专利名称：一种变频调速系统控制柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种调节电机运行状态用的电控柜，尤其是关于运用可编程系统操纵变频器改变电机运行状态的系统控制柜。
背景技术：
目前，改变电机运行状态的控制柜，绝大多数采用改变供电频率的办法进行调节，即在主变电线路与电机之间配置一台与其配套的变频器。改变其受电频率，调节电机速度，此控制方案简单，然而一但变频器发生故障，电机运行状态失控，对所驱动之对象或系统将发生生产事故，或者造成重大经济损失，可见安全系数较低。
发明内容
针对上述不足之处，本实用新型提供一种具有超强容错功能，多段速度控制与PID控制并存，可以远程网络监控，高效节能，方便切换，操作快捷，工作状态显示清晰明了的变频调节系统控制柜。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是它包含有由液晶触摸控制屏，可编程逻辑控制器、通讯接口、变频器和变频控制电路组成的变频调速控制单元；有由用于工频和变频切换的切换装置，切换控制屏和与其配套的工频控制电路组成的变频切换单元组成。
其中液晶触摸控制屏与可编程逻辑控制器采用RS232、RS485中之一种通讯接口相连，利用变频器的外部接线端子与可编程逻辑控制器输入端子相连，实现多段速与PID闭环调节，可编程逻辑控制器与变频器采用RS232、RS485之一种接口进行通讯连接，变频器通过变频控制电路与电机相连；切换装置与切换控制屏相连，切换控制屏内设有工频控制电路，切换装置主接点与工频控制电路中之受电主线路相连，工频控制电路与电机相连；为实现远程网络控制，本控制柜内还设有与可编程逻辑控制器相连的网络通讯接口，可方便的采用组态软件设计，实现多台变频器控制，改变电机运行状态控制电路由受切换装置变换工作状态、受可编程逻辑控制器操纵的电磁开关和熔断器、电磁开关常开结点、接触器构成并串联连接，工频控制电路包含有切换装置与其并联的受可编程逻辑控制器控制的控制接点和用于二组电机起动停止的操作电路，其中切换装置电接点①②/③④、⑦⑧串接在电源主线上，另一组⑤⑥/⑨⑩并接在控制自保线路上，二组电机起动停止操作电路中一组控制主电机，一组控制备用电机，其电路结构相同，在控制电源线路上设有操作支路，电机保护支路和起动停止灯光显示支路；操作支路中近地(安装控制柜上)操作常闭开关、远程(安装电机房内)操作常闭开关，近地(安装控制柜上)操作常开开关、远程(安装电机房内)操作常开开关，引至另一组操作支路上之接触器常闭结点作为互锁的接点，电机保护器和本支路上使用的接触器依次串联。本控制柜内设有用于电机保护器取样电流电路。它有三支并联回路，每支取样电流电路由互感器与穿心匝串接组成；用于显示耗电量、工作电流太小，由互感器、电度表、电流表串接组成，且回路接地，计量电路及与电度表串接组成电压电路。
本实新型的有益效果是容错功能强，多段速度与PID控制功能并存，可远程网络监控，高效节能，手动自动切换方便，操作快捷，工作状态显示清晰明了。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
图1是现有技术变频调速系统控制原理图；图2是本实用新型变频调速系统控制原理框图；图3是图2中变频调速电气控制原理图；图4是图3中实物接线图；图5是本实用新型具有切换装置的主电机工频控制电路图；图6是图5备用电机的的控制电路图；图7是图5、6中之电机保护器取样电流接线图；图8是本实用新型单相电度表电流接线图；图9是图3中主电机变频控制电路图；图10是图3中备用电机变频控制电路图；图11是图3中主电机变频控制继电器接线原理图；图12是图3中主电机工频控制继电器接线原理图；图13是图3中备用电机变频控制继电器接线原理图；图14是图3中备用电机工频控制继电器接线原理图；图15是本实用新型单相电镀表电压接线图；
图16是本实用新型电流表、电度表实物接线图；图17是本实用新型变频调速控制单元与变频切换控制单元过渡连接实物接线图；图18是本实用新型面板布置图。
图中DC/24V——直流电源，AC2201/60——变压器，RS485——通讯接口，1～4ZJ——中间继电器，1～4C三相交流接触器，DB电机保护器，ILHa、ILHb、ILHc——互感器，Wh——电度表，IA——电流表，01停机指示TD，021#机指示YD，032#机指示RD，04运行指示ED，05故障指示BD，06工频指示GD，07变频指示BD，08复位按钮FT，09变频数控操作面板，010液晶触摸控制屏，011电流表IA，012电流表IA’，013转换开关KK，0141#泵工频运行指示1RL，0151#机工频停机指示1GL，0162#机工频运行指示2RL，0172#机工频停机指示2GL，0181#工频运行常开按钮SST，0191#工频停止按钮SSTP，0202#机工频运行按钮SST，0212#机工频停止按钮SSTP，0221#电机主控电源开关，0232#电机主控电源开关，024可编程逻辑控制器，025变频器，026变频控制电路，027主电机，028备用电机，029通讯接口，030工频控制电路，031切换控制屏，032直控单元1～4ZJ中间继电器。
具体实施方式
由图2可知，本实用新型由液晶触摸控制屏(010)，可编程逻辑控制器(024)，变频器(025)，变频控制电路(026)组成自动变频调速主控系统，通过操作液晶触摸控制屏(010)，令其信号依次传递后控制主电机(027)或备用电机(028)在变频条件自动工作，或当变频器故障时，通过直控单元(032)中2ZJ、4ZJ信号继电器起动工频控制电路(030)，使主电机(027)或备用电机(028)工作，在液晶触摸控制屏(010)和可编程逻辑控制器(024)控制回路中，还设有当自动控制故障时可通过切换装置(013)、切换控制屏(031)及工频控制电路(030)实现远、近程手动工频控制。
其中可编程逻辑控制器(024)为单元型，I/O点数任选在10～128点中之一种；液晶触摸控制屏(010)任选在，3英寸～15英寸中之一种；变频器(025)之适配电机功率任选在18.5KW～550KW中之一种；切换装置(013)选用普通切换开关，空气转换开关，真空转换开关中之一种。
此外，为实现远程网络控制，本控制柜内还设有与可编程逻辑控制器(024)相连的网络通讯接口(029)，本接口与上位机相连，这样可方便的采用组态软件设计，实现系统变频器连网控制改变其电机转换和监视。
为进一步实施本实用新型，还可参照3～18图进一步说明其中的变频控制电路，包含由变压器(AC220V/160V)，可编程逻辑控制器(024)，工频变频自动控制与显示元件，变频器(025)，液晶触摸控制屏(010)和电源(DC/24V)，复位按钮FT组成，电流一路通过变压器(AC220V/160V)与可编程逻辑控制器(025)L、N端子相连，1ZJ、2ZJ、3ZJ、4ZJ中间继电器电路，ED、TD、GD、BD、BZ、YD、RD等信号器电路，一端共地，另一端分别与可编程逻辑控制器(025)之Y4、Y3、Y24、Y5、Y20、Y21、Y22、Y23、Y25、Y26、Y27端子相连，变频器FOR、COM、SS1、SS2、TA、TC端子分别与可编程逻辑控制器Y0、C0、Y1、Y2、X6、24G端子相连，同时变频器上附有RS485通讯接口，也可以直接与可编程逻辑控制器相连，电源另一路经复位按钮FT(08)与直流电源(DC/24V)与液晶触摸控制屏(010)串联，此控制屏通过通讯接口RS232或RS485与可编程逻辑控制器相连，实物接线可参照图4；切换装置(013)，为一多点转换开关，如图5中KK所示，其中①、②接点与可编程逻辑控制器电源线路相连，③、④；⑦、⑧两组接点分别与各工频控制电路(030)之电源线路串联，各工频控制电路(030)结构相同，即它由操作电路、保护电路和显示电路并联组合而成，其中操作电路由工频停止常闭按钮SSTP/SSTP(19)，常开按钮SST’、SST(018)，互锁点4C、2C串连后与电机保护器(DB)4号、(DB)2端子相连，该保护器3号端子与操作电路中之接触器(2C)、(4C)相连，1#工频运行指示1RL(014)、1GL(015)与其2C输出常开、常闭接点串联在控制电源电路中，常开按钮之接点间设自保护电路和切换装置转换至自动操作状态后，便于自动控制而增加的一条切除SST常开按钮工作的⑤、⑥和⑨、⑩结点短路电路，另外1#、2#工频控制电路互在对方电路中设入互锁接点2C、4C，旨在保证只可单机工作的技术要求，实物接线可参照图12、图14及图(17)。本控制内还设有电机保护器(DB)取样电流电路，此电路包含有互感器、穿心匝串联组成的三条支路，各支路并联后接地；设有用于计量、显示电流大小的的计量回路，此路内互感器(ILHb)、电度表(Wh)、电流表(IA、IA’)串联后接地；设有二组用于变频控制，接通变频器(025)与电机(027)、(028)受电电路的变频控制电路，此路由熔断器(1Fu、3Fu)，中间继电器接点(1ZJ、3ZJ)、交流接触器(1C、3C)串联组成，一端与变频器相连，另一端与电机受电电路相连；以及设有受可编程逻辑控制器控制，执行手自动变频控制和手自动工频控制的四组中间继电器(1ZJ、2ZJ、3ZJ、4ZJ)支路，其一端接地，另一端分别与可编程逻辑控制器(024)之端子Y4、Y3、Y24、Y5相连。柜面左上部布有停机指示TD(01)，1#泵指示YD(02)、2#泵指示RD(03)运行指示ED(04)，故障指示BZ(05)，工频指示GD(06)，变频指示BD(07)，复位按钮FT(08)，左中部布有变频器数控操作面板(09)，液晶触摸控制屏(010)；柜面右上部布有电流表1A(011)，电流表1A’(012)，转换开关KK(013)，1#工频运行指示1RL(014)，1#工频停机指示1GL(015)，2#工频运行指示2RL(016)，2#工频停机指示2GL(017)，1#工频运行按钮SST(018)，1#工频停止按钮SSTP(019)，2#工频停止按钮SST(020)，2#停止按钮SSTP(021)，右中部布有1#电机主控开关(022)，2#电机主近代电源开关(023)。
当在自动控制状态，投入变频运行时，首先将切换装置(013)置在自动状态，使转换开关KK按点①→②接通，可编程逻辑控制器(024)得电，选定工作机组号及变频运行方式，如1ZJ得电，三相交流接触1C吸合，接通变频器与电机连接线路，操作液晶触摸屏(010)，即可工作；当工作电机出现故障，起动备用电机工作时，操作液晶触摸控制屏选备用机组工作，如3ZJ得电，三相交流接触器3C吸合，接通变频器与备用电机连接线路，然后操作液晶触摸控制屏(010)使其工作；当需自动状态下工频运行时，通过液晶触摸控制屏(01)选运行方式，再选工作机组，操作其起动，如2ZJ或4ZJ吸合，其结点2ZJ或4ZJ闭合，被选定机组工作；当自动状态失效(变频器或PLC故障)为维持正常运行，将切换装置(013)切换开关KK，置于手动状态，直接操作起动按钮(可选定控制盘上的按钮，也可选现场近地按钮)使其工作。
权利要求1.一种变频调速系统控制柜包含有主控电源开关、变频器和输出线路串联控制电路，其特征是控制电路中设有由液晶触摸控制屏，可编程逻辑控制器、变频器和变频控制电路组成的自动变频控制系统，由切换装置、切换控制屏、工频控制电路组成的手动工频控制系统及用于网络监控的通讯接口，其中液晶触摸控制屏通过通讯接口与可编程逻辑控制器相连，变频器外部端子与可编程逻辑控制器端子相连，同时变频器上附有RS485通讯接口，也可以直接与可编程逻辑控制器相连，变频控制电路中之受控单元与可编程逻辑控制器相连，执行单元与受控电机相连，切换装置与切换控制屏相连，其一部分主接点与工频控制电路主电源支动相连，另一部主接点与操作支路并联，通讯接口一端与可编程逻辑控制器相连，另一端至上位机，液晶触摸控制屏和与变频器配套的操作面板，其设在该控制柜的面板上。
2.根据权利要求1所述的变频调速系统控制柜，其特征在于所说的可编程逻辑控制器为单元式I/O点数可是10～128点中之一种；液晶触摸控制屏面板尺寸为3英寸～15英寸中之一种；变频器适配电机功率为18.0KW～550KW中之一种。
专利摘要一种用于电机调速的变频调速系统控制柜，它包含主控电源开关、变频器和输出线路串联构成的控制电路，电路中由液晶触摸控制屏，可编程逻辑控制器、变频器和变频控制电路组成的自动变频控制系统，由切换装置、切换控制屏、工频控制电路组成的手动工频控制系统及网络监控通讯接口，其中液晶触摸控制屏通过通讯接口、变频器外部端子、变频控制电路中受控单元均与可编程逻辑控制器相连，变频控制电路中执行单元与受控电机相连，切换装置与切换控制屏相连，其主控结点一部分与工频控制电路主电源支动相连，另一部与操作支路并联，有网络监控的通讯接口与可编程逻辑控制器相连，液晶触摸控制屏设在该控制柜面上，其优点节能、操作快捷，安全性提高。
文档编号G05B19/05GK2715421SQ20042003217
公开日2005年8月3日 申请日期2004年6月22日 优先权日2004年6月22日
发明者付佳临, 张玉奎 申请人:大庆奉天电力器材厂