1、李进国 （北京 ABB 电气传动系统有限公司， 北京 100015） 摘要 ABB 变频器 ACS510 利用 SPFC 功能，实现的一台变频器拖动多台电机的恒压供水系统，无须使用额外的 PLC，并且每台电机都由变频器软启动。 关键字 ACS510；SPFC；恒压供水 Abstract Keywords 0 引言北京 ABB 电气传动系统有限公司，作为全球传动行业的龙头企业，其产品广泛地用于各行各业之中。ACS510 作为其中的一款产品，广泛地用于工业领域，还针对风机、水泵应用做了特别的优化，典型的应用包括恒压供水，冷却风机，铁路和隧道通风机等。ACS510 系列产品功率范围从 0.75132
2、 kW。不仅性能稳定，质量可靠，而且功能强大，它的 SPFC（循环软启动控制）功能很方便实现恒压供水系统，无须使用额外的 PLC。1 ABB ACS510 变频器特点简介1）完美匹配风机水泵：（1）增强的 PFC 应用最多可控制 7（1+6）台水泵，能切换更多的泵；（2） SPFC 循环软启功能可依次调节每个泵，最多可拖动 6 台水泵，无须使用额外的 PLC；（3）多点 U/f 曲线自由定义 5 段 U/f 曲线，可灵活广泛的应用；（4）超越模式应用于隧道风机的火灾模式等紧急情况下；（5） PID 调节器有两个独立的内置 PID 控制器，PID1 和 PID2。2）更经济：（1）直觉特性噪音最
3、优化，当传动温度降低时增加开关频率；可控的冷却风机，仅在需要时启动；可随机分布开关频率，从而降低噪音，极大改善了电机噪音，降低了传动噪音并提高功效；（2）连接性简单安装，可并排安装，容易连接电缆，通过多种 I/O 连接和即插式可选件方便地连接到现场总线系统上；减少安装时间，节约安装空间，可靠的电缆连接。3）更环保：（1） EMC 适用于第一及第二环境的 RFI 滤波器为标配，不需要额外的外部滤波器；（2）电抗器变感电抗器，根据不同的负载匹配电感量，因此能抑制和减少谐波，降低总谐波。2 SPFC 功能概述SPFC 功能，又称循环软启动功能，内置在 ACS510 变频器中。该功能不同于 PFC 功
4、能之处在于，SPFC 功能每次启动新电机的时候，都是用变频器来启动的，而变频器刚刚拖动过的电机，将投切到工频上。下面以 1 台 ACS510 变频器拖动 3 台水泵为例，介绍 SPFC 功能在恒压供水系统中的实现。2.1 系统要求1）控制室无人值守，要求全自动，同时要求设计手动回路作为应急备用。2）3 台泵循环软启动，要求不用 PLC 控制，以降低成本。3）1 台泵出现故障时，能切换掉，保证系统能继续工作。4）3 台泵轮换运行，保证各泵运行时间相等，防止泵体久置生锈。5）没有用水时让变频器进入睡眠状态，达到节能的目的，但要保证系统能根据用水量随时自动跟踪启动。2.2 三泵控制主回路电路图1 拖
5、 3 控制的主回路电路图如图 1 所示。变频器在 SPFC 功能下运行时， 3 泵恒压供水系统的主回路硬件配置有变频器，接触器，熔断开关等，根据需要选配 OREL-01（ACS510 继电器扩展选件）。SPFC 宏的主要控制特点为：1）当电机 1 频率到达上限设定频率时，如果压力没有达到给定要求，电机脱离传动单元，经过一段时间延迟后，直接接入电网运行；2）电机 2 连接到传动单元， 2 号电机速度根据 PID 的给定值和实际值的运算结果逐步增加，直到满足泵的实际工况；3）电机 3 使用同样的步骤进行启动；4）停止电机的过程如同标准 PFC 控制（停止辅助电机，并继续调节正在控制的电机速度）；5
6、）设置电机的启动顺序可以分为平均运行时间和继电器顺序（参考参数 8127）。2.3 系统的工作逻辑三泵控制原理图如图 2 所示，变频器工作逻辑时序图如图 3 所示。如果最终用户在使用过程中，没有特殊的要求，基本上按照图（2）就可以实现三泵的 SPFC 功能。从图 2、图 3 中，可以看到的有变频器 ACS510 的继电器与 DI 口，三位开关 S1，S2，S3，以及继电器线包与常开常闭触点等元件。结合变频器主回路图，控制回路图，逻辑时序图，系统的工作逻辑如下所述。1）DI 信号闭合，传动单元启动，RO1 （继电器 1）闭合，接触器 K1 也吸合。此时调制被禁止。2）传动单元经历一段 PFC 启
7、动延时（参数 8122）。此时调制仍被禁止，因为传动单元需要等待所有接触器稳定。3）允许调制，M1 变频起动，调制从零速启动。4）如果实际压力小于给定压力，就准备将 M2 投入。于是，当输出频率 fout 超过启动频率 1 Hz 时，辅机启动延时（参数 8115）。当辅机启动延时完后，传动单元自由停车，RO1 打开，K1 也断开。5）传动单元等待 PFC 启动延时（参数 8122）。然后，传动单元闭合 RO2，K2 闭合。传动单元连接到新的被控制电机上。此时调制仍被禁止。传动单元等待 PFC 启动延时（参数 8122）。此时调制仍被禁止，因为传动单元需要等待所有的交流接触器稳定。然后，传动单元
8、闭合 RO1，K1.1 吸合，将 M1 直接切换到电网上（ 恒速运行），此时调制允许，传动单元从零速启动连接在 RO2 的电机 M2。6）如果实际压力小于给定压力，就准备将 M3 投入。于是，输出频率 fout 超过启动频率 1 Hz 时，辅机启动延时（参数 8115）启动。当辅机启动延时完后，传动单元自由停车，RO2 断开，因此 K2 断开。因为 RO1 处于吸合状态，所以 K1.1 自保持，M1 继续保持工频运行（在设计外围电路时，此处不能忽略）。7）传动单元等待 PFC 启动延时（参数 8122）。传动单元闭合 RO3，K3 闭合。传动单元连接到新的被控制电机 M3 上。此时调制仍被禁止
9、。8）传动单元等待 PFC 启动延时（参数 8122）。此时调制仍被禁止，因为传动单元需要等待所有的交流接触器稳定。然后，传动单元闭合 RO2，K2.1吸合，M2 直接切换到电网上（恒速运行）。9）此时调制允许，传动单元从零速启动连接在 RO3 的电机 M3。10）此时 M1，M2 工频运行，M3 变频运行，如果实际压力高于给定压力，于是输出频率 fout 低于停止频率 1 Hz 时，辅机停止延时（参数 8116）启动。当辅机启动延时完成后，RO1 断开，这时 K1.1 掉电，M1 停止工频运行。11）此时 M2 工频运行，M3 变频运行，如果此时实际压力仍高于给定压力，于是输出频率 fout
10、 低于停止频率 1 Hz 时，辅机停止延时（参数 8116）启动。当辅机启动延时完后，RO2 断开，这时 K2.1 掉电，M2 停止工频运行。12）如果此时压力又不够，于是 RO3 断开，K3 断开变频运行。RO1 闭合，K1 吸合，M1 变频运行。RO3 闭合， K3.1 吸合，M3 工频运行（注意：辅机的切换顺序可以通过参数 8128 来设置）。13）接下来的逻辑依上所述类推。即使辅机数量在 4-6 台，逻辑也类似于上面所述。2.4 变频器 ACS510 的控制板ACS510 的控制板 I/O 控制连接示意图如图 4 所示。2.5 主要参数设置9902 SPFC 宏（应用宏）1001 DI
11、1（手动启动）1002 DI6（自动启动）1102 DI2（EXT1/EXT2 切换）1103 AI1（手动给定信号）1106 PIDOUT1（自动给定源）1401 PFC1402 PFC1403 PFC1601 使能2007 25 Hz（频率低限值）2008 52 Hz（频率高限值）4010 19（内部设定）4011 根据压力需要设定4022 7（睡眠选择信号）4023 40（睡眠频率）4024，4025，4026 根据需要设定8117 2（两台辅机）8127 3（三台电机）8120 DI3（内部锁定）8122 根据需要设定8128 平均运行时间（辅助电机启动顺序）参考三泵控制原理及配置，用户可以根据实际的需要配置更多的外部辅助设备，并且最好在出厂前把逻辑调试好，继电器的切换完全是由变频器根据水压的变化自动做出的动作。3 结语ACS510 的 SPFC（循环软启动控制）功能在恒压供水系统的使用中越来越广泛，因为它内部强大的逻辑功能大大降低了用户的工作量。此外，因为无须使用外部 PLC，降低了用户的一次投资成本。同时因为电网直接快速的投切到已经运行中的电机上，相比较电网直接投切到静止的电机，启动冲击电流就大大地减小了。
