Обзор, анализ и требования к аппаратным средствам коммуникации промышленных серий электроприводов.

Аналоговыми и логическими входами, аналоговыми, импульсными, транзисторными и релейными выходами обладает любой современный преобразователь частоты (ПЧ) или комплектный электропривод. Варьируется только их количество. Информация о входах и выходах, полученная в технических описаниях и руководствах по эксплуатации современных серий ПЧ и комплектных электроприводов, сведена в табл. 2.1.

Большинство производителей обеспечивают 2 аналоговых и 6–8 логических входов, 2 аналоговых выхода и несколько дискретных выходов. Как правило, это только 2–4 релейных выхода. Некоторые производители добавляют транзисторные и реже импульсные выходы.

Аналоговые входы предназначены для приема и обработки нормированных аналоговых сигналов: (0±10) В, 4...20 мA. Такими сигналами могут быть сигнал задания по скорости (моменту, технологическому параметру) или сигнал обратной связи по технологическому параметру. Поскольку принимаемые аналоговые сигналы проходят аналого-цифровое преобразование, имеют значение разрешающая способность (число бит) преобразования и его быстродействие. От этого напрямую зависят диапазон, точность и быстродействие электропривода.

Логические входы предназначены для приема дискретных сигналов управления от устройств автоматики или программируемого контроллера. Функциональное назначение логических входов может быть различным:

- пуск;

- реверс электропривода;

- сброс защит;

- активизация различных способов торможения (аварийное, свободным выбегом, динамическое);

- активизация очередного этапа циклограммы работы;

- блокировка аналогового входа и другие.

Таблица 2.1. Входы и выходы современных ПЧ и комплектных ЭП

Аналоговые выходы используют для мониторинга как измеряемых, так и недоступных для непосредственного измерения переменных электропривода.

Импульсные выходы применяют для мониторинга переменных электропривода с помощью цифровых или стрелочных измерительных приборов. В режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ) значение выводимой переменной определяется скважностью, а в режиме частотной модуляции (ЧМ) – частотой импульсов выходного сигнала. Импульсные выходы выполняют ту же задачу, что и аналоговые, поэтому их наличие при использовании аналоговых выходов не обязательно. Но, присутствуя в наборе аппаратных средств, они расширяют возможности мониторинга переменных электропривода.

Транзисторные выходы предназначены для вывода дискретных сигналов управления, а релейные выходы – непосредственно для управления внешними устройствами автоматики и мониторинга флагов состояния электропривода. Функциональное назначение транзисторного выхода может быть разным, например он может сигнализировать об аварии (срабатывании защит) или о необходимости выключения электромагнитного тормоза двигателя. То же справедливо и для релейного выхода.

Проанализировав представленную выше информацию, можно дать следующие рекомендации по аппаратным средствам коммуникации:

- ЭП должен обладать по крайней мере 2 аналоговыми входами, из них один должен быть потенциальным (принимать сигнал 0..±10 В), другой – токовым (0(4)..20 мA). Число бит и быстродействие аналого-цифрового преобразования должны обеспечивать выполнение ЭП определенных в техническом задании диапазона и полосы пропускания. Как правило, современные серии ЭП имеют не менее 12 бит за 1 мс преобразования входного аналогового сигнала;

- число логических входов не должно быть меньше трёх для выполнения основных функций (снятие блокировки, реверс, сброс защит), кроме того, лучше, если число логических входов равно или приближается к количеству всех поддерживаемых ЭП функций;

- необходим один и достаточно двух аналоговых выходов. Список выводимых переменных ЭП должен включать: задание, скорость вращения и положение вала двигателя, ток статора, напряжение статора, частоту напряжения статора, напряжение в звене постоянного напряжения ПЧ, температуру транзисторного модуля ПЧ. Дальнейшее увеличение числа аналоговых выходов и расширение списка выводимых переменных имеет смысл при лабораторном и исследовательском использовании ЭП;

- импульсные выходы выполняют ту же задачу, что и аналоговые, поэтому их наличие при использовании аналоговых выходов не обязательно. Но, присутствуя в наборе аппаратных средств, они расширяют возможности мониторинга переменных ЭП;

- можно говорить о необходимости как минимум двух релейных выходов. Но с точки зрения обмена информацией с промышленным контроллером удобнее транзисторные выходы, которых должно быть не менее двух;

- потребность в коммуникационных портах и их интерфейсах определяется реализованными в ПЧ коммуникационными протоколами.