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    1. 引言

     目前，節(jié)能減排和環(huán)境問題成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點，隨著國家節(jié)能減排計劃的逐漸實施，工業(yè)企業(yè)在各個新建或改擴建項目中都在嘗試各種方法降低企業(yè)能耗,工業(yè)企業(yè)中能耗最大的是各種電動機設(shè)備,我國的電動機用電量占全國耗電量的60%-70%，特別是風機、水泵類設(shè)備年耗電量占全國電力消耗的1/3，采用變頻控制器控制風機類負載可以大幅度降低電機能耗，為了符合節(jié)能減排要求，變頻器的使用已經(jīng)成為各單位節(jié)能工作的重點。使用自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以采集來自變頻器的各種信號，同時采集各種傳感器信號來控制變頻設(shè)備，實現(xiàn)自動變頻控制，使自動變頻控制達到了最佳的節(jié)能效果。

    2. 常規(guī)變頻控制方式

    傳統(tǒng)的節(jié)能大多采用擋風板、回流閥或開/停機時間來調(diào)節(jié)風量或流量,大電機在工頻狀態(tài)下頻繁開停難度大,同時會造成電能損耗以及開/停機的電流沖擊，對于電機的使用壽命和安全性都有影響。

    采用變頻器控制風機或者泵類具有它本身的科學性，節(jié)能效率能達到30%左右，同時可實現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制以及大電機的軟停、軟啟，避免了工頻啟動時的電壓沖擊，可以減少電動機的故障率，延長其使用壽命，降低對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。常用的變頻控制方式是使用智能控制中心完成對變頻器的控制，變頻控制流程示意圖如下:
                

    目前,在自動控制系統(tǒng)中通用的變頻器智能控制中心是使用組態(tài)軟件作為上位監(jiān)控軟件,通過PLC來完成變頻器及電機等設(shè)備的變頻控制。其中，PLC作為控制單元有著強大的PID控制邏輯和數(shù)據(jù)采集能力,能夠很好的完成變頻控制工作。這種控制方式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下所示：
                

    但是，這種控制方式在系統(tǒng)組網(wǎng)、抗干擾以及成本方面都有其不足的地方。首先，所有現(xiàn)場變頻控制柜都通過硬接線的方式將變頻器信號送到PLC，各個變頻器只能通過PLC與外界進行聯(lián)系。其次，傳感器與變頻器等通過硬接線方式將信號送入PLC，其中變頻器的線纜干擾很大，對于其它信號的穩(wěn)定性不能保證，從而很容易引起變頻控制的輸出不準確。最后，PLC在成本上比較高，對整個自動控制系統(tǒng)來說，增加了控制成本。

    3. 新型變頻控制模式

    針對組態(tài)軟件結(jié)合PLC實現(xiàn)變頻控制中的問題，易控組態(tài)軟件找到了一種新的方式來彌補這些問題，那就是通過組態(tài)軟件或者觸摸屏加上信號采集模塊的方式來實現(xiàn)。

    信號采集模塊負責采集變頻器上的所有信號，如啟停信號、變頻輸入、輸出信號，同時它還可以采集各種傳感器的信號。信號采集模塊具有體積小、安裝方便的特點、而且，現(xiàn)在各個廠家生產(chǎn)的采集模塊種類繁多,如阿爾泰模塊、研華模塊等，它們能適應(yīng)各種不同工況要求，同時，它們集成的功能也越來越多，比如在進行信號采集的同時能通過以太網(wǎng)方式將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給相關(guān)組態(tài)軟件。另外，也是最重要的一點，采用信號采集模塊能大大節(jié)省控制系統(tǒng)的成本，不僅是PLC硬件，在信號連接線、控制柜等方面都能節(jié)省。

    組態(tài)軟件負責采集信號采集模塊上的各種信息，并且在組態(tài)軟件中將這些信息進行應(yīng)用，主要有對變頻器的手動、自動控制，對各種采集信息進行報警或歷史記錄。組態(tài)軟件擁有強大的運算處理功能，對于完成變頻器的PID控制可以完全取代PLC中的變頻控制功能。

    4. 易控組態(tài)軟件與信號采集模塊結(jié)合使用的實例

     易控組態(tài)軟件結(jié)合信號采集模塊來完成變頻控制的應(yīng)用在山西立恒鋼廠高壓風機控制系統(tǒng)中得到了完美體現(xiàn)，下面是該系統(tǒng)的整體介紹：

    4.1 項目簡介

    山西省立恒鋼鐵有限公司煉鋼廠原三組除塵風機系統(tǒng)采用直起控制，吹氧信號到來時一直以工頻運行，耗電量大，運轉(zhuǎn)周期緩慢，檢修維護頻繁，經(jīng)常影響生產(chǎn)。本系統(tǒng)針對該現(xiàn)狀進行改造。

    4.2 項目系統(tǒng)設(shè)計方案

    主要采用易控（INSPEC）組態(tài)軟件進行系統(tǒng)架構(gòu)，人機對話。硬件采用霍尼韋爾高壓變頻控制機組，通過信號采集模塊，實現(xiàn)了高壓除塵風機在線監(jiān)控系統(tǒng)。包含遠程、就地、手自動控制等各種功能需求，解決了廠商一直困擾的問題。

    4.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

    整個系統(tǒng)硬件組成包括：采集模塊、易控組態(tài)軟件、機柜、變頻器、傳感器及若干電器元件，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下所示：
               
 
    系統(tǒng)中所用控制硬件為用霍尼韋爾高壓變頻控制機組，信號采集與控制通過阿爾泰的ART-DAM-E3000系列模塊（采集模塊）完成，采用以太網(wǎng)通信方式與上位組態(tài)進行信號傳輸，應(yīng)用簡單、方便、快捷。

    4.4 功能簡介

    用戶在易控（INSPEC）組態(tài)如軟件開發(fā)的工程中可進行變頻控制手自動切換。正常運行時，一般運行自動模式，此模式下，根據(jù)現(xiàn)場壓力信號來控制變頻，可調(diào)節(jié)電機頻率，以理論計算所得，相較于原工頻運行，節(jié)能效果可達30%以上。手動狀態(tài)下，隨時可更改運行頻率。

    整個變頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能主要在主系統(tǒng)畫面上完成，同時配以報警查詢系統(tǒng)、報表查詢系統(tǒng)、實時曲線顯示、歷史曲線顯示等功能，系統(tǒng)主界面如下圖所示：
               

    系統(tǒng)主界面監(jiān)控變頻控制柜狀態(tài)及各個風機的狀態(tài)，同時能通過界面上的手自動按鈕和輸入框來完成風機的變頻調(diào)速控制，風機的自動變頻功能通過易控的用戶程序完成，下面為風機手自動控制畫面。
                  

    易控的自動變頻控制方式為：通過易控組態(tài)軟件和信號采集模塊結(jié)合使用，在組態(tài)軟件中直接設(shè)定目標值（壓力及溫度等），通過實際值（傳感器的測量值）進行比較運算，直接向變頻節(jié)能系統(tǒng)發(fā)出運算指令（模擬信號），調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。

    5、結(jié)束語

    該變頻節(jié)能系統(tǒng)在現(xiàn)場穩(wěn)定可靠運行，節(jié)能效果可達30%以上。易控(INSPEC)在線監(jiān)控系統(tǒng)，滿足了客戶對變頻調(diào)試控制系統(tǒng)的需求，而且軟件本身易學易用，使用方便，運行穩(wěn)定。與同類型產(chǎn)品相比，具有操作方便、維護簡單等優(yōu)點，其可靠性、工作效率及安全性也得到了極大的提高。在變頻節(jié)能系統(tǒng)中采用易控組態(tài)軟件作為人機交互工具，提高了整個變頻節(jié)能系統(tǒng)以及企業(yè)的硬件檔次。隨著微電腦技術(shù)的不斷發(fā)展，工控機性能更加強大，價位卻在穩(wěn)步下調(diào)，再與采集模塊結(jié)合使用，這種結(jié)合必將更多的應(yīng)用在未來的各種生產(chǎn)系統(tǒng)中，成為工控領(lǐng)域在節(jié)能改造技術(shù)中的一顆閃亮的新星！