专利名称：变频调速防爆现场开环远程控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动控制装置，更确切地说是涉及一种使变频器可对防爆现场设备作人工远程开环控制的变频调速控制器。
近年来，使用变频器实现电机变速调整的变频调速器已逐渐取代了纯机械方式的液力变速器，从根本上改变了调速器结构，并广泛应用于各工业自动控制领域。
采用变频调速器的自动控制系统一般采用闭环控制方式，即通过与其连接的电信号发生器，如压力变送器、温度传感器、流量传感器等采集现场信号，经过PID调节器的调节来调整变频调速器，从而实现电机的变速。闭环控制系统中的变频调速器一般要求设置在条件较好的配电间内，而信号发生器则设置在生产现场。但是，石油天然气、石油化工企业的产品大多为易燃易爆品，其生产现场大多为防爆现场，现场中的电气、机械、仪表等的防爆等级也必须达到相应的国家标准。而且，更为严重的是应用变频调速器进行调速的许多装置，如焦化水力除焦钻机绞车、苯酐切片机、白土给料器、脱蜡转鼓真空过滤机等无现场信号可采集，不具备闭环控制的最基本条件，只能凭操作人员的经验，通过目测法来确定调速范围。其系统构成是，将变频器设置在远离现场200米至300米的配电间内，通过电缆与现场的电机连接，由操作人员在现场与配电间之间来回跑动，一者不能实现生产现状与变频调速器的同步调整，二者容易发生责任不清的扯皮情况。
针对上述缺点，有的变频调速自动控制系统将变频调速器设置在一防爆箱或增压通风箱(箱内增压，可阻止易燃易爆气体进入箱内)内，箱体设置在现场环境中，但由于防爆箱或增压箱造价高(甚至高于变频调速器本身)、体积大、妨碍现场操作活动，因而并不具有实际应用价值。
如果在现场设置防爆操作柱，而将变频器及其控制器仍设置在配电间内，两者间通过电缆连接，其技术方案虽然可行，但现场操作调整信号经长距离传输后衰减很大，且易受各种杂讯的干扰，引起控制失灵。
本实用新型的目的是设计一种变频调速防爆现场开环远程控制装置，通过将对变频器的控制方式由直接模拟式转变为先数字再模拟的方式，实现开环远程操作控制，即在防爆现场操作，变频器及其控制器则可设置在远离防爆现场的配电间，没有信号衰减问题并增加抗干扰能力。
本实用新型的目的是这样实现的变频调速防爆现场开环远程控制装置，设置在配电室内并与配电室内的变频器连接，还与远离配电室的现场防爆操作柱连接，其特征在于所述的开环远程控制装置包括顺序连接的振荡电路、加/减计数控制电路、加/减计数电路和数/模转换电路；加/减计数控制电路的输入端还分别连接加/减计数电路的输出端、所述现场防爆操作柱的加按键及所述现场防爆操作柱的减按键，数/模转换电路输出接所述的变频器输入端。
所述的加/减计数电路由第一、第二加/减计数器串接构成；所述的加/减计数控制电路包括第一与非门、第二与非门、第三与非门和第四与非门；第一、第二与非门的第一输入端并接所述振荡电路输出端，第一、第二与非门的第二输入端分别连接现场防爆操作柱的减按键、加按键一端和通过电阻接电源正端，第三、第四与非门的各输入端分别对应连接第一、第二加/减计数器的各输出端，第三、第四与非门的输出端分别接第二、第一与非门的第三输入端，第一与非门的输出端接第一加/减计数器的减计数器，第二与非门的输出端接第一加/减计数器的加计数端；所述的现场防爆操作柱的加按键、减按键的另一端接地。
所述的开环远程控制装置还包括有放大器和与放大器输出连接的电位器，放大器输入端连接所述的数/模转换器输出端，电位器输出接所述现场防爆操作柱的电流表。
所述的第一、第二加/减计数器的各输出端与所述的第三、第四与非门各输入端间还串接有反相、整形施密特电路。
设置在现场防爆操作柱内的加、减按键一端接地，另一端通过长距离传输线送配电室的开环远程控制装置，实现了信号无衰减传输，根据现场状况操作防爆操作柱上的加/减按键，分别使加/减计数电路作加法计数或减法计数，再由数/模转换器转换成0-10V电压去调节变频器，由变频器完成对电机的调速控制。现场防爆操作柱上还设有正、反转控制按键及起、停控制按键，可直接实现对变频器的控制。
本实用新型的变频调速防爆现场开环远程控制装置，采用先数字后模拟的技术方案设计，解决了大电流开关控制的变频器可应用于石化等防爆要求高的开环控制环境中，扩大了变频器的应用范围，使变频器得以在防爆现场实现人工远程开环控制。
图1变频调速防爆现场开环远程控制装置应用状态连接示意图。
图2现场防爆操作柱结构及连接示意图。
图3变频调速防爆现场开环远程控制装置电原理框图。
图4变频调速防爆现场开环远程控制装置实施电路图。
参见图1，图中示出在脱蜡转鼓真空过滤机的防爆环境中，应用本实用新型的变频调速防爆现场开环远程控制装置(以下简称远程控制器)的开环远程控制系统。包括设置在防爆现场的防爆操作11和设置在远处配电室内的变频器12及远程控制器13。
防爆操作柱11向远程控制器13输送调节操作信号，远程控制器13将调节操作信号转换为对变频器12的电压控制信号，变频器12输出频率信号对现场滤机的电机进行变速控制。
变频器12可采用英国CT(Control Technigues)公司生产的Commander CD(0.75-7.5KW)。
参见图2，防爆操作柱内设置有起、停键K1、K2，加、减键K3、K4及正、反转开关K5。还设置有表示变频调速装置正常运行的绿灯L1和表示故障状态的红灯L2及指示电机转速的指针式电流表M(1mA)，分别与远程控制器13中的相关电路连接和经远程控制器13转接后与变频器12连接(也可不经转接)。
参见图3，远程控制器包括振荡电路31、计数复位电路32、加/减计数控制电路33、加/减计数电路34、数/模转换器35、基准电压电路36和放大器37。图中11为现场防爆操作柱、12为变频器。
加/减计数控制电路33对加/减计数电路34作加法或减法计数的控制。加/减计数控制电路33接收来自防爆操作柱11的加、减操作控制信号，将振荡器31的输出信号接到加/减计数电路34的相应计数端，加/减计数器34送出的计数满信号通过加/减计数控制器33自动使加/减计数器作相反的计数操作。数/模转换器35输出的0-10V调节电压送变频器12和经放大器37送现场防爆柱11内的电流表，指示电机转速。
参见图4，运算放大器A1a、A1b(LM358)及其外围元件连接构成振荡器31。按键K6、电阻R1、电容C1构成计数复位电路32。K3、K4分别为设置在现场防爆操作柱11内的加、减按键。U1a、U1b(CD4023)、U7、10(CD4068)分别构成第一、第二、第三、第四与非门，与反相、整形施密特电路U8a、U8b、U9a-U9f(CD40106)一起连接构成加/减计数控制电路33。加/减计数器U2、U3(CD40193)串接构成加/减计数电路34。U4a-U4h为同相器(CD4050)，用于信号隔离。U6为数模转换器35(DAC0808)。稳压二极管DZ1及其外围元件构成基准电压电路36。放大器A2b(LM358)输出V0(0-10V)送变频器12，放大器A2a(LM358)、电位器RW1输出送现场防爆操作柱的电流表。
本实用新型的远程控制器实施例可实现对滤机的全套电控，包括输油泵电机、输蜡泵电机、滤机电机的电控。工作现场按工作程序通过防爆操作柱起动(或停止)输油泵电机和起动(或停止)输蜡泵电机，再起动滤机主电机并同时实施滤机主机的调速功能。同样的工作原理也适用于焦化水力除焦钻机绞车及苯酐切片机、白土给料器的远程开环电控。
本实用新型变频调速防爆现场开环远程控制装置的有益效果是结构简单、设备成本低、维修方便；操作简单、安全可靠，通过按动现场防爆操作柱上的加、减键，即可同步实现对电机的正/反转、起/停及加/减速控制，观察操作柱上窗口内的指针式表头，就可了解被调电机的转速；节约能源、降低噪音，延长电机使用寿命，根据对采用本远程控制器的电机转速开环控制系统的参数测定，并与使用液力变速器的系统比较，可节能50％，并可消除液力变速器的高分贝噪音，经变频器调速后，电机运转在额定转速的57％左右，电流下降约50％左右，电机发热小。
权利要求1.一种变频调速防爆现场开环远程控制装置，设置在配电室内并与配电室内的变频器连接，还与远离配电室的现场防爆操作柱连接，其特征在于所述的开环远程控制装置包括顺序连接的振荡电路、加/减计数控制电路、加/减计数电路和数/模转换电路；加/减计数控制电路的输入端还分别连接加/减计数电路的输出端、所述现场防爆操作柱的加按键及所述现场防爆操作柱的减按键，数/模转换电路输出接所述的变频器输入端。
2.根据权利要求1所述的变频调速防爆现场开环远程控制装置，其特征在于所述的加/减计数电路由第一、第二加/减计数器串接构成；所述的加/减计数控制电路包括第一与非门、第二与非门、第三与非门和第四与非门；第一、第二与非门的第一输入端并接所述振荡电路输出端，第一、第二与非门的第二输入端分别连接现场防爆操作柱的减按键、加按键一端和通过电阻接电源正端，第三、第四与非门的各输入端分别对应连接第一、第二加/减计数器的各输出端，第三、第四与非门的输出端分别接第二、第一与非门的第三输入端，第一与非门的输出端接第一加/减计数器的减计数器，第二与非门的输出端接第一加/减计数器的加计数端；所述的现场防爆操作柱的加按键、减按键的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的变频调速防爆现场开环远程控制装置，其特征在于所述的开环远程控制装置还包括有放大器和与放大器输出连接的电位器，放大器输入端连接所述的数/模转换器输出端，电位器输出接所述现场防爆操作柱的电流表。
4.根据权利要求2所述的变频调速防爆现场开环远程控制装置，其特征在于所述的第一、第二加/减计数器的各输出端与所述的第三、第四与非门各输入端间还串接有反相、整形施密特电路。
专利摘要本实用新型涉及一种防爆现场电机实施远程开环变频调速的控制装置,与变频器一起设置在远处的配电室内,分别连接现场的防爆操作柱与变频器。主要包括顺序连接的振荡器、加/减计数控制器、加/减计数器和数/模转换器。操作现场防爆操作柱的加、减速按键,控制装置将操作信号先转换成数字信号再转换成模拟信号送变频器,并送操作柱的电机转速指示表,由变频器实施对防爆现场电机转速的调整。结构简单、成本低、操作方便可靠。
文档编号H02P7/00GK2308209SQ9722128
公开日1999年2月17日 申请日期1997年7月15日 优先权日1997年7月15日
发明者顾履明, 周玉栋 申请人:顾履明