CN201153243Y - 智能变频调速系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能变频调速系统，包括工控机、显示器、输入/输出板卡和变频器；工控机负责整个系统的协调控制和运行；变频器与工控机连接，接受工控机的控制，用以对电动机进行变频调速；显示器与工控机连接，用以显示系统的运行状态和运行参数；输入/输出板卡与工控机连接，通过输入/输出端子接收外部的各种控制命令，对外输出信号。本实用新型能够消除不同型号，不同品牌的变频器功能端子差异，方便用户使用和维护，还可以自动及时地向用户发送手机短信。如进一步将工控机和工程师站通过互联网相互通信，可以实现对变频调速系统的远程监控，提高设备运行的安全等级。

Description

智能变频调速系统

[技术领域]

本实用新型涉及变频调速系统，尤其涉及一种智能变频调速系统。

[背景技术]

目前，全国电动机装机容量已达4亿多kWh，占全国总用电量的60％，占工业用电量的80％；其中风机、水泵、压缩机的装机容量已超过2亿kW，年耗电量达8000亿kWh，占全国总用电量的40％左右。从节能降耗的角度来看，70％以上的风机、水泵、压缩机应调速运行，而今仅约有10％是调速运行。

节能降耗是国家发展的战略目标，通过变频调速控制风机、水泵、压缩机的运行可以节省大量的能源，因此变频调速装置在国民经济各行业得到广泛使用，如冶金、石化、电力、机械、建材、港口码头及仓储等都有广泛应用。若按风机、水泵、压缩机总装机容量的50％进行变频调速节能改造，年节电潜力为600亿kWh，改造和更新预计需投入2000～3000亿元人民币，由此可见变频调速节能市场前景广阔。

但是，现有变频调速装置存在操作界面不友好、可维护性差、不同型号，不同品牌的变频器功能端子差异较大等缺点，使用不够方便等缺点，用户需投入较多的人力、物力来管理设备的正常运行。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够消除不同型号，不同品牌的变频器功能端子差异，方便用户使用和维护的智能变频调速系统。

本实用新型进一步要解决的技术问题是提供一种能够实现远程监控的智能变频调速系统。

本实用新型更进一步要解决的技术问题是提供一种在不同网络连接的情况下也能够实现自动完成向客户手机发送短信信息的智能变频调速系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种智能变频调速系统，包括工控机、显示器、输入/输出板卡和变频器；所述的工控机负责整个系统的协调控制和运行；所述的变频器与工控机连接，接受工控机的控制，用以对电动机进行变频调速；所述的显示器与工控机连接，用以显示系统的运行状态和运行参数；所述的输入/输出板卡与工控机连接，通过输入/输出端子接收外部的各种控制命令，对外输出信号。

以上所述的智能变频调速系统，所述的显示器最好是触摸屏显示器，用户通过触摸菜单完成系统调试及设备运行参数的设置和修改。

以上所述的智能变频调速系统，所述的输入/输出端子最好是光隔离型输入/输出端子。

以上所述的智能变频调速系统，最好还包括通信适配卡、协议转换装置。ProfiBus总线和RS485总线，所述工控机的RS485通信口同所述的通信适配卡连接，通信适配卡与ProfiBus总线连接；所述的变频器连接到RS485总线，所述的协议转换装置连接在ProfiBus总线和RS485总线之间，实现RS485通信协议和ProfiBus-DP通信协议的转换。

以上所述的智能变频调速系统，所述的工控机最好通过以太网卡连接到互联网上；还可以包括工程师站，所述的工程师站通过互联网和工控机相连，两者相互通信，实现对变频调速系统的远程监控。

以上所述的智能变频调速系统，还可以包括GSM/GPRS无线通信装置，所述的GSM/GPRS无线通信装置同工控机连接，接收来自工控机的控制命令，完成向指定的号码的手机发送短信信息。其中，所述的GSM/GPRS无线通信装置可以包括发射接收模块、无线通信模块、电平转换芯片。所述的电平转换芯片用于TTL电平和RS232电平的相互转换，实现无线通信模块和工控机RS232口的串行通信；所述的无线通信模块接收来自工控机的控制命令，向指定的号码的手机发送短信；发射接收模块带有与无线通信模块匹配的天线及外围电路，用于实现无线信号的发送和接收。

本实用新型的变频器接受工控机的控制，并通过与工控机相连板卡上的输入/输出端子接收外部的各种控制命令，对外输出信号。板卡上的输入/输出端子完全取代了现有变频器的输入/输出端子，消除了不同品牌，不同型号变频器输入/输出端子功能上的差异，方便用户使用和维护。

本实用新型如进一步将工控机通过以太网卡连接到互联网上，工程师站通过互联网同工控机相互通信，可以实现对变频调速系统的远程监控，提高设备运行的安全等级。

本实用新型如包括GSM/GPRS无线通信装置，即使在没有同网络连接的情况下也能够实现自动完成向客户手机发送短信信息，更进一步提高设备运行的安全等级。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型智能变频调速系统实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型智能变频调速系统实施例2GSM/GPRS无线通信模的原理框图。

[具体实施方式]

如图1所示，本实用新型智能变频调速系统实施例1包括具有RS485通信功能的通用变频器、嵌入式工控机、触摸屏显示器、光隔离型输入板卡、光隔离型输出板卡、ProfiBus通信适配卡、协议转换装置、ProfiBus总线、RS485总线和工程师站。具有RS485通信功能的通用变频器挂接到RS485总线上，RS485总线与ProfiBus总线之间通过协议转换装置连接，ProfiBus总线通过ProfiBus通信适配卡接嵌入式工控机的RS485通信口。光隔离型输入板卡和光隔离型输出板卡分别与嵌入式工控机连接。工控机通过以太网卡连接到互联网上，工程师站通过互联网与工控机连接，建立虚拟专用网络通道。

嵌入式工控机是该智能监控系统的心脏，它负责整个系统的协调控制和运行，具有以下功能：

1)通过互联网把智能变频系统的运行参数传送给远程工程师站，并接收和完成来自远程工程师站的相关指令信息。

2)接收来自输入板卡的输入指令，并完成相关任务；根据需要控制输出端子的接通和断开。

3)通过ProfiBus通信适配卡作为一个ProfiBus-DP主站连接到ProfiBus-DP现场总线网络，负责ProfiBus-DP网络上所有变频器的控制并取得设备的实时运行数据。

4)把取得的系统实时运行数据传送给触摸显示器供用户查看，并接收和完成来自触摸显示器的各种命令。

5)手机短信提醒功能：通过手机短信向用户自动及时发送用户感兴趣的重要设备运行信息，以便用户进行及时处理。

触摸显示器和嵌入式工控机直接相连，通过它用户可方便地查看智能变频调速装置的实际运行状态，并且通过触摸菜单可方便地完成系统调试及设备运行参数的设置和修改，而且通过它完全实现了变频系统运行参数的汉化显示，而这是很多进口变频器所不具备的，从而使得该智能变频调速装置更加人性化。这些大大方便了用户的操作和管理，即使没有任何经验的普通技术人员，也能根据菜单提示完成设备的操作和管理。

输入板卡带有数量可扩展的光隔离型输入端子，主要用于接收外部的各种控制命令，其各端子功能将统一分配。输出板卡带有数量可扩展的光隔离型输出端子，主要用于实现智能变频调速系统的报警等功能，其各端子功能将统一分配。工控机连接的输入、输出板卡上的控制端子功能编号统一安排，即不同套设备上的编号相同的端子具有相同的功能，实现方法为根据选用的变频器编写相应的工控机软件包，使得编号相同的端子功能相同，并完全实现该变频器输入输出端子的全部功能，从而取代变频器原有的输入、输出端子，完全消除了不同品牌变频器控制端子的差异。

协议转换装置采用西门子公司提供的ProfiBus专用通信协议芯片，它能实现RS485通信协议和ProfiBus-DP通信协议的转换，使得不同品牌的、具有RS485通信功能的通用变频器方便地联接到ProfiBus-DP通信网络，使得普通的通用变频器作为一个ProfiBus-DP从站进行通信。通过ProfiBus-DP通信适配卡并编写工控机通信软件包，把工控机作为一个ProfiBus-DP主站连接到ProfiBus-DP通信网络上，而带有RS485通信功能的变频器通过通信协议转换装置把485信号转换为ProfiBus-DP通信数据，使得变频器作为一个ProfiBus-DP子站连接到ProfiBus-DP通信网络上，工控机便能通过ProfiBus-DP通信网络对变频器进行调速、故障诊断等操作，并把取得的各种运行参数保存起来，同时把该数据传送给触摸显示器和远程工程师站，用户通过触摸显示器或远程工程师站便能方便地查看设备的各种运行数据。

工程师站通过互联网和嵌入式工控机相连，通过两者之间的通信，实现了对智能变频调速系统的远程监控，通过工程师站能方便地查看所有智能变频调速系统的重要运行参数，从而方便用户了解设备的实际运行状态，提高设备的安全性和可维护性。

本实用新型智能变频调速系统实施例2GSM/GPRS无线通信装置的原理如图2所示。

GSM/GPRS无线通信装置主要有电源、发射接收模块、M20无线通信模块、MAX202电平转换芯片组成。其主要功能如下：

MAX202用于实现TTL电平和RS232电平的相互转换，从而实现M20和工控机RS232口的串行通信。发射接收模块带有与M20无线通信模块匹配的天线及外围电路，用于实现无线信号的发送和接收。M20无线通信模块是GSM/GPRS通信模块的核心元件，它通过和工控机通信，接收来自工控机的控制命令，并能自动完成向指定的号码的手机发送短信，从而提醒用户。该通信模块内置有SIM卡插座，把有效的SIM卡正确插入后，该模块便具有了手机短信功能，与手机不同的是它完全受工控机控制，工控机通过向M20无线通信模块发送专用的AT指令集，控制短信的发送及发送内容。

综上所述，本实用新型具有以下特点：

1)所有变频调速系统参数通过触摸显示器汉化显示，并能方便的查询、设置和更改，并能通过打印接口打印。

2)统一配备输入、输出端子，完全消除不同品牌变频器控制端子的差异，方便了用户的操作和管理。

3)能通过手机短信向用户及时发送感兴趣的设备运行信息，以提醒用户，从而提高设备运行的安全等级。

4)带有通信协议转换装置，不同品牌的具有RS485通信接口的普通变频器都能通过协议转换装置方便地接入ProfiBus-DP现场总线网络。

5)能方便的连接到互联网上，通过远程工程师站用户可随时了解和监控设备的运行状态，大大方便了用户。

6)设备改进、更新方便，一般只需更新软件即可。

7)由于该设备完全实现了网络化，接线少、维护简单。

8)经实践证明本系统技术先进可靠、性价比高，是一款具有巨大市场前景的高性能节能产品。

Claims (8)

1.一种智能变频调速系统，其特征在于，包括工控机、显示器、输入/输出板卡和变频器；所述的工控机负责整个系统的协调控制和运行；所述的变频器与工控机连接，接受工控机的控制，用以对电动机进行变频调速；所述的显示器与工控机连接，用以显示系统的运行状态和运行参数；所述的输入/输出板卡与工控机连接，通过输入/输出端子接收外部的各种控制命令，对外输出信号。

2.根据权利要求1所述的智能变频调速系统，其特征在于，所述的显示器是触摸屏显示器，用户通过触摸菜单完成系统调试及设备运行参数的设置和修改。

3.根据权利要求1所述的智能变频调速系统，其特征在于，所述的输入/输出端子是光隔离型输入/输出端子。

4.根据权利要求1所述的智能变频调速系统，其特征在于，还包括通信适配卡、协议转换装置，ProfiBus总线和RS485总线，所述工控机的RS485通信口同所述的通信适配卡连接，通信适配卡与ProfiBus总线连接；所述的变频器连接到RS485总线，所述的协议转换装置连接在ProfiBus总线和RS485总线之间，实现RS485通信协议和ProfiBus-DP通信协议的转换。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的智能变频调速系统，其特征在于，所述的工控机通过以太网卡连接到互联网上。

6.根据权利要求5所述的智能变频调速系统，其特征在于，还包括工程师站，所述的工程师站通过互联网和工控机相连，两者相互通信，实现对变频调速系统的远程监控。

7.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的智能变频调速系统，其特征在于，还包括GSM/GPRS无线通信装置，所述的GSM/GPRS无线通信装置同工控机连接，接收来自工控机的控制命令，完成向指定的号码的手机发送短信信息。

8.根据权利要求7所述的智能变频调速系统，其特征在于，所述的GSM/GPRS无线通信装置包括发射接收模块、无线通信模块、电平转换芯片；所述的电平转换芯片用于TTL电平和RS232电平的相互转换，实现无线通信模块和工控机RS232口的串行通信；所述的无线通信模块接收来自工控机的控制命令，向指定的号码的手机发送短信；发射接收模块带有与无线通信模块匹配的天线及外围电路，用于实现无线信号的发送和接收。

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