Управление частотным преобразователем

Система управления частотным преобразователем выбирается исходя из сложности и назначения приводной системы, необходимости интеграции её в автоматизированную систему управления (АСУ). Подавляющее число современных частотных преобразователей как зарубежного, так и отечественного производства, схожи по функциональности. По этой причине, выбор того или иного устройства, в большей степени, определяется предпочтениями проектировщика, брендом или наличием каких-либо специализированных функций.

Вводя классификацию систем управления частотным преобразователем, будем ориентироваться в первую очередь на технологический объект управления (ТОУ), где они применяются:

• Локальные системы управления. Предназначены для управления одним ТОУ, не имеющим связи с другими системами.
• Системы с дистанционным управлением. Предназначены для управления ТОУ в составе распределённой АСУ.

Дополнительно к основной классификации, каждую систему управления частотным преобразователем опишем следующими критериями:

1. Способ подачи управляющих воздействий на частотный преобразователь (ЧРП).
   • От органов управления, интегрированных в частотный преобразователь. Сюда относятся встроенные программируемые логические контроллеры (ПЛК), графические панели, кнопки.
   • Через дискретные и аналоговые входы.
   • По промышленной сети.
2. Наличие обратной связи по регулируемому параметру.
3. Источник управляющих воздействий.
   • Оператор. Осуществляет ручной запуск/остановку и регулировку задания.
   • АСУ. Команды и задания подаются по заранее определённым алгоритмам без участия оператора.

Для подачи управляющих воздействий предусматриваются следующие интерфейсы:

• Аналоговые входы. Служат для подачи основного (частота, момент) или дополнительного (ограничение тока, например) задания, обратной связи от процесса.
• Дискретные входы. Служат для подачи команд на запуск/останов.
• Локальные панели. Выпускаются производителем для конкретной модели (серии) частотного преобразователя. Служат для настройки, диагностики, контроля.
• Промышленные сети. Profibus, Profinet, Modbus и другие, включая собственные протоколы производителей. Могут использоваться для контроля и диагностики.

Локальное управление

Опишем системы в порядке возрастания их сложности:

1. Отдельно стоящие насосы, вентиляторы, дробилки и т.д. Частотный преобразователь — один электродвигатель. Подача команд от встроенных органов управления или от релейно-контакторной схемы (РКС), через дискретные входы частотного преобразователя. Обратной связи, как правило, нет. Возможно наличие датчика температуры двигателя, подключаемого к ЧРП. Запуск и останов вручную оператором. Режим работы длительный, без остановок. Применяются устройства с минимальным набором функций.
2. Автономные насосные станции, приточно-вытяжная вентиляция и т.п. Состоят из нескольких ЧРП. Запуск и остановка вручную оператором. Частотные преобразователи между собой не связаны. Возможна организация обратной связи по регулируемому параметру. Например, имеются датчики уровня в резервуаре. При достижении уровня «1» включается первый ЧРП, уровня «2» подключается второй и т.д. Схема управления реализуется как РКС или с использованием программируемого реле. Команды подаются через дискретные/аналоговые входы.
3. Комплектные устройства: вентиляционные установки, компрессоры, маслостанции и т.д. Стоит отметить, что такие устройства, по сути являясь автономными, могут иметь связь с АСУ, которая задаёт требуемые технологические параметры, например, давление воздуха и получает информацию о состоянии установки. Управление частотными преобразователями, входящими в состав устройства, осуществляет параметрируемое микропроцессорное устройство или ПЛК. Команды подаются через дискретные и аналоговые входы, реже по промышленной сети передачи данных. Запуск и остановка осуществляется по заложенным в управляющее устройство алгоритмам. Используются устройства с минимальным набором функций.
4. Современные станки. Именно так, потому что в старых моделях зачастую применялись машины и системы управления постоянного тока. Современные станки, кустарные и промышленные, в подавляющем большинстве случаев имеют программное управление.

Существует два типа систем управления для станков:

• На основе ПЛК, в котором реализуются управляющие алгоритмы, сбор данных от датчиков и выдача управляющих воздействий.
• Специализированные решения на основе частотных преобразователей. Более известны как станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Характеризуется наличием встроенного в ЧРП программируемого контроллера, специального программного обеспечения, покупаемого у производителя оборудования. Задание режимов работы и запуск осуществляются с графической панели оператора. ЧРП управляются по предопределённым алгоритмам. В многоосных станках реализуются схемы «ведущий»-«ведомый», организуется связь по промышленным сетям между частотными приводами разных осей. В качестве примера можно привести Sinumerik от компании Siemens, решения Sew-Eurodrive (программный модуль «летучая пила», например).

Применяются самые современные частотные преобразователи, с большим количеством функций и возможностью расширения за счёт использования дополнительных модулей (например, дискретного ввода). Необходимая точность перемещения механизмов достигается использованием обратной связи (энкодеров, датчиков линейного перемещения и т.д.). Функции безопасности интегрированы в частотные преобразователи и срабатывают по сигналам обратной связи (концевые датчики крайних положений, сближения). Подача команд на ЧРП может быть организована по промышленной сети, через входы или сразу двумя способами.

Дистанционное управление

Контроль осуществляется автоматизированной системой, по заложенным в ней алгоритмам.

Сигналы блокировок и обратной связи могут быть подключены как к АСУ, так и к частотному преобразователю. Команды на запуск и основное задание приходят от АСУ. Сигналы с энкодеров, тахогенераторов подключаются на ЧРП и служат для контроля отработки задания, получаемого от АСУ. Возможно подключение датчиков уровня, давления или иных на ЧРП в качестве обратной связи.

Подача команд осуществляется по шине передачи данных, реже – через дискретные и аналоговые входы.

На прокатных станах часто реализуются схемы «ведущий»-«ведомый», в которых задание от АСУ получает ведущий ЧРП и формирует задания на ведомые.

Контроль состояния и диагностика частотного преобразователя централизованные. Данные выводятся в текстовом и графическом виде на рабочих местах операторов и специалистов по обслуживанию электропривода. Основные параметры ЧРП и аварийные сообщения архивируются.

Достаточно распространена практика совмещать локальное управление и АСУ. В этом случае по месту установки механизма (или шкафа ЧРП) монтируется ключ «местный»-«дистанционный», который переключает управление между АСУ и пультом. Такая схема необходима для проведения ремонтных работ или для аварийного запуска электропривода при потере связи с АСУ.