台达C2000变频器在螺杆空压机一体化中的应用

／中达电通股份有限公司 徐玉来／

空压机，特别是螺杆式空压机，已经成为制造工厂中的关键设备。作为动力设备的主设备之一，空压机的高能耗已成为各企业不得不面对的大问题，据统计，空压机的能耗在大型工业设备的耗电量中占比15%左右。此外，工频空压机主电机功率大，启动电流大，影响电网和其他设备的运行；并且启动时冲击大，减少电机轴承的寿命，从而增加了设备的维护成本。而且，长期工频运行，空压机会产生很大的噪声；管道系统经常超压卸载，造成严重的浪费。目前空压机的变频化，特别是永磁同步空压机的大量使用，进一步提高电机的运行效率，是空压机发展的主流方向。

台达C2000矢量型变频器采用了以FOC为核心的高效能变频驱动技术，是整合速度、位置与转矩控制为一体的高阶变频器，可以满足不同的应用场合。其内建10K容量的PLC，具有PID调节功能并内置温度感测器；同时，实现了同步电机与异步电机控制一体化。自上市以来，台达C2000矢量型变频器成为了国内企业实现产业升级、节能减排的首选。空压机控制功能的实现

目前，市面上常见的单台控制的空压机所需的信号如表1所示，其中包括6路数字输入信号、2路数字输出信号和2路模拟输入信号。

台达C2000变频器具有丰富的输入输出口，如图1所示，在标准品中（不含扩展卡），有10路数字输入、4路数字输出（其中2路继电器输出）、3路模拟量输入以及2路模拟量输出。空压机上的信号需求完全可以输入到变频器中，利用其内置PLC进行处理，为用户节省成本并实现个性化的控制方式。

表1 单台控制空压机所需信号表

图1 变频器控制信号端口

1.温度信号处理

目前，油气温度信号的检测通常采用PT100。PT100在C2000变频器中的使用如下：

模拟输入选择PT100模式：03-00=11或者03-02=11（03-01=11也可以，但是需要同时设定03-29=1以及控制端子ACISW4需要拨在0-10V）；

AFM2输出设定为固定电流输出（03-23=23），控制端子AFM2 SW2需要拨在0-20mA，设定AFM2直流输出准位9mA（03-33=45）；

PT100接线方式如图2所示。

图2 PT100接线图

在内置PLC中，读取AVI的数值，并且比对PT100的阻值-温度对应表，计算出当前PT100检测的温度。

2.压力信号处理

压力传感器接线如图3所示，利用变频器24V给传感器供电，传感器的4～20mA电流信号接入到变频器的ACI端口，在内置PLC程序中处理，得到当前的压力值。

3.睡眠功能实现

睡眠功能的实现可以利用C2000变频器自身的睡眠功能，或者利用其内置PLC，根据出气压力情况实现自动睡眠和启动空压机，客户可以根据自己的实际需要，选择所需的睡眠方式。PLC控制睡眠功能流程如图4所示，变频器内部睡眠功能如图5所示。

图3 压力传感器接线图

图4 PLC控制睡眠功能流程图

变频器端子定义与接线图

根据空压机的控制信号要求，规划定义变频器的输入、输出端口，如图6所示。

图5 变频器内部睡眠功能

图6 变频器端子定义

表2 90kW永磁同步螺杆空压机主要参数表

系统架构

整个电气控制系统的架构图如图7所示。空压机主要参数如表2所示。

图7 控制系统架构图

结束语

台达变频器的内置PLC和内置PID的使用简化了配电盘的外围设备，降低了客户的使用成本；个性化的控制功能定制和个性化的界面定制，为空压机厂家提供了个性化的控制和显示内容，提高了市场竞争力；同时触摸屏的使用，美化操作界面，提高了空压机的档次；该方案得到了某空压机厂家的好评，市场反馈良好，已经成为该空压机厂家同步空压机系列的标配方案。