臺達C2000變頻器在螺桿空壓機一體化中的應用

／中達電通股份有限公司 徐玉來／

空壓機，特別是螺桿式空壓機，已經成為制造工廠中的關鍵設備。作為動力設備的主設備之一，空壓機的高能耗已成為各企業不得不面對的大問題，據統計，空壓機的能耗在大型工業設備的耗電量中占比15%左右。此外，工頻空壓機主電機功率大，啟動電流大，影響電網和其他設備的運行；并且啟動時沖擊大，減少電機軸承的壽命，從而增加了設備的維護成本。而且，長期工頻運行，空壓機會產生很大的噪聲；管道系統經常超壓卸載，造成嚴重的浪費。目前空壓機的變頻化，特別是永磁同步空壓機的大量使用，進一步提高電機的運行效率，是空壓機發展的主流方向。

臺達C2000矢量型變頻器采用了以FOC為核心的高效能變頻驅動技術，是整合速度、位置與轉矩控制為一體的高階變頻器，可以滿足不同的應用場合。其內建10K容量的PLC，具有PID調節功能并內置溫度感測器；同時，實現了同步電機與異步電機控制一體化。自上市以來，臺達C2000矢量型變頻器成為了國內企業實現產業升級、節能減排的首選。空壓機控制功能的實現

目前，市面上常見的單臺控制的空壓機所需的信號如表1所示，其中包括6路數字輸入信號、2路數字輸出信號和2路模擬輸入信號。

臺達C2000變頻器具有豐富的輸入輸出口，如圖1所示，在標準品中（不含擴展卡），有10路數字輸入、4路數字輸出（其中2路繼電器輸出）、3路模擬量輸入以及2路模擬量輸出。空壓機上的信號需求完全可以輸入到變頻器中，利用其內置PLC進行處理，為用戶節省成本并實現個性化的控制方式。

表1 單臺控制空壓機所需信號表

圖1 變頻器控制信號端口

1.溫度信號處理

目前，油氣溫度信號的檢測通常采用PT100。PT100在C2000變頻器中的使用如下：

模擬輸入選擇PT100模式：03-00=11或者03-02=11（03-01=11也可以，但是需要同時設定03-29=1以及控制端子ACISW4需要撥在0-10V）；

AFM2輸出設定為固定電流輸出（03-23=23），控制端子AFM2 SW2需要撥在0-20mA，設定AFM2直流輸出準位9mA（03-33=45）；

PT100接線方式如圖2所示。

圖2 PT100接線圖

在內置PLC中，讀取AVI的數值，并且比對PT100的阻值-溫度對應表，計算出當前PT100檢測的溫度。

2.壓力信號處理

壓力傳感器接線如圖3所示，利用變頻器24V給傳感器供電，傳感器的4～20mA電流信號接入到變頻器的ACI端口，在內置PLC程序中處理，得到當前的壓力值。

3.睡眠功能實現

睡眠功能的實現可以利用C2000變頻器自身的睡眠功能，或者利用其內置PLC，根據出氣壓力情況實現自動睡眠和啟動空壓機，客戶可以根據自己的實際需要，選擇所需的睡眠方式。PLC控制睡眠功能流程如圖4所示，變頻器內部睡眠功能如圖5所示。

圖3 壓力傳感器接線圖

圖4 PLC控制睡眠功能流程圖

變頻器端子定義與接線圖

根據空壓機的控制信號要求，規劃定義變頻器的輸入、輸出端口，如圖6所示。

圖5 變頻器內部睡眠功能

圖6 變頻器端子定義

表2 90kW永磁同步螺桿空壓機主要參數表

系統架構

整個電氣控制系統的架構圖如圖7所示。空壓機主要參數如表2所示。

圖7 控制系統架構圖

結束語

臺達變頻器的內置PLC和內置PID的使用簡化了配電盤的外圍設備，降低了客戶的使用成本；個性化的控制功能定制和個性化的界面定制，為空壓機廠家提供了個性化的控制和顯示內容，提高了市場競爭力；同時觸摸屏的使用，美化操作界面，提高了空壓機的檔次；該方案得到了某空壓機廠家的好評，市場反饋良好，已經成為該空壓機廠家同步空壓機系列的標配方案。