0 引言

北京ABB 電氣傳動系統(tǒng)有限公司，作為全球傳動行業(yè)的龍頭企業(yè)，其產(chǎn)品廣泛地用于各行各業(yè)之中。ACS510 作為其中的一款產(chǎn)品，廣泛地用于工業(yè)領域，還針對風機、水泵應用做了特別的優(yōu)化，典型的應用包括恒壓供水，冷卻風機，鐵路和隧道通風機等。

ACS510 系列產(chǎn)品功率范圍從0.75~132 kW。

不僅性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，而且功能強大，它的SPFC(循環(huán)軟啟動控制)功能很方便實現(xiàn)恒壓供水系統(tǒng)，無須使用額外的PLC。

1 ABB ACS510變頻器特點簡介

1)完美匹配風機水泵：

(1)增強的PFC 應用最多可控制7(1+6)臺水泵，能切換更多的泵;

(2)SPFC 循環(huán)軟啟功能可依次調(diào)節(jié)每個泵，最多可拖動6臺水泵，無須使用額外的PLC;

(3)多點U/f 曲線自由定義5 段U/f 曲線，可靈活廣泛的應用;

(4)超越模式應用于隧道風機的火災模式等緊急情況下;

(5)PID調(diào)節(jié)器有兩個獨立的內(nèi)置PID控制器，PID1 和PID2。

2)更經(jīng)濟：

(1)直覺特性噪音最優(yōu)化，當傳動溫度降低時增加開關頻率;可控的冷卻風機，僅在需要時啟動;可隨機分布開關頻率，從而降低噪音，極大改善了電機噪音，降低了傳動噪音并提高功效;

(2)連接性簡單安裝，可并排安裝，容易連接電纜，通過多種I/O 連接和即插式可選件方便地連接到現(xiàn)場總線系統(tǒng)上;減少安裝時間，節(jié)約安裝空間，可靠的電纜連接。

3)更環(huán)保：

(1)EMC 適用于第一及第二環(huán)境的RFI 濾波器為標配，不需要額外的外部濾波器;

(2)電抗器變感電抗器，根據(jù)不同的負載匹配電感量，因此能抑制和減少諧波，降低總諧波。

2 SPFC功能概述

SPFC 功能，又稱循環(huán)軟啟動功能，內(nèi)置在ACS510 變頻器中。該功能不同于PFC 功能之處在于，SPFC 功能每次啟動新電機的時候，都是用變頻器來啟動的，而變頻器剛剛拖動過的電機，將投切到工頻上。

下面以1 臺ACS510 變頻器拖動3 臺水泵為例，介紹SPFC 功能在恒壓供水系統(tǒng)中的實現(xiàn)。

2.1 系統(tǒng)要求

1)控制室無人值守，要求全自動，同時要求設計手動回路作為應急備用。

2)3 臺泵循環(huán)軟啟動，要求不用PLC 控制，以降低成本。

3)1 臺泵出現(xiàn)故障時，能切換掉，保證系統(tǒng)能繼續(xù)工作。

4)3 臺泵輪換運行，保證各泵運行時間相等，防止泵體久置生銹。

5)沒有用水時讓變頻器進入睡眠狀態(tài)，達到節(jié)能的目的，但要保證系統(tǒng)能根據(jù)用水量隨時自動跟蹤啟動。

2.2 三泵控制主回路電路圖

1拖3 控制的主回路電路圖如圖1 所示。

變頻器在SPFC 功能下運行時，3 泵恒壓供水系統(tǒng)的主回路硬件配置有變頻器，接觸器，熔斷開關等，根據(jù)需要選配OREL-01(ACS510 繼電器擴展選件)。

SPFC 宏的主要控制特點為：

1)當電機1 頻率到達上限設定頻率時，如果壓力沒有達到給定要求，電機脫離傳動單元，經(jīng)過一段時間延遲后，直接接入電網(wǎng)運行;

2)電機2 連接到傳動單元，2 號電機速度根據(jù)PID 的給定值和實際值的運算結果逐步增加，直到滿足泵的實際工況;

3)電機3 使用同樣的步驟進行啟動;

4)停止電機的過程如同標準PFC 控制(停止輔助電機，并繼續(xù)調(diào)節(jié)正在控制的電機速度);

5)設置電機的啟動順序可以分為平均運行時間和繼電器順序(參考參數(shù)8127)。

2.3 系統(tǒng)的工作邏輯

三泵控制原理圖如圖2 所示，變頻器工作邏輯時序圖如圖3 所示。如果最終用戶在使用過程中，沒有特殊的要求，基本上按照圖(2)就可以實現(xiàn)三泵的SPFC功能。從圖2、圖3中，可以看到的有變頻器ACS510 的繼電器與DI 口，三位開關S1，S2，S3，以及繼電器線包與常開常閉觸點等元件。結合變頻器主回路圖，控制回路圖，邏輯時序圖，系統(tǒng)的工作邏輯如下所述。

1)DI 信號閉合，傳動單元啟動，RO1(繼電器1)閉合，接觸器K1 也吸合。此時調(diào)制被禁止。

2)傳動單元經(jīng)歷一段PFC 啟動延時(參數(shù)8122)。此時調(diào)制仍被禁止，因為傳動單元需要等待所有接觸器穩(wěn)定。

3)允許調(diào)制，M1變頻起動，調(diào)制從零速啟動。

4)如果實際壓力小于給定壓力，就準備將M2投入。于是，當輸出頻率fout 超過啟動頻率1 Hz時，輔機啟動延時(參數(shù)8115)。當輔機啟動延時完后，傳動單元自由停車，RO1打開，K1也斷開。

5)傳動單元等待PFC 啟動延時(參數(shù)8122)。

然后，傳動單元閉合RO2，K2 閉合。傳動單元連接到新的被控制電機上。此時調(diào)制仍被禁止。傳動單元等待PFC 啟動延時(參數(shù)8122)。此時調(diào)制仍被禁止，因為傳動單元需要等待所有的交流接觸器穩(wěn)定。然后，傳動單元閉合RO1，K1.1吸合，將M1 直接切換到電網(wǎng)上( 恒速運行)，此時調(diào)制允許，傳動單元從零速啟動連接在RO2 的電機M2。

6)如果實際壓力小于給定壓力，就準備將M3投入。于是，輸出頻率fout 超過啟動頻率1 Hz 時，輔機啟動延時(參數(shù)8115)啟動。當輔機啟動延時完后，傳動單元自由停車，RO2斷開，因此K2 斷開。因為RO1 處于吸合狀態(tài)，所以K1.1自保持，M1繼續(xù)保持工頻運行(在設計外圍電路時，此處不能忽略)。

7)傳動單元等待PFC 啟動延時(參數(shù)8122)。

傳動單元閉合RO3，K3 閉合。傳動單元連接到新的被控制電機M3上。此時調(diào)制仍被禁止。

8)傳動單元等待PFC 啟動延時(參數(shù)8122)。

此時調(diào)制仍被禁止，因為傳動單元需要等待所有的交流接觸器穩(wěn)定。然后，傳動單元閉合RO2，K2.1吸合，M2直接切換到電網(wǎng)上(恒速運行)。

9)此時調(diào)制允許，傳動單元從零速啟動連接在RO3 的電機M3。

10)此時M1，M2 工頻運行，M3 變頻運行，如果實際壓力高于給定壓力，于是輸出頻率fout 低于停止頻率1 Hz 時，輔機停止延時(參數(shù)8116)啟動。當輔機啟動延時完成后，RO1 斷開，這時K1.1 掉電，M1停止工頻運行。

11)此時M2 工頻運行，M3 變頻運行，如果此時實際壓力仍高于給定壓力，于是輸出頻率fout 低于停止頻率1 Hz時，輔機停止延時(參數(shù)8116)啟動。當輔機啟動延時完后，RO2斷開，這時K2.1 掉電，M2停止工頻運行。

12)如果此時壓力又不夠，于是RO3 斷開，K3斷開變頻運行。RO1閉合，K1吸合，M1 變頻運行。

RO3 閉合，K3.1 吸合，M3 工頻運行(注意：輔機的切換順序可以通過參數(shù)8128 來設置)。

13)接下來的邏輯依上所述類推。即使輔機數(shù)量在4-6 臺，邏輯也類似于上面所述。

2.4 變頻器ACS510的控制板

ACS510 的控制板I/O 控制連接示意圖如圖4所示。

2.5 主要參數(shù)設置

9902 SPFC 宏(應用宏)

1001 DI1(手動啟動)

1002 DI6(自動啟動)

1102 DI2(EXT1/EXT2切換)

1103 AI1(手動給定信號)

1106 PIDOUT1(自動給定源)

1401 PFC

1402 PFC

1403 PFC

1601 使能

2007 25 Hz(頻率低限值)

2008 52 Hz(頻率高限值)

4010 19(內(nèi)部設定)

4011 根據(jù)壓力需要設定

4022 7(睡眠選擇信號)

4023 40(睡眠頻率)

4024，4025，4026 根據(jù)需要設定

8117 2(兩臺輔機)

8127 3(三臺電機)

8120 DI3(內(nèi)部鎖定)

8122 根據(jù)需要設定

8128 平均運行時間(輔助電機啟動順序)

參考三泵控制原理及配置，用戶可以根據(jù)實際的需要配置更多的外部輔助設備，并且最好在出廠前把邏輯調(diào)試好，繼電器的切換完全是由變頻器根據(jù)水壓的變化自動做出的動作。

3 結語

ACS510 的SPFC(循環(huán)軟啟動控制)功能在恒壓供水系統(tǒng)的使用中越來越廣泛，因為它內(nèi)部強大的邏輯功能大大降低了用戶的工作量。此外，因為無須使用外部PLC，降低了用戶的一次投資成本。同時因為電網(wǎng)直接快速的投切到已經(jīng)運行中的電機上，相比較電網(wǎng)直接投切到靜止的電機，啟動沖擊電流就大大地減小了。