摘要：公司核心經(jīng)營團(tuán)隊(duì)擁有二十多年從事壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造的工作經(jīng)歷，與華中科技大學(xué)液壓與氣動(dòng)技術(shù)研究中心合作推出了適用于CNG子站工況的填補(bǔ)國內(nèi)空白的全風(fēng)冷立式天然氣液壓壓縮機(jī)系列產(chǎn)品——新型節(jié)能環(huán)保天然氣液壓壓縮機(jī)，獲得了十多項(xiàng)專利，并率先在行業(yè)內(nèi)通過整機(jī)安全防爆合格認(rèn)證，牽頭起草了汽車加氣站用液壓天然氣壓縮機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T11402-2013）。新型節(jié)能環(huán)保天然氣液壓壓縮機(jī)以其“安全、節(jié)能、環(huán)保、投資省、結(jié)構(gòu)簡單”等諸多優(yōu)點(diǎn)，受到用戶廣泛贊譽(yù)和青睞，產(chǎn)品已在全國二十多個(gè)省（區(qū)）使用，市場占有率名列前茅。產(chǎn)品被科技部技術(shù)創(chuàng)新基金委員會(huì)認(rèn)定為國家技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品，其技術(shù)先進(jìn)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和行業(yè)領(lǐng)先地位受到全國矚目。本文針對(duì)公司風(fēng)冷器變頻調(diào)速為例，介紹英威騰Goodrive200A在CNG天然氣子站壓縮機(jī)上的應(yīng)用。

    一、應(yīng)用需求

    天然氣從入口管線進(jìn)來，經(jīng)過過濾，然后在一級(jí)氣缸中被壓縮；冷卻后經(jīng)過一級(jí)過濾器，進(jìn)入二級(jí)氣缸被壓縮，冷卻后經(jīng)過二級(jí)過濾器，再經(jīng)過除油器除油，最后達(dá)到高壓排出。

    入口和出口壓力由壓力傳感器控制，從而使壓縮機(jī)在一定操作參數(shù)下運(yùn)轉(zhuǎn)；一級(jí)進(jìn)氣口的氣體經(jīng)過壓縮后的一級(jí)排氣溫度為此機(jī)組的最高溫度，此值有報(bào)警和停機(jī)功能，主要用于機(jī)組故障判斷，其溫度值最高可以達(dá)到160℃，但建議不要超過120℃，以免影響密封件的使用壽命；液壓油的溫度由溫度傳感器控制，超溫65℃報(bào)警，低溫15℃自動(dòng)開啟油箱加熱器，達(dá)到合適工況再進(jìn)行液壓油循環(huán)。

    機(jī)組的冷卻系統(tǒng)為風(fēng)冷式，通過英威騰變頻器控制風(fēng)機(jī)對(duì)液壓油和天然氣直接冷卻

    本機(jī)組系統(tǒng)流程圖：

    二、控制要求

    本文僅以英威騰變頻器在新型無房體裸機(jī)改造使用現(xiàn)場的要求為例進(jìn)行說明，具體控制要求有如下：

    客戶需求一臺(tái)5.5千瓦變頻器控制冷卻風(fēng)機(jī)，并在觸摸屏上能夠修改頻率參數(shù)。其中對(duì)變頻器及控制要求主要包括：

    a)通過西門子S7-200 PLC上485通訊口modbus rtu協(xié)議寫調(diào)速程序，映射到西門子smartline觸摸屏，使之可以通過觸摸屏調(diào)節(jié)英威騰變頻器頻率。

    b)通過變頻器端子排硬接線控制風(fēng)機(jī)的啟停

    c)顯示風(fēng)機(jī)實(shí)際頻率到觸摸屏上

    d)故障報(bào)警輸出具體內(nèi)容也在屏幕上有顯示。

    e)想用PID功能通過一個(gè)溫度變送器模擬量輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)速度調(diào)控（這點(diǎn)未作出）

    下面為現(xiàn)場調(diào)試圖片：

    三、英威騰Goodrive200A變頻器的介紹

    Goodrive200A高性能開環(huán)矢量變頻器，可用來控制異步電機(jī)交流感應(yīng)電機(jī)。產(chǎn)品采用與目前國際最領(lǐng)先技術(shù)完全同步無無速度傳感器矢量控制技術(shù)，運(yùn)用DSP控制系統(tǒng)，并且強(qiáng)化產(chǎn)品的可靠性和環(huán)境的適應(yīng)性，更能更優(yōu)化，應(yīng)用更靈活，性能更穩(wěn)定。

    Goodrive200A變頻器具有有意的矢量控制性能，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制、速度控制一體化，能滿足不同客戶多種應(yīng)用需求。同時(shí)，Goodrive200A變頻器具有超出同類產(chǎn)品的防跳閘性能和適應(yīng)惡劣電網(wǎng)、溫度、濕度和粉塵能力，極大提高產(chǎn)品可靠性。

    Goodrive200A變頻器采用模塊化設(shè)計(jì)，在滿足客戶通用需求的前提下，通過擴(kuò)展設(shè)計(jì)可以靈活地滿足客戶個(gè)性化需求。強(qiáng)大的速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、簡易PLC、靈活的輸入輸出端子、脈沖頻率給定、擺頻控制和PID控制等，滿足各種復(fù)雜傳動(dòng)的要求，對(duì)降低成本，提高系統(tǒng)可靠性具有極大的價(jià)值。
Goodrive200A變頻器通過電磁兼容性整體設(shè)計(jì)，滿足客戶對(duì)應(yīng)用場所的低噪音、低電磁干擾的環(huán)保要求。其他參數(shù)如下圖所示：

    四、現(xiàn)場接線及調(diào)試

    系統(tǒng)頻率是由S7-200 PLC控制器通過modbus RTU協(xié)議給變頻器控制命令的，Goodrive200A系列變頻器在通訊設(shè)置上也是極為簡易。

    4.1 系統(tǒng)調(diào)試

    調(diào)試主要要解決幾個(gè)問題：

    一.怎樣控制冷卻風(fēng)扇電機(jī)啟停

    二.怎樣將采集到的頻率值映射到觸摸屏上

    三.怎樣實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警功能

    四.怎樣在觸摸屏上寫頻率到變頻器上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動(dòng)調(diào)速

    五.怎樣利用PID功能通過一個(gè)溫度變送器模擬量輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)速度調(diào)控

    查看手冊利用多功能輸入端子，P05.01，利用參數(shù)1：正轉(zhuǎn)運(yùn)行（FWD），因?yàn)樽冾l器本身+24V與PW短接，現(xiàn)只用將端子排的S1與COM公共端通過中繼的常開觸點(diǎn)，中繼的線圈直接到冷卻風(fēng)機(jī)啟停PLC輸出點(diǎn)即可，然后在基本功能組P00.01運(yùn)行指令通道設(shè)置為1端子運(yùn)行通道，端子控制模式P05.13為0,二線制控制使能方向合一，這樣冷卻風(fēng)機(jī)即可實(shí)現(xiàn)通過變頻器硬接線啟停。

    查看手冊利用模擬量輸出AO1與GND參考零電位，與EM231模擬量輸入PLC模塊上的信號(hào)電纜相連（AO1與RA、A+，GND與A-）形成二線制接法，因?yàn)槭?-20mA電流信號(hào)，變頻器內(nèi)部跳線J1切換到下端I側(cè)，在P06.18，下限對(duì)應(yīng)AO1輸出為2V，按照1mA電流相當(dāng)于0.5V電壓來計(jì)算，那么4mA對(duì)應(yīng)就為2V，這個(gè)計(jì)算很有技巧性。我們PLC輸入采集點(diǎn)在觸摸屏上定義一個(gè)可讀變量即可將頻率數(shù)據(jù)通過端子排硬接線映射到屏幕上。

    查看手冊利用一組繼電器輸出RO1A與RO1C公共端，通過一對(duì)常開點(diǎn)控制繼電器輸出報(bào)警信號(hào)，RO1A接到PLC輸入點(diǎn)的一個(gè)報(bào)警開關(guān)點(diǎn)位，RO1C接到開關(guān)電源的24V上，調(diào)整輸出端子組P06.03,其值設(shè)置為5變頻器故障，這樣即完成了變頻器故障報(bào)警寫入到PLC，繼而觸發(fā)觸摸屏報(bào)警位功能。

    查看手冊變頻器串行通信功能組，在S7-200 plc上定義好了modbus rtu協(xié)議相關(guān)參數(shù)，站地址即P14.00為2，通訊比特率即P14.01為3:9600BPS，數(shù)據(jù)位效驗(yàn)為奇校驗(yàn)2（O，8,1）for RTU，通訊應(yīng)答延時(shí)為40ms，打通A頻率指令選擇P00.06為8：modbus通訊，咨詢技術(shù)支持，此處485的J5跳線是不用更改的，硬接線西門子S7-200 226通訊端口PORT0上的3、8針接到485±極上，因?yàn)橹挥玫搅送ㄓ嵲O(shè)置頻率，查手冊其modbus地址為16進(jìn)制2001H，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制保持寄存器為40001+8193=48194，即把地址寫入PLC，在觸摸屏上對(duì)應(yīng)點(diǎn)位讓其讀寫，參見相關(guān)程序：

    查看手冊P09組PID控制組參數(shù)，P09.00中PID給定源為模擬量通道2：模擬量通道AI2給定，這里是一組溫度信號(hào)，通過溫度的變化自動(dòng)調(diào)整頻率轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，AI2模擬量輸入的設(shè)置參見AO1模擬量輸入的設(shè)置和接線，設(shè)置相關(guān)的上下限量程和區(qū)間范圍值，由于交稿時(shí)間倉促，這個(gè)現(xiàn)階段正在試驗(yàn)中，相關(guān)的參數(shù)也正處于調(diào)試過程中。

    其他參數(shù)都是參見電機(jī)銘牌還有變頻器本身默認(rèn)參數(shù)來調(diào)試。

    變頻器關(guān)鍵參數(shù)表設(shè)置：

    本系統(tǒng)變頻器具有短路、過載、過壓、缺相、失速等多種保護(hù)和故障輸出功能，能有效保證系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行。

    五、結(jié)束語

    通過使用英威騰變頻器，得到了很多意想不到的優(yōu)點(diǎn)

    1、啟動(dòng)平衡 ，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；

    2、節(jié)能增效，通過調(diào)節(jié)頻率改變冷卻風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使其在閑暇時(shí)節(jié)約電能，在使用高峰期能夠超頻，提高效率；

    3、強(qiáng)大的modbus通訊可以通過程序自如的控制風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；

    4、強(qiáng)大的PID功能通過一個(gè)溫度變送器模擬量輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)速度調(diào)控。

    參考文獻(xiàn)：

    [1] Goodrive200A產(chǎn)品說明書

    [2]西門子S7-200 cn 技術(shù)參考手冊

    [3]西門子精彩面板smartline系列技術(shù)參考手冊<