ABB变频器ACS510的SPFC功能控制三台水泵 - doc

ABB变频器ACS510的SPFC功能 在多泵恒压供水系统中的实现

一、前言

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，它的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，铁和隧道通风机等等。

ACS510产品系列功率范围从0.75 KW至132 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，无需要使用额外的PLC。

二、ABB ACS510变频器特点简介

1. 完美匹配风机水泵：

? 增强的PFC应用：最多可控制7 (1+6) 各水泵：能切换更多的泵。 ? 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。 ? 多点U/F曲线：可自由定义5段U/F曲线；可灵活广泛的应用。 ? 超越模式：应用于隧道风机的火灾模式；应用于紧急情况下。 ? PID调节器：两个独立的内置PID控制器，PID1和PID2。 2. 更经济：

? 直觉特性：噪音最优化，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。 ? 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

? 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。 ? 电抗器：变感电抗器：根据不同的负载匹配电感量，因此抑制和减少谐波，降低总

谐波。

三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。

下面将以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。 1. ACS510 能满足的系统要求：

a) 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。 b) 三泵循环软启，要求不用PLC控制，以降低成本。

c) 一台泵出现故障时，能切换掉，保证系统能继续工作。

d) 三泵轮换运行，保证各泵运行时间相等，防止泵体久置生锈。 e) 没有用水时让变频器进入睡眠状态，节能，但要保证系统根据符合随时自动跟踪启

动。

2. 三泵控制主回路电路图（1）如下所示：

图（1）三泵控制主回路图

变频器在SPFC功能下运行时，三泵恒压供水系统的主回路硬件配置：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…6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) 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）。

3. 三泵控制原理图如下图（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SPFC的功能。

图中，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。

图（2）三泵控制原理图

图（3）变频器工作逻辑时序图

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，这样接触器K1也吸合了。此时调

2) 3) 4)

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制被禁止。

传动单元经历一段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接触器稳定。

允许调制，M1变频起动。调制从零速启动。

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1Hz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。

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，传动单元闭合RO1，K1.1吸合，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。

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1Hz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）。

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。 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) 。

此时调制允许，传动单元从零速启动连接在RO3 的电机M3。

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1Hz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。

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低于停止频率1Hz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。

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）。

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。 变频器 ACS510 控制板I/O控制连接示意图如图（4）所示：