一种变频器控制信号转换模块及变频器控制系统的制作方法

以及接口c
k4
，电位器rp1连接电阻r3，电阻r3通过节点c
z8
连接开关k
2-1
的常开触点，节点c
z7
通过接口c
k4
连接控制系统变频器自带dc 24v ；
12.所述接口c
b5
一端连接变频器自带dc 24v-，另一端通过节点c
z1
分别连接开关k
2-2
的常开触点以及控制系统变频器自带dc 24v-端，开关k
2-2
的公共端通过节点c
z7
连接至第一信号变送器的二次信号负极；
13.继电器j
zd
一端连接接口c
k6
，通过接口c
k6
连接控制系统自动控制模式启动信号，另一端连接节点c
z1
，通过节点c
z1
连接变频器自带dc 24v-；
14.所述接口c
k7
一端连接控制系统自动模式变频器启动信号，另一端经过继电器j
zd
常开点j
zd-1
后，通过节点c
z2
连接接口c
k8
，接口c
k8
连接控制系统变频器手动启动信号。c
z2
另一侧分为两路，一路通过继电器j
bc
线圈后，连接节点c
z1
；另一路先通过继电器j
bc
常开点j
bc-2
，然后在节点c
z3
处分为三路：第一路连接开关k
1-1
、k
1-2
正压模式侧，第二路连接继电器j
yc
线圈一侧，第三路连接电阻r
12
一侧；继电器j
yc
另一侧连接单向可控硅scr1的阳极a，scr1的阴极k通过节点c
z4
连接并联的电容c2、电阻r2的一侧，电容c2、电阻r2另一侧连接节点c
z1
，电阻r
12
另一侧通过节点c
z5
分为三路：第一路接入scr1的控制极g，第二、三路连接并联的电容c1、电阻r
11
的一侧，电容c1、电阻r
11
另一侧连接节点c
z1
；
15.所述接口c
b6
一端连接变频器保持端，另一端通过继电器j
bc
常开点j
bc-1
，连接开关k
1-1
的公共端；开关k
1-1
有两个触点，一侧连接节点c
z3
，为正压模式端；另一侧连接节点c
z1
，为负压模式端；
16.所述接口c
b7
一端连接变频器启动端，另一端通过继电器j
yc
常开点j
yc-1
，连接开关k
1-2
的公共端；开关k
1-2
有两个触点，一侧连接节点c
z3
，为正压模式端；另一侧连接节点c
z1
，为负压模式端。
17.所述接口c
b8
一端连接变频器com端，另一端连接接口c
k9
，通过接口c
k9
连接控制系统com端；
18.所述接口c
b9
一端连接变频器正常信号指示端，另一端连接接口c
k10
，通过接口c
k10
连接控制系统变频器正常信号指示端；
19.所述接口c
b10
一端连接变频器异常信号指示端，另一端连接接口c
k11
，通过接口c
k11
连接控制系统变频器异常信号指示端；
20.所述接口c
b11
一端连接变频器频率反馈正极，另一端连接第二信号变送器一次信号正极；
21.所述接口c
b12
一端连接变频器频率反馈负极，另一端连接第二信号变送器一次信号负极；
22.所述接口c
k12
一端连接控制系统第一频率反馈正极，另一端连接第二信号变送器第一二次信号正极，接口c
k13
一端连接控制系统第一频率反馈负极，另一端连接第二信号变送器第一二次信号负极，接口c
k14
一端连接控制系统第二频率反馈正极，另一端连接第二信号变送器第二二次信号正极，接口c
k15
一端连接控制系统第二频率反馈负极，另一端连接第二信号变送器第二二次信号负极；
23.所述接口c
k16
一端连接控制系统自动控制模式频率输出正极，另一端连接第一信号变送器一次信号正极，接口c
k17
一端连接控制系统自动控制模式频率输出负极，另一端连接第一信号变送器一次信号负极。
24.本发明创造还提供一种变频器控制信号转换系统，包括上述控制信号转换模块，以及与所述控制信号转换模块连接的变频器以及控制系统。
25.相对于现有技术，本发明创造所述的一种变频器控制信号转换模块具有以下优势：
26.1、本发明创造提供的变频器控制信号转换模块，可以同时适配各种控制模式的变频器，其启动方式可以是三线启动或二线启动，启动和保持信号可以是正压或负压，调频信号可以是模拟电流信号或模拟电压信号，频率反馈信号也可以是模拟电流信号或模拟电压信号，涵盖变频器所有常见控制方式，具备极高的通用性；
27.2、本发明创造提供的变频器控制信号转换模块，其对应的控制系统接口只需一套单一的信号模式，即可适应变频器各类控制信号要求，从而极大降低了控制系统的设计难度、维护成本、制造成本，减少了施工中接线错误的可能，提高控制系统长期使用的可靠性，并使得控制系统、控制程序的通用性得到大幅提升；
28.3、本发明创造提供的变频器控制信号转换模块，在切换控制信号模式时，只需调整模块内开关触点位置，不用改变对控制系统和变频器的接线方式，使用方便，不易出错，便于施工；
29.4、本发明创造提供的变频器控制信号转换模块，其控制系统端支持自动、手动两种控制模式输入，但二种模式下变频器控制端接口共用，不需要变频器为自动、手动控制分别设置接口，可兼容更多种类的变频器；
30.5、本发明创造提供的变频器控制信号转换模块，其内部控制电路只需常见的标准dc 24v电压驱动，能兼容几乎所有常见变频器和低压控制系统；
31.6、本发明创造提供的变频器控制信号转换模块，在控制系统仅输出一路变频器启动命令的情况下，即可针对三线启动的变频器模拟其先接通保持、再通过脉冲信号启动的控制方式，降低了对控制系统的要求，提高了控制系统的适应能力。
附图说明
32.构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
33.图1为本发明创造的变频器控制信号转换模块的原理示意图。
具体实施方式
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
35.在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等
的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
37.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
38.本发明创造提供了一种变频器控制信号转换模块，所述控制信号转换模块分别连接变频器和控制系统；需要说明的是，本发明创造所用的变频器和控制系统均为现有产品，对变频器和控制系统的要求均属于现有技术，且基本覆盖所有变频器以及控制系统。
39.本发明创造所述控制信号转换模块所对应的控制系统具备手动、自动控制变频器启停，以及手动、自动控制变频器频率的功能。控制系统对变频器的启停控制分为自动、停止、启动三个状态，并通过三位旋钮开关等控制装置决定变频器进入何种状态。开关切入“自动”时，系统进入自动控制模式，变频器启停和频率由控制系统程序决定。开关切入“停止”时，变频器停止运行；开关切入“启动”时，变频器运行，即手动启动，频率通过电位器手动控制。变频器三种状态间存在互锁，即系统只能进入三种状态之一。相应的，自动频率控制信号、手动频率控制信号也存在互锁，控制系统只能发送一路频率控制信号。在实际应用中，控制系统可以以常见ddc控制器为核心，并配置相应的控制线路，以及旋钮开关、电位器、频率表等常见电子元器件，从而实现上述功能。
40.控制系统至少包括以下接口：
41.(1)自动控制模式启动信号接口：数字输出，当控制系统的控制模式切换至自动模式时，该接口输出dc 24v 电压，否则不输出信号。
42.(2)自动模式变频器启动信号接口：数字输出，当控制系统已进入自动模式，且控制系统要求变频器启动时，该接口输出dc 24v 电压，否则不输出信号。
43.(3)变频器手动启动信号接口：数字输出，当系统切入手动启动模式时，该接口输出dc 24v 电压，否则不输出信号。
44.(4)自动控制模式频率输出接口：模拟输出，输出信号可以为dc 0-10v 电压或0/4-20ma电流其中之一，也可以是其他信号模式。自动模式频率输出信号送入变频器频率输入信号变送器(即第一信号变送器)，转换成变频器所需信号模式后接入变频器。
45.(5)手动频率控制信号源和频率输出接口：信号源可接通变频器自带dc 10v 或自带dc 24v ，具体根据变频器所需频率控制信号模式决定。频率输出端正极为模拟输出，连接变频器控制频率输入正极接口；负极连接变频器控制频率输入负极接口。信号源和频率输出端正、负极在控制系统内同时连接在一个电位器上，通过调节电位器电阻实现对输出频率控制信号的调节。
46.(6)变频器自带dc 24v接口：分正、负极两端，分别接变频器自带dc 24v两端，用于控制系统部分功能的供电。
47.(7)变频器正/异常信号接口：包含变频器正常、变频器异常、公共(com)端共3个接口，分别与变频器的正常、异常、公共(com)端连接。其中控制系统的com端向变频器com端输
入电流或电压信号，变频器则根据自身运行状况在内部将其com端接通正常、异常其中之一，从而将com端信号从对应接口返回控制系统。在控制系统中，仅在其变频器正常接口收到信号时，控制系统才可以向变频器发送启动信号。
48.(8)变频器频率反馈接口：共4个接口，分为2组，每组含正、负极各1个接口，即可同时接收2组变频器频率反馈信号。2组频率信号可用于系统频率表、系统闭环控制等。频率反馈信号可以为dc 0-10v 电压或0/4-20ma电流其中之一，也可以是其他信号模式。
49.变频器具有以下接口用于接受控制信号和发送反馈信号：
50.(1)控制频率输入接口：必须有，包含正、负极两个接口，接受模拟信号输入，信号可以是dc 0-10v电压或0/4-20ma等电流信号。
51.(2)保持接口：必须有，接收数字信号输入，信号可以是正压(dc 24v )或负压(变频器自带dc 24v-)。三线启动模式的变频器中，该点用于变频器保持信号输入；二线启动模式的变频器中，该点对应于变频器启动信号输入。
52.(3)启动接口：变频器采用三线启动时必须有，用于变频器启动信号，接收脉冲输入，信号可以是正压(dc 24v )或负压(变频器自带dc 24v-)。当变频器采用二线启动时，无需此接口。
53.(4)变频器自带dc 10v供电接口：当变频器控制频率输入信号为dc 0～10v模拟电压信号时必须有。控制频率输入信号为模拟电流信号时，无需dc 10v接口。
54.(5)变频器自带dc 24v供电接口：必须有，正、负极各1个接口。
55.(6)变频器正/异常反馈接口：必须有，包括正常、异常、公共(com)端各1个接口，其中com端用于接收控制系统电流或电压信号，变频器根据自身运行状况在其内部将com端接通正常、异常其中之一，从而将com端信号输出。
56.(7)变频器频率反馈：必须有，正、负极各1个接口，输出模拟信号，可以为dc 0-10v电压、0/4-20ma电流等。
57.如图1所示，所述控制信号转换模块包括设置在电路板上的变频器连接端以及控制系统连接端，所述变频器连接端包括接口c
b1
、c
b2
、c
b3
、c
b4
、c
b5
、c
b6
、c
b7
、c
b8
、c
b9
、c
b10
、c
b11
、c
b12
，所述控制系统连接端包括接口c
k1
、c
k2
、c
k3
、c
k4
、c
k5
、c
k6
、c
k7
、c
k8
、c
k9
、c
k10
、c
k11
、c
k12 c
k13
、c
k14
、c
k15、ck16
、c
k17
；
58.在一个实施例中，接口c
b4
一侧连接变频器自带dc 24v ，另一侧连接接口c
k4
。接口c
b5
一侧连接变频器自带dc 24v-，另一侧连接接口c
k5
，该接口用于向控制系统部分功能供电。
59.在一个实施例中，继电器j
zd
一端连接接口c
k6
，通过接口c
k6
连接控制系统自动控制模式启动信号，另一端连接节点c
z1
，通过节点c
z1
连接变频器自带dc 24v-；
60.所述接口c
k7
一端连接控制系统自动模式变频器启动信号，另一端经过继电器j
zd
常开点j
zd-1
后，通过节点c
z2
连接接口c
k8
，接口c
k8
连接控制系统变频器手动启动信号；c
z2
另一侧分为两路，一路通过继电器j
bc
线圈后，连接节点c
z1
；另一路先通过继电器j
bc
常开点j
bc-2
，然后在节点c
z3
处分为三路：第一路连接开关k
1-2
、k
1-2
正压模式侧，第二路连接继电器j
yc
线圈一侧，第三路连接电阻r
12
一侧；继电器j
yc
另一侧连接单向可控硅scr1的阳极a，scr1的阴极k通过节点c
z4
连接并联的电容c2、电阻r2的一侧，电容c2、电阻r2另一侧连接节点c
z1
，电阻r
12
另一侧通过节点c
z5
分为三路：第一路接入scr1的控制极g，第二、三路连接并联的电
容c1、电阻r
11
的一侧，电容c1、电阻r
11
另一侧连接节点c
z1
；
61.所述接口c
b6
一端连接变频器保持端，另一端通过继电器j
bc
常开点j
bc-1
，连接开关k
1-1
的公共端；开关k
1-1
有两个触点，一侧连接节点c
z3
，为正压模式端；另一侧连接节点c
z1
，为负压模式端；
62.所述接口c
b7
一端连接变频器启动端，另一端通过继电器j
yc
常开点j
yc-1
，连接开关k
1-2
的公共端；开关k
1-2
有两个触点，一侧连接节点c
z3
，为正压模式端；另一侧连接节点c
z1
，为负压模式端。
63.在使用时，根据变频器保持、启动信号模式要求，将开关k
1-1
、k
1-2
拨至对应位置。其中，正压控制模式中将对应开关接通节点c
z3
，负压控制模式中将对应开关接通节点c
z1
。
64.当控制系统切入自动控制模式时，向接口c
k6
提供电压dc 24v ，继电器j
zd
线圈上电，常开点j
zd-1
闭合。当控制系统发出变频器启动信号时，向接口c
k7
提供电压dc 24v ，再通过j
zd-1
将dc 24v 电压传递至节点c
z2
。
65.当控制系统切入手动启动模式时，向接口c
k8
提供电压dc 24v ，同样为节点c
z2
提供dc 24v 电压。也即，无论采用自动或手动模式启动变频器，启动信号dc 24v 均需通过节点c
z2
传输。由于控制系统中变频器自动状态和手动启动间存在互锁，故接口c
k7
、c
k8
二者不会同时发出启动信号，不会导致系统控制混乱。
66.节点c
z2
通过变频器手动或自动启动信号的dc 24v ，驱动继电器j
bc
常开点j
bc-1
、j
bc-2
闭合。其中，变频器保持端连接的接口cb6通过j
bc-1
、k
1-1
，接通相应的控制信号，j
bc-2
则将控制电压dc 24v 从节点c
z2
传递至节点c
z3
。当变频器保持端采用正压模式时，k
1-1
接通节点c
z3
，将dc 24v 信号传递至接口c
b6
；采用负压模式时，k
1-1
接通节点c
z1
，将变频器自带dc 24v-接入接口c
b6
。也即，当控制系统发出启动信号后，变频器保持端连接的接口c
b6
立即收到控制信号。
67.当控制系统发出变频器自动或手动启动信号后，节点c
z3
接通启动信号dc 24v 。该电压先对电容c1充能，最终节点c
z5
产生一个分压，分压具体数值由电阻r
11
、r
12
的比例决定。当节点c
z5
分压，即单向可控硅scr1控制极g端电压达到scr1导通所需电压时，scr1的正极a、负极k导通，节点c
z3
处的dc 24v 对电容c2充能，继电器j
yc
的线圈接通，常开触点j
yc-1
吸合。变频器启动端则通过j
yc-1
和开关k
1-2
接入对应的控制信号，信号来源与变频器保持端相同，不复赘述。随电容c2充能，节点c
z4
处电压提高，scr1正向导通电流值小于其工作维持电流值，scr1停止导通，继电器j
yc
断电，常开触点j
yc-1
断开，从而使变频器启动信号为脉冲信号。此外，由于电容c1充能需要一定时间，故继电器j
yc
的常开点j
yc-1
必然晚于继电器j
bc
的常开点j
bc-1
吸合，也即变频器保持端先收到控制信号，启动端后收到信号。加之启动信号为脉冲信号，上述电路结构即可完整模拟三线启动变频器的控制信号。
68.需要说明的是，上述使用方式基于三线启动变频器描述，但本控制信号转换模块同样适用于采用二线启动的变频器，具体方式为：将本信号转换模块的变频器保持接口接入二线启动变频器启动接口，而本信号转换模块的变频器启动接口不接入变频器。如此，即可实现对二线启动变频器的控制。
69.在一个实施例中，接口c
k1
一侧连接控制系统手动控制模式频率输出负极，另一侧通过接口c
b1
连接变频器控制频率输入负极。接口c
k2
一侧连接控制系统手动控制模式频率输出正极，另一侧通过c
b2
连接变频器控制频率输入正极。
70.接口c
k3
一侧连接控制系统手动频率控制信号源，另一侧连接开关k
2-1
公共端。k
2-1
有两个触点，一侧通过接口c
b3
连接变频器自带dc 10v ，一侧通过节点c
z8
串接电阻r3、电位器rp1，再通过节点c
z7
连接变频器自带dc 24v 。
71.控制系统自动控制模式频率输出正极通过接口c
k16
、负极通过接口c
k17
将频率控制一次信号接入第一信号变送器t1，并通过第一信号变送器t1转化为变频器所需控制信号。本发明创造使二次信号作为自动模式下的变频器控制信号。二次信号的正极连接继电器j
zd
常开触点j
zd-2
一侧，j
zd-2
另一侧通过节点c
z6
与接口c
b2
连接。二次信号的负极一方面通过节点c
z7
与接口c
b1
连接，另一方面通过节点c
z7
进而与开关k
2-2
一侧连接，k
2-2
的另一侧与c
z1
连接。当k
2-2
闭合时，可以使接口c
b1
和节点c
z1
连通，即变频器控制频率输入负极接通变频器自带dc 24v-端。
72.需要说明的是，仅当开关k
2-1
接通接口c
b3
一侧时，变频器自带dc 10v才能接入控制系统，作为手动频率控制的信号源。当开关k
2-1
接通节点c
z8
一侧时，dc 10v不接入控制系统。在本发明创造中，变频器自带dc 10v仅用于电压控制模式下的手动频率调节，因此当变频器采用模拟电流信号控制频率时，dc 10v 无需接入控制系统。进一步的，当变频器采用模拟电流信号控制频率时，变频器端接口c
b3
不需要对变频器接线，但控制系统端接口c
k3
端仍需按原规则正常接线，因为手动频率控制时无论变频器采用电流模式还是电压模式，均需使用接口c
k3
。
73.在使用时，根据变频器控制频率输入信号要求，调整手动频率控制连接方式。具体方法为：当变频器控制频率输入信号采用0～10v模拟电压信号时，开关k
2-1
连接接口c
b3
，且开关k
2-2
断开；当变频器控制频率输入信号采用模拟电流信号时，开关k
2-1
连接节点c
z8
，进而通过电阻r3、电位器rp1和节点c
z7
连接变频器自带dc 24v ，且开关k
2-2
闭合。
74.当控制系统进入自动控制模式时，继电器j
zd
上电，常开触点j
zd-2
吸合，第一信号变送器t1发出的二次信号正极通过节点c
z6
接入接口c
b2
，从而连接变频器控制频率输入正极，第一信号变送器t1发出的二次信号负极根据变频器频率控制信号需求，在采用0～10v模拟电压控制时只通过节点c
z7
连接接口c
b1
，在采用模拟电流控制时则通过节点c
z7
和开关k
2-2
同时连接节点c
z1
和接口c
b1
，从而构成完整的控制信号回路。由于控制系统内部互锁，手动控制模式频率输出端的接口c
k1
、c
k2
在自控模式下无信号输出，不会出现控制信号混乱的情况。
75.当控制系统进入手动控制模式时，j
zd
断电，j
zd-2
断开，变频器控制频率只来自接口c
k1
、c
k2
。如前文所述，接口c
k1
、c
k2
、c
k3
在控制系统内部连接在同一个调频电位器rp2上，rp2正极接手动频率控制信号源接口c
k3
，负极接手动控制模式频率输出端负极接口c
k1
，输出端接手动控制模式频率输出端正极接口c
k2
。
76.当变频器控制频率输入信号采用dc 0～10v模拟电压信号时，k
2-1
连通接口c
b3
，即接通变频器自带dc 10v ；而接口c
k1
连通接口c
b1
，即接通变频器自带dc 10v-(dc 10v-与变频器频率输入端负极共线，可以是变频器自身结构已经共线，可也以通过跨接线路实现共线)。当变频器控制频率输入信号采用模拟电流信号时，开关k
2-1
接通节点c
z8
，电位器rp1、电阻r3经过开关k
2-1
和接口c
k3
后与rp2形成串联，通过节点c
z7
处提供的变频器自带dc 24v 电压形成控制电流，并将电流通过接口c
k2
传递接口c
b2
，通过接口c
b2
连接至变频器控制频率输入正极。接口c
k1
则通过节点c
z7
和k
2-2
连通节点c
z1
，即变频器自带dc 24v-，从而构成完整的
控制回路。其中，电位器rp1用于校准rp1、r3、rp2总阻值的基准值，其阻值在模块初次使用前调节，系统正常使用过程中无需调节。
77.在一个实施例中，所述接口c
b8
一端连接变频器com端，另一端连接接口c
k9
，通过接口c
k9
连接控制系统com端，所述接口c
b9
一端连接变频器正常信号指示端，另一端连接接口c
k10
，通过接口c
k10
连接控制系统变频器正常信号指示端；所述接口c
b10
一端连接变频器异常信号指示端，另一端连接接口c
k11
，通过接口c
k11
连接控制系统变频器异常信号指示端。
78.在使用时，控制系统通过接口c
k9
向变频器com端接口c
b8
发出信号，变频器则根据自身运行状况，将com端在其内部接入接口cb9或cb
10
，从而接入正常状态输出端或异常状态输出端，进而将反馈信号传递至控制系统对应接口，供控制系统使用。
79.在一个实施例中，所述接口c
b11
一端连接变频器频率反馈正极，另一端连接第二信号变送器一次信号正极；所述接口c
b12
一端连接变频器频率反馈负极，另一端连接第二信号变送器一次信号负极；所述接口c
k12
一端连接控制系统第一频率反馈正极，另一端连接第二信号变送器第一二次信号正极，接口c
k13
一端连接控制系统第一频率反馈负极，另一端连接第二信号变送器第一二次信号负极，接口c
k14
一端连接控制系统第二频率反馈正极，另一端连接第二信号变送器第二二次信号正极，接口c
k15
一端连接控制系统第二频率反馈负极，另一端连接第二信号变送器第二二次信号负极；
80.在使用时，变频器频率输出信号通过第二信号变送器t2转换为变频器所需的信号模式，并扩展为两路信号接入控制系统，分别供频率表、系统闭环控制等各类用途。
81.本发明创造还提供一种变频器控制信号转换系统，包括上述控制信号转换模块，以及与所述控制信号转换模块连接的变频器以及控制系统。其中，控制信号转换模块位于变频器和控制系统中间，作为控制系统和变频器之间的桥梁，传递、转化控制和反馈信号。
82.以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。