1. 引言

    目前，節能減排和環(huán)境問(wèn)題成為人們日益關(guān)注的焦點(diǎn)，隨著(zhù)國家節能減排計劃的逐漸實(shí)施，工業(yè)企業(yè)在各個(gè)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(dòng)機設備,我國的電動(dòng)機用電量占全國耗電量的60%-70%，特別是風(fēng)機、水泵類(lèi)設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(fēng)機類(lèi)負載可以大幅度降低電機能耗，為了符合節能減排要求，變頻器的使用已經(jīng)成為各單位節能工作的重點(diǎn)。使用自動(dòng)化監控系統可以采集來(lái)自變頻器的各種信號，同時(shí)采集各種傳感器信號來(lái)控制變頻設備，實(shí)現自動(dòng)變頻控制，使自動(dòng)變頻控制達到了最佳的節能效果。

    2. 常規變頻控制方式

    傳統的節能大多采用擋風(fēng)板、回流閥或開(kāi)/停機時(shí)間來(lái)調節風(fēng)量或流量,大電機在工頻狀態(tài)下頻繁開(kāi)停難度大,同時(shí)會(huì )造成電能損耗以及開(kāi)/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(fēng)機或者泵類(lèi)具有它本身的科學(xué)性，節能效率能達到30%左右，同時(shí)可實(shí)現閉環(huán)恒壓控制以及大電機的軟停、軟啟，避免了工頻啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊，可以減少電動(dòng)機的故障率，延長(cháng)其使用壽命，降低對電網(wǎng)的容量要求和無(wú)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(dòng)控制系統中通用的變頻器智能控制中心是使用組態(tài)軟件作為上位監控軟件,通過(guò)PLC來(lái)完成變頻器及電機等設備的變頻控制。其中，PLC作為控制單元有著(zhù)強大的PID控制邏輯和數據采集能力,能夠很好的完成變頻控制工作。這種控制方式的網(wǎng)絡(luò )結構圖如下所示：

                      

    但是，這種控制方式在系統組網(wǎng)、抗干擾以及成本方面都有其不足的地方。首先，所有現場(chǎng)變頻控制柜都通過(guò)硬接線(xiàn)的方式將變頻器信號送到PLC，各個(gè)變頻器只能通過(guò)PLC與外界進(jìn)行聯(lián)系。其次，傳感器與變頻器等通過(guò)硬接線(xiàn)方式將信號送入PLC，其中變頻器的線(xiàn)纜干擾很大，對于其它信號的穩定性不能保證，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(gè)自動(dòng)控制系統來(lái)說(shuō)，增加了控制成本。

    3. 新型變頻控制模式

    針對組態(tài)軟件結合PLC實(shí)現變頻控制中的問(wèn)題，易控組態(tài)軟件找到了一種新的方式來(lái)彌補這些問(wèn)題，那就是通過(guò)組態(tài)軟件或者觸摸屏加上信號采集模塊的方式來(lái)實(shí)現。

    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(shí)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(diǎn)、而且，現在各個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的采集模塊種類(lèi)繁多,如阿爾泰模塊、研華模塊等，它們能適應各種不同工況要求，同時(shí)，它們集成的功能也越來(lái)越多，比如在進(jìn)行信號采集的同時(shí)能通過(guò)以太網(wǎng)方式將采集的數據發(fā)送給相關(guān)組態(tài)軟件。另外，也是最重要的一點(diǎn)，采用信號采集模塊能大大節省控制系統的成本，不僅是PLC硬件，在信號連接線(xiàn)、控制柜等方面都能節省。

    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(jìn)行應用，主要有對變頻器的手動(dòng)、自動(dòng)控制，對各種采集信息進(jìn)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合使用的實(shí)例

    易控組態(tài)軟件結合信號采集模塊來(lái)完成變頻控制的應用在山西立恒鋼廠(chǎng)高壓風(fēng)機控制系統中得到了完美體現，下面是該系統的整體介紹：

    4.1 項目簡(jiǎn)介

    山西省立恒鋼鐵有限公司煉鋼廠(chǎng)原三組除塵風(fēng)機系統采用直起控制，吹氧信號到來(lái)時(shí)一直以工頻運行，耗電量大，運轉周期緩慢，檢修維護頻繁，經(jīng)常影響生產(chǎn)。本系統針對該現狀進(jìn)行改造。

    4.2 項目系統設計方案

    主要采用易控（INSPEC）組態(tài)軟件進(jìn)行系統架構，人機對話(huà)。硬件采用霍尼韋爾高壓變頻控制機組，通過(guò)信號采集模塊，實(shí)現了高壓除塵風(fēng)機在線(xiàn)監控系統。包含遠程、就地、手自動(dòng)控制等各種功能需求，解決了廠(chǎng)商一直困擾的問(wèn)題。

    4.3 網(wǎng)絡(luò )結構

                    

    整個(gè)系統硬件組成包括：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 )結構圖如下所示：

    系統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(guò)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(jìn)行信號傳輸，應用簡(jiǎn)單、方便、快捷。

    4.4 功能簡(jiǎn)介

    用戶(hù)在易控（INSPEC）組態(tài)如軟件開(kāi)發(fā)的工程中可進(jìn)行變頻控制手自動(dòng)切換。正常運行時(shí)，一般運行自動(dòng)模式，此模式下，根據現場(chǎng)壓力信號來(lái)控制變頻，可調節電機頻率，以理論計算所得，相較于原工頻運行，節能效果可達30%以上。手動(dòng)狀態(tài)下，隨時(shí)可更改運行頻率。

                      

    整個(gè)變頻監控系統的功能主要在主系統畫(huà)面上完成，同時(shí)配以報警查詢(xún)系統、報表查詢(xún)系統、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)顯示、歷史曲線(xiàn)顯示等功能，系統主界面如下圖所示：

    系統主界面監控變頻控制柜狀態(tài)及各個(gè)風(fēng)機的狀態(tài)，同時(shí)能通過(guò)界面上的手自動(dòng)按鈕和輸入框來(lái)完成風(fēng)機的變頻調速控制，風(fēng)機的自動(dòng)變頻功能通過(guò)易控的用戶(hù)程序完成，下面為風(fēng)機手自動(dòng)控制畫(huà)面。

                       

    易控的自動(dòng)變頻控制方式為：通過(guò)易控組態(tài)軟件和信號采集模塊結合使用，在組態(tài)軟件中直接設定目標值（壓力及溫度等），通過(guò)實(shí)際值（傳感器的測量值）進(jìn)行比較運算，直接向變頻節能系統發(fā)出運算指令（模擬信號），調節變頻器的輸出頻率。

    4、結束語(yǔ)

    該變頻節能系統在現場(chǎng)穩定可靠運行，節能效果可達30%以上。易控(INSPEC)在線(xiàn)監控系統，滿(mǎn)足了客戶(hù)對變頻調試控制系統的需求，而且軟件本身易學(xué)易用，使用方便，運行穩定。與同類(lèi)型產(chǎn)品相比，具有操作方便、維護簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，其可靠性、工作效率及安全性也得到了極大的提高。在變頻節能系統中采用易控組態(tài)軟件作為人機交互工具，提高了整個(gè)變頻節能系統以及企業(yè)的硬件檔次。隨著(zhù)微電腦技術(shù)的不斷發(fā)展，工控機性能更加強大，價(jià)位卻在穩步下調，再與采集模塊結合使用，這種結合必將更多的應用在未來(lái)的各種生產(chǎn)系統中，成為工控領(lǐng)域在節能改造技術(shù)中的一顆閃亮的新星！