VACON 100 HVAC 变频器在化工计量泵中的应用方案
一、应用场景与功能分析
化工计量泵的主要功能包括：
精确流量控制：通过调节泵的转速实现化学品的定量输送。
启停控制：实现泵的平稳启动和停止，避免压力冲击。
压力/流量反馈调节：通过传感器反馈实时调整泵速。
故障保护：如过载、过温、欠载等情况下的自动停机。
远程监控与操作：通过现场总线或外部控制器实现自动化运行。
VACON 100 HVAC 变频器适用于这些需求，其支持多种控制方式（数字输入、模拟输入、现场总线）、内置 HVAC 应用宏、故障诊断功能以及丰富的参数设置，可以很好地满足化工计量泵的控制要求。
应用的具体功能位置
以下设计以单台主驱动电机为核心，若有辅助电机需求，可按类似逻辑扩展。
二、硬件选型
1. 电机选择
类型：三相异步电机（常见于计量泵），功率根据泵的负载需求选择，例如 0.75 kW 或 1.5 kW。
电压：匹配变频器的电源电压，例如 380 - 480 V（常见工业标准）。
防护等级：化工环境可能有腐蚀性，建议选用 IP55 或更高防护等级的电机。
2. 变频器选型
3. 外部设备
三、接线方案
VACON 100 HVAC 变频器的控制端子信息可参考安装手册 7.2.1 节和应用手册相关章节。以下是针对化工计量泵的接线设计：
1. 电源与电机接线
电源输入：连接至变频器的 L1、L2、L3 端子（三相 380 V）。
电机输出：连接至变频器的 U、V、W 端子，接入三相电机。
接地：变频器 PE 端子与电机接地端连接，确保接地符合 EN61800 - 5 - 1 标准（参考安装手册 1.3 节）。
2. 控制端子接线
参考安装手册 7.2.1 节的标准 I/O 板技术信息：
| 端子 | 功能 | 接线说明 |
|---|
| 1 | +10V 参考电压 | 未使用 |
| 2 | AI1+（模拟输入1） | 连接流量传感器（4 - 20 mA 输出正极） |
| 3 | AI1-（模拟输入1接地） | 连接流量传感器（4 - 20 mA 输出负极） |
| 4 | AI2+（模拟输入2） | 连接压力传感器（4 - 20 mA 输出正极） |
| 5 | AI2-（模拟输入2接地） | 连接压力传感器（4 - 20 mA 输出负极） |
| 6 | 24V 辅助电压 | 供电给继电器或传感器（如需要） |
| 7 | GND | 控制信号接地 |
| 8 | DI1（数字输入1） | 连接 PLC 输出（启动信号） |
| 9 | DI2（数字输入2） | 连接 PLC 输出（停止信号） |
| 10 | DI3（数字输入3） | 连接外部急停按钮（常闭触点） |
| 11 | CM（公共端 A） | DI1 - DI3 的公共接地 |
| 12 | 24V 辅助电压 | 未使用 |
| 13 | GND | 未使用 |
| 18 | AO1+（模拟输出1） | 连接 PLC 输入（输出频率反馈，0 - 10 V） |
| 19 | AO1-（模拟输出接地） | 模拟输出公共接地 |
| A | RS485 A | 连接 PLC 的 RS485 A 端 |
| B | RS485 B | 连接 PLC 的 RS485 B 端 |
接线图（文字描述）
| 电源输入: L1 ---- [变频器 L1] |
| L2 ---- [变频器 L2] |
| L3 ---- [变频器 L3] |
| 电机输出: [变频器 U] ---- [电机 U] |
| [变频器 V] ---- [电机 V] |
| [变频器 W] ---- [电机 W] |
| 接地: [变频器 PE] ---- [电机 PE] ---- [接地线] |
|
|
| 控制信号: [PLC DO1] ---- [DI1] (启动) |
| [PLC DO2] ---- [DI2] (停止) |
| [急停按钮] ---- [DI3] |
| [流量传感器 +] ---- [AI1+] |
| [流量传感器 -] ---- [AI1-] |
| [压力传感器 +] ---- [AI2+] |
| [压力传感器 -] ---- [AI2-] |
| [AO1+] ---- [PLC AI1] (频率反馈) |
| [AO1-] ---- [GND] |
| [A] ---- [PLC RS485 A] |
| [B] ---- [PLC RS485 B] |
四、参数设置
以下参数设置基于应用手册和化工计量泵需求，使用 VACON 100 的起动向导和 HVAC 应用宏进行配置。
1. 起动向导设置（参考应用手册 PAGE4）
语言：选择中文。
时间：设置当前时间（如 14:30:00）。
日期：设置当前日期（如 15.10.2023）。
应用宏：选择 HVAC 应用宏。
2. 关键参数设置
| 参数编号 | 参数名称 | 设置值 | 说明 |
|---|
| P1.1 | 最小频率 | 10 Hz | 确保泵的最低运行速度 |
| P1.2 | 最大频率 | 50 Hz | 匹配电机额定频率（典型值） |
| P3.1.1 | 电机额定电压 | 380 V | 根据电机铭牌设置 |
| P3.1.2 | 电机额定电流 | 3.5 A | 根据电机铭牌设置 |
| P3.3.1 | 控制模式 | 1（频率控制） | 使用频率控制模式 |
| P3.5.1.1 | DI1 功能 | 1（启动） | DI1 控制启动 |
| P3.5.1.2 | DI2 功能 | 2（停止） | DI2 控制停止 |
| P3.5.1.3 | DI3 功能 | 6（外部故障） | DI3 用于急停 |
| P3.6.1 | AI1 信号范围 | 1（4 - 20 mA） | 流量传感器输入 |
| P3.6.2 | AI2 信号范围 | 1（4 - 20 mA） | 压力传感器输入 |
| P3.7.1 | AO1 功能 | 1（输出频率） | 输出频率反馈给 PLC |
| P3.14.1 | 过电流保护 | 启用 | 保护电机和泵 |
| P3.14.2 | 过载保护 | 启用 | 防止电机过载 |
3. PID 控制设置（流量调节）
P3.9.1：启用 PID 控制 = 1
P3.9.2：设定值来源 = 0（固定值，由触摸屏输入）
P3.9.3：反馈值来源 = AI1（流量传感器）
P3.9.4：比例增益 = 2.0（根据实际调试调整）
P3.9.5：积分时间 = 1.0 s（根据实际调试调整）
五、控制系统设计
1. 系统架构
PLC：负责逻辑控制、传感器信号处理和与变频器的通信。
触摸屏：显示运行状态（转速、流量、压力），设置目标流量。
变频器：执行电机转速控制，接收 PLC 指令和传感器反馈。
传感器：提供实时流量和压力数据。
2. 控制逻辑
启动/停止：
PLC 通过 DI1/DI2 控制变频器启停。
急停按钮触发 DI3，变频器立即停机。
流量调节：
压力监控：
故障处理：
控制示意图（文字描述）
复制代码[触摸屏] ---- [RS485] ---- [PLC]| || |---- [DO1] ---- [DI1] (启动)| |---- [DO2] ---- [DI2] (停止)| |---- [AI1] ---- [AO1] (频率反馈)| |---- [RS485] ---- [变频器 A/B][流量传感器] ---- [AI1+/-][压力传感器] ---- [AI2+/-][急停按钮] ---- [DI3][变频器 U/V/W] ---- [电机]
六、实施步骤
安装与接线：
按照接线方案连接电源、电机和控制信号。
确保接地可靠，避免电磁干扰。
参数配置：
使用变频器面板通过起动向导初始化。
输入上述参数，保存设置。
PLC 与触摸屏编程：
调试：
手动测试启停功能。
调整 PID 参数，确保流量稳定。
模拟故障，验证保护功能。
运行与优化：
七、注意事项
