CN106329944A - 一种变频器双源给定控制的系统及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变频器双源给定控制系统及实现方法，包括：变频器的两路模拟量输入通道，其中一路连接电位器，将电位器电压信号作为变频器频率控制的给定信号；另一路连接信号隔离分配器，所述信号隔离分配器提供现场反馈电流信号，所述现场反馈电流信号与变频器内部目标设定值进行比对，将两者的差值作为变频器频率控制的给定信号。本发明有益效果：本发明方案能够实现变频器给定信号双源控制，手动、自动多种模式，使得控制系统移植性强，可以方便快捷的调试更改设定目标值，和更换安装应用到新场合。

Description

一种变频器双源给定控制的系统及实现方法
技术领域
本发明涉及变频器频率给定技术领域,尤其涉及一种变频器双源给定控制系统及实现方法。
背景技术
通用变频器一般均具有模拟量给定控制两组通道，一组为0-10V电压给定，另一组为4-20mA电流给定，以及相应的跳线设置。电压给定为手动旋钮电位器，0-10V电源供自变频器；电流信号给定来自现场检测反馈器件，为有源输出。现场应用的新情况要求是：手动调节旋钮控制不可或缺，例如设备运行异常、维修、初期调试等等情况，都需要人工短时干预，但是设备长期稳定运行期间，手动控制却不能胜任。因此现场检测反馈信号的调节控制亦是必需的，同时还需要多处显示多设备参与控制，其现场信号传输中抗干扰抑制措施非常重要。因此，需要设计正确的变频器双源给定控制的接入方法，在满足以上现场要求的同时，避免信号干扰带来的系统不稳定和误动作。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种变频器双源给定控制系统及实现方法，能够同时提供电压给定和电流信号反馈给定比较调节控制，同时提供异地多处显示，多台套设备自动控制功能。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种变频器双源给定控制系统，包括：变频器的两路模拟量输入通道，其中一路连接电位器，将电位器电压信号作为变频器频率控制的给定信号；
另一路连接信号隔离分配器，所述信号隔离分配器提供现场反馈电流信号，所述现场反馈电流信号与变频器内部目标设定值进行比对，将两者的差值作为变频器频率控制的给定信号；
定义使用变频器开关量输入通道，即开关信号输入端子作为上述两路变频器频率控制给定信号切换或者组合的外部主令开关；通过所述外部主令开关实现变频器频率控制给定信号的切换以及不同组合形式，实现变频调速手动/自动转换以及PID自动或者随动控制；
上述两路变频器频率控制的给定信号单独作用分别变频器频率控制源信号；
或者通过电位器手动设置电压信号作为变频器内部目标设定值，将现场反馈电流信号作为反馈实际值的PID自动/随动控制信号作为变频器频率控制源信号。
进一步地，所述信号隔离分配器具有至少两个输入端和至少两个输出端；
所述输入端接入来自现场的采集器件采集到的电流信号；所述输出端输出的多路电流信号分别接入分布于操作现场和配电控制室的显示仪表，以及接入变频器作为信号反馈量，参与变频器的调节控制。
进一步地，对所述信号隔离器进行级联设置。
进一步地，在所述电位器与变频器的连接线采用带屏蔽层电缆，并在变频器一侧单侧接地，以抑制信号干扰。
进一步地，在所述现场反馈电流信号接入变频器的连接线采用带屏蔽层电缆，并在变频器一侧单侧接地，以抑制信号干扰。
一种变频器双源给定控制的实现方法，包括：将电位器电压信号作为一路变频器频率控制的给定信号；将现场反馈电流信号与变频器内部目标设定值进行比对，将两者的运算值作为另一路变频器频率控制的给定信号；
通过定义使用变频器开关量输入通道，即开关信号输入端子作为上述两路变频器频率控制给定信号切换或者组合的外部主令开关；通过所述外部主令开关实现变频器频率控制给定信号的切换以及不同组合形式，实现变频调速手动/自动转换以及PID自动或者随动控制；
上述两路变频器频率控制的给定信号单独作用于变频器进行频率控制；
或者通过电位器手动设置电压信号作为给定目标值，将现场反馈电流信号作为反馈实际值的PID自动/随动控制信号作为变频器频率控制源信号，实现不同现场要求的变频器频率控制。
进一步地，将上述两路变频器频率控制的给定信号相叠加运算后的数值作为变频器频率控制源信号。
本发明的有益效果：
1.本发明方案能够实现变频器给定信号双源控制，手动、自动多种模式，使得控制系统移植性强，可以方便快捷的调试更改设定目标值，和更换安装应用到新场合。
2.能够实现系统提供设备工艺运行状态参数多处显示，和多处控制调节，人机界面友好直观，便于设备操作和检修维护人员监控掌握设备运行及故障状态。
3.系统抗干扰能力较强，特别是对变频器负载侧输出的强力干扰，能够有效避免长距离线路敷设导致的信号耦合干扰。
附图说明
图1为本发明变频器双源给定控制系统结构示意图。
下面结合附图对本发明进行详细说明：
目前大多数现场应用单路信号源编程控制，实现稳定压力，稳定水位等物理量的控制功能，不具备水压水位等的自动调节、跟随随动控制以及随时人工干预的功能，更不具备随时调整目标值的更高功能要求，以及需要参照分别作为目标值和实际值的该两路控制信号相运算作为变频器频率源信号的特殊工艺应用场合的控制功能要求。
因此，本发明设计一种变频器双源给定控制系统及实现方法，包括：变频器的两路模拟量输入通道，其中一路连接电位器，将电位器电压信号作为变频器频率控制的给定信号；
另一路连接信号隔离分配器，信号隔离分配器提供现场反馈电流信号，所述现场反馈电流信号与变频器内部目标设定值进行比对，将两者的差值作为变频器频率控制的给定信号；
上述两路变频器频率控制的给定信号单独作用于变频器进行频率控制，以实现设备传动速度调节；
或者通过电位器手动设置电压信号作为变频器内部目标设定值，将现场反馈电流信号作为反馈实际值的PID自动/随动控制信号作为变频器频率控制源信号，从而实现将所调节控制的物理量锁定在目标值的工艺要求。
其中，现场反馈电流信号视不同应用现场而不同，可以是进水泵的水池液位，排水泵的水池液位，管道内水的压力，流量等等需要变频传动水泵调节控制的实际物理量。
变频器两路模拟量输入信号实现有效接入，通过正确地参数设置，不仅能够完成两路通道各自单独作为变频器频率控制源信号所具备的控制功能，还能够实现电位器手动设定目标值，现场反馈量作为实际值的PID自动或手动随动控制功能；甚至能够实现两路频率源控制信号进行叠加运算，运算结果作为变频器最终给定控制信号数值，以实现具体工艺现场的特殊控制功能要求。
信号隔离分配器的使用，基于两方面的设计功能和要求。一是控制信号干扰抑制措施的需要，否则，由于控制系统作为反馈量的实际值采集自应用现场(通常为4-20mA电流信号，也有的是电压电流信号自选)，信号传输距离较长，现场所限，多数与变频器动力负荷电缆近距离或同沟同槽敷设，极易受到信号干扰严重的直接威胁变频器正常功能使用。二是，作为反馈量的实际值采集自应用现场，不仅是现场操作人员需要观察掌握的数据，而且配电控制室也需要予以直观显示，以便于设备调试和维修维护人员观察了解。因此，信号隔离器的信号接口通常是一入多出(通常4-20mA电流信号)，以满足输出的多路信号分别接入多只显示仪表和多台设备的变频器，实现多处显示和多台控制。
视具体应用现场不同要求，由于现场信号采集器件的压力/水位传感器变送器多具有较强 的信号抗干扰设计，并且信号传输距离不是特别长，周边亦不存在强烈的干扰源，可以只在控制室设置一只信号隔离器，现场信号干扰强烈的，可以在现场加装一只信号隔离器来实现。
信号隔离分配器输入端接入来自现场采集器件例如压力/水位的传感变送器的4-20mA电流信号，其数值反映压力/水位的实际大小；信号隔离器输出端输出多路4-20mA电流信号，分别接入分布于操作现场和配电控制室的显示仪表，显示压力/水位的实际数值，另外的输出信号接入变频器的作为反馈量(可以是多台变频器，需要满足实现联动控制功能的)，参与变频器的调节控制。
若是信号隔离器输出信号回路数量不能满足多处显示和多台套设备控制要求的，可以对信号隔离器进行级联设置，即将信号隔离器的一路4-20mA的电流信号接入加装的一只信号隔离器输入端，这样其输出信号回路(至少两路)再接入需要的显示仪表或变频器。
图1所示的系统为本发明变频器双源给定控制系统的具体实施例。图1中，两台现场排水泵(进水泵)为变频器驱动泵电机进行变频传动调速控制，现场水池液位(压力、流量等物理量)由液位(压力、流量等物理量)传感变送器采集并转换为4-20mA电流信号，接入现场显示仪表，数字显示仪表有输出回路的，其输出信号经过长距离屏蔽电缆输送给配电控制室的信号隔离器(信号隔离器可视具体现场情况在长距离信号屏蔽电缆两端或单端设置)，信号隔离器的输出分别接入液位显示仪表和两台泵电机变频器的AI2通道。
需要接入更多的显示仪表和泵变频器，4-20mA电流信号回路数不够时，还可以通过级联信号隔离器的方式增加电流信号回路。
图1给出了多台变频器联动控制并多处显示的双频率源信号给定的有效接入链接线路。现场压力液位流量等信号采集器件的4-20mA电流信号接入数显仪，就地显示，便于一线操检人员观察了解，可视具体应用现场，若是距离配电控制室很远，可以先加设一只信号隔离器于现场，经过长距离传输线路后，再接入配电控制室的信号隔离器，配电控制室的信号隔离器输出分别给控制室数显仪和多台变频器的AI2模拟量输入通道，作为控制信号。两路频率源信号信号类型不同，它们的有效接入不同于通常电气线路的串并联，如图1所示，信号隔离器4-20mA电流信号的输出+接入变频器AI2通道输入端，信号隔离器4-20mA电流信号的输出-与AI1通道的电位器电源供给端+10V连接，AI2通道GND端与变频器AI1通道的GND端链接，线路链接正确后，再对变频器输入信号回路信号类型进行相应的跳线设置，和一系列的参数设置，变频器双源给定控制即可实现如前所述各种相应的控制功能。
以变频器双源给定信号有效接入的实现为基础，涉及双通道频率源给定控制信号单独作用而进行切换，和双通道频率源给定控制信号组合作用以满足复杂要求的高级功能控制—过 程控制、自动跟随控制等等，比如液位、压力、流量等的PID自动调节控制，稳定压稳定液位控制等复杂功能控制的完成，尤其要首先实现变频器双源给定控制有效接入。然后，再进行变频器功能设置和参数设置，方能最终完成。
双通道频率源给定信号有效接入实现后，通过设置定义一输入端子(比如定义使用变频器开关量输入通道DI1，即开关信号输入端子X1)为双频率源组合信号切换的外部主令开关。当该开关接通时，变频器双频率源中的AI1信号有效(此时，通过进一步设置相关参数，还可以选择频率源通道AI2信号有效)；当该开关断开时，频率源AI2信号有效(此时，通过进一步设置相关参数，还可以选择两通道频率源AI1和AI2信号相叠加后的新信号有效)。如此一来，能够实现复杂要求的更多功能的控制方式包括：
(1)以AI1信号为给定目标值，以AI2信号为反馈实际值的PID自动调节和自动随动控制。
(2)分别以AI1或者AI2信号为给定目标值保护机电设备的软启动功能的控制。
(3)以AI2的设定百分比数值或变频器操作盘给定值的PID液位自动控制。
(4)对两频率源通道信号相运算的特殊功能要求的控制方式。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种变频器双源给定控制系统，其特征是，包括：变频器的两路模拟量输入通道，其中一路连接电位器，将电位器电压信号作为变频器频率控制的给定信号；
另一路连接信号隔离分配器，所述信号隔离分配器提供现场反馈电流信号，所述现场反馈电流信号与变频器内部目标设定值进行比对，将两者的差值作为变频器频率控制的给定信号；
定义使用变频器开关量输入通道，即开关信号输入端子作为上述两路变频器频率控制给定信号切换或者组合的外部主令开关；通过所述外部主令开关实现变频器频率控制给定信号的切换以及不同组合形式，实现变频调速手动/自动转换以及PID自动或者随动控制；
上述两路变频器频率控制的给定信号单独作用分别作为变频器频率控制源信号；
或者通过电位器手动设置电压信号作为变频器内部目标设定值，将现场反馈电流信号作为反馈实际值的PID自动或者随动控制信号作为变频器频率控制源信号。
2.如权利要求1所述的一种变频器双源给定控制系统，其特征是，所述信号隔离分配器具有至少两个输入端和至少两个输出端；
所述输入端接入来自现场的采集器件采集到的电流信号；
所述输出端输出的多路电流信号分别接入分布于操作现场和配电控制室的显示仪表，以及接入变频器作为信号反馈量，参与变频器的调节控制。
3.如权利要求2所述的一种变频器双源给定控制系统，其特征是，对所述信号隔离器进行级联设置。
4.如权利要求1所述的一种变频器双源给定控制系统，其特征是，在所述电位器与变频器的连接线采用带屏蔽层电缆，并在变频器一侧单侧接地，以抑制信号干扰。
5.如权利要求1所述的一种变频器双源给定控制系统，其特征是，在所述现场反馈电流信号接入变频器的连接线采用带屏蔽层电缆，并在变频器一侧单侧接地，以抑制信号干扰。
6.一种变频器双源给定控制的实现方法，其特征是，包括：将电位器电压信号作为一路变频器频率控制的给定信号；将现场反馈电流信号作为另一路变频器频率控制的接入信号；
通过定义使用变频器开关量输入通道，即开关信号输入端子作为上述两路变频器频率控制给定信号切换或者组合的外部主令开关；通过所述外部主令开关实现变频器频率控制给定信号的切换以及不同组合形式，实现变频调速手动/自动转换以及PID自动或者随动控制；
上述两路变频器频率控制的给定信号单独作用于变频器进行频率控制；
或者通过电位器手动设置电压信号作为给定目标值，将现场反馈电流信号作为反馈实际值的PID自动或者随动控制信号作为变频器频率控制源信号，实现不同现场要求的变频器频率控制。
7.如权利要求6所述的一种变频器双源给定控制的实现方法，其特征是，将上述两路变频器频率控制的给定信号相叠加运算后的数值作为变频器频率控制源信号。
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