩给定；起停和转向控制环节通过开关量控制功能完成变频器启动、停止、运行方向选择；在发生过流或过载故障时，变频器输出保护环节通过设置输出转矩限定值，来及时保护变器；传动信号和状态监测环节通过模拟量和继电器功能监视电机转速、电流信号及电机运行、停止状态；在变频器发生故障或警告时，复位控制环节通过开关量复位变频器。

2.根据权利要求1所述的基于应用宏的变频器快速调试实现方法，其特征在于该方法以下步骤：

步骤1，根据应用场合确定应用宏程序需要实现的功能，从而确定相应的应用宏程序需自动设置的参数，并提供对自动设置的参数可再修改的功能；

步骤2，通过键盘、上位机或模拟量输入功能完成运行频率、过程量或转矩给定，并自动完成包括频率上下限、基准频率、加减速曲线和加减速时间功能参数的设置；

步骤3，通过开关量控制功能完成变频器的启动、停止、运行方向及运行速度和加减速时间选择，在矢量控制方式下还需自动设置输出转矩限定值；

步骤4，通过模拟量输出功能完成变频器传动信号监测，主要监控变频器的输出电压、电流、功率和输出转矩；

步骤5，通过继电器输出功能指示变频器的运行状态，主要完成变频器的准备就绪、运行及故障状态指示；

经过上述步骤实现基于应用宏的变频器快速调试。

3.根据权利要求2所述的基于应用宏的变频器快速调试实现方法，其特征在于所述的步骤1具体为：根据变频器的不同应用场合，主要包括基本工业控制领域，本地和远程控制，闭环过程控制，转矩控制，多段速控制场合，需要实现标准应用宏、手动/自动控制宏、PID控制宏、转矩控制宏和顺序控制宏；根据选择的应用宏程序自动完成相关应用参数的设置，主要包括频率、过程量或转矩给定、外接开关量控制部分、变频器传动信号和状态监控部分。

4.根据权利要求2所述的基于应用宏的变频器快速调试实现方法，其特征在于：所述的步骤2根据选择的应用宏程序自动设置频率、过程量或转矩给定方式及相关的功能参数，模拟量输入功能主要设置采样时间、定标、滤波时间常数、是否取反和取绝对值，键盘或上位机采用百分比的形式给出。

5.根据权利要求2所述的基于应用宏的变频器快速调试实现方法，其特征在于：所述的步骤3根据不同的应用宏程序，采用不同的I/O即开关量控制功能完成包括变频器的启动、停止、运行方向及上位机设定的恒定运行速度和加减速时间选择。

6.根据权利要求2所述的基于应用宏的变频器快速调试实现方法，其特征在于：所述的步骤4根据不同的应用宏程序自动设置模拟量输出功能监控的变频器传动信号，模拟量输出功能主要设置采样时间、定标、滤波时间常数，并需外接电压表或电流表显示变频器的传动信号。

7.根据权利要求2所述的基于应用宏的变频器快速调试实现方法，其特征在于：所述的变频器采用TMS320F28335型DSP控制的变频器。

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