CN101561664B - 组合型双控—二用一备系统控制方法及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的组合型双控—二用一备系统控制方法是通过主回路和控制回路将2个控制器VF1和VF2组合起来，实现对3个控制对象(M1-M3)二用一备状态控制。并使其具有三种工作-备用状态：(1)M1和M2工作、M3备用，(2)M1和M3工作、M2备用，(3)M2和M3工作状态、M1备用。控制器由主回路及控制电路组成，主回路设置2个组合型控制器VF1和VF2，VF1的输出分别经过交流接触器KM1的主触点连接控制对象M1、经过交流接触器KM13的主触点连接控制对象M3；VF2的输出分别经过交流接触器KM2的主触点连接控制对象M2、经过交流接触器KM23的主触点连接控制对象M3。使其只对处于工作状态的控制对象配置控制器，从而最大限度地减少控制器的数量和容量，降低控制器硬件投资成本。

Description

组合型双控—二用一备系统控制方法及控制器

技术领域

本发明属于电气自动控制技术领域，主要提出的是一种组合型双控——二用一备系统控制方法及控制器。

背景技术

当今在电气自动控制技术领域中，通用工业控制器诸如交流变频器、软启动器等的广泛应用已经达到不可取代的重要地位。在工业控制中设备常采用几用几备工作方式，二用一备系统是最常见的方式。控制器同功率地匹配(1∶1匹配)于控制对象(受控设备)也是传统意义上的法则。例如制造一个由3台160KW电机组成的二用一备交流变频控制系统，按现有技术方案无外乎2种：其一控制器选用3个同功率(160KW)的变频器分别对3台160KW水泵电机实施控制，作为1/3的控制系统处于闲置备用状态；其二是用1个2倍功率(320KW)变频器分别对2台160KW电机实施一拖二控制，再用1个同功率(160KW)变频器分别对1台160KW水泵电机实施控制。以上方案的思维核心是控制器与控制对象的功率为1∶1匹配，在上例系统中不管控制对象是否处于备用状态在硬件的投资上都要为其配置变频控制器(容量)，即变频控制器(容量)不是按照正常工作设备配置而是按照工作和备用的设备总量配置的，从而造成控制器硬件投资上的某种闲置浪费。

发明内容

本发明的目的即是提出一种组合型双控—二用一备系统控制方法及控制器。使其只对处于工作状态的控制对象配置控制器，以最少的控制器用于工作的设备，实现任意组合的工作-备用状态控制。从而最大限度地减少控制器的数量和容量，降低控制器硬件投资成本。

本发明实现上述方法所采取的技术方案是：通过主回路和控制回路将2个控制器(VF1、VF2组合起来，实现对3个控制对象M1-M3的二用一备状态的控制。

本发明控制器由主回路及控制电路组成，主回路设置2个控制器VF1和VF2，VF1的输出分别经过交流接触器KM1的主触点连接控制对象M1、经过交流接触器KM13的主触点连接控制对象M3；VF2的输出分别经过交流接触器KM2的主触点连接控制对象M2、经过交流接触器KM23的主触点连接控制对象M3。

本发明旨在只给处于工作状态的控制对象配置控制器，以最少的控制器用于当前工作状态的控制对象。主要适用于中、小功率二用一备系统的控制场合，通过主回路和控制回路将2个控制器VF1和VF2组合起来，实现对3个控制对象(M1-M3)任意组合成二用一备状态的控制。其中控制器VF1和VF2为通用工业控制器(如交流变频器、软启动器等)；控制对象为电动机等设备。将2个控制器(例如2个交流变频器)VF1、VF2组合起来，实现对3个控制对象(例如3台电机)M1-M3的二用一备状态的控制。VF1和VF2共同拥有同一个控制对象M3，在控制电路的逻辑控制下，实现两个VF1和VF2之间控制逻辑的连锁互锁。使其具有三种工作组合状态切换控制：(1)1-2组合：M1(VF1控制)和M2(VF2控制)工作状态，M3备用(脱离VF1和VF2)；(2)1-3组合：M1(VF1控制)和M3(VF2控制)工作状态，M2备用(脱离VF2)；(3)2-3组合：M2(VF2控制)和M3(VF1控制)工作状态，M1备用(脱离VF1)。实现了任意组合的工作-备用状态控制。每一台设备都有可能成为工作和备用两种状态，任意2个设备只有在工作时才能享用控制器，处于备用状态时即脱离控制器。本系统还具备一用一备、二用二备的功能；通过配置组合使其实现用N个控制器对N+1个以上控制对象的各种工作-备用状态控制。从而最大限度地减少控制器的数量和容量，杜绝控制器的闲置和浪费。本发明具有最大限度地减少控制器硬件投资成本的突出特点。

附图说明

附图为本发明的电路原理图。

具体实施方式

结合附图，给出本实施例如下：

本实施例二用一备系统控制器由主回路和控制电路组成，主回路设置2个控制器为：变频控制器VF1和VF2；3个控制对象为：M1(电机1)、M2(电机2)和M3(电机3)。通过主回路和控制回路将2个控制器VF1和VF2组合起来，实现对3个控制对象(M1-M3)任意组合成二用一备状态的控制。VF1的固定控制对象是M1(电机1)，VF2的固定控制对象是M2(电机2)，并且VF1和VF2共同拥有同一个控制对象M3(电机3)。由于VF1和VF2与控制对象同功率，即各自每次只能控制1台同功率电机。当VF1由控制对象M1切换为控制对象M3时，此时不允许VF2由控制对象M2切换为控制对象M3。同理，当VF2由控制对象M2切换为控制对象M3时，不允许VF1由控制对象M1切换为控制对象M3。以上互锁切换控制是通过控制旋钮SA的三个触点闭合接通位置，来实现三种工作-备用状态切换控制的：

SA-12触点闭合时，实现1-2组合：M1(VF1控制)和M2(VF2控制)工作状态，M3备用(脱离VF1和VF2)；

SA-13触点闭合时，实现1-3组合：M1(VF1控制)和M3(VF2控制)工作状态，M2备用(脱离VF2)；

SA-23触点闭合时，实现2-3组合：M2(VF2控制)和M3(VF1控制)工作状态，M1备用(脱离VF1)。

如图1所示，其主回路的主要电器件有：VF1、VF2——变频控制器；KM10——VF1的启动交流接触器，KM20——VF2的启动交流接触器；M1、M2、M3——电机1、电机2、电机3(控制对象)；KM1——交流接触器主触点(经过VF1驱动M1变频运行)，KM01——交流接触器主触点(M1工频运行)；KM2——交流接触器主触点(经过VF2驱动M2变频运行)，KM02——交流接触器主触点(M2工频运行)；KM13——交流接触器主触点(经过VF1驱动M3变频运行)，KM23——交流接触器主触点(经过VF2驱动M3变频运行)，KM03——交流接触器主触点(M3工频运行)。在主回路中，VF1的输入端接有启动交流接触器KM10的主触点，VF1的输出分别经过交流接触器KM1的主触点连接控制对象M1、经过交流接触器KM13的主触点连接控制对象M3；变频器VF2的输入端接有启动交流接触器KM20的主触点，VF2的输出分别经过交流接触器KM2的主触点连接控制对象M2、经过交流接触器KM23的主触点连接控制对象M3；在主回路中还设置了工频运行回路：电机M1的工频运行回路是通过交流接触器KM01的主触点实现的，电机M2的工频运行回路是通过交流接触器KM02的主触点实现的，电机M3的工频运行回路是通过交流接触器KM03的主触点实现的。其控制电路中的主要元器件有：SA——三组合状态切换控制旋钮(3组触点的闭合位置：SA-12为1-2组合；SA-13为1-3组合；SA-23为2-3组合)，SA-12通过中间继电器KA12输出、SA-13通过中间继电器KA13输出、SA-23通过中间继电器KA23输出；KM1——交流接触器(VF1驱动M1变频运行)，KM01——交流接触器(M1工频运行)；KM2——交流接触器(VF2驱动M2变频运行)，KM02——交流接触器(M2工频运行)；KM13——交流接触器(VF1驱动M3变频运行)，KM23——交流接触器(VF2驱动M3变频运行)，KM03——交流接触器(M3工频运行)。在控制电路中主要设置四个切换互锁环节：

(1)在VF1驱动下的变频运行时M1与M3的切换互锁环节：将KA12的常开触点与KA13的常开触点并联成“或”逻辑关系接于KM1的控制线圈回路，作为M1运行的基本条件；在KM1的控制线圈回路加入KM10(VF1驱动)常开触点与KM13(VF1驱动M3)常闭触点以及KM01(M1工频)常闭触点串联成“与”逻辑关系，即在VF1驱动下M1变频运行时，不允许M3再受VF1驱动(但允许M3受VF2驱动)，同时不允许M1工频运行。

(2)在VF2驱动下的变频运行时M2与M3的切换互锁环节：将KA12的常开触点与KA23的常开触点并联成“或”逻辑关系接于KM2的控制线圈回路，作为M2运行的基本条件；在KM2的控制线圈回路加入KM20(VF2驱动)常开触点与KM23(VF2驱动M3)常闭触点以及KM02(M2工频)常闭触点串联成“与”逻辑关系，即在VF2驱动下M2变频运行时，不允许M3再受VF2驱动(但允许M3受VF2驱动)，同时不允许M2工频运行。

(3)M3对2个交流变频器VF1和VF2控制之间的切换互锁环节：将KA13的常开触点与KA23的常开触点并联成“或”逻辑关系接于KM13和KM23的控制线圈回路，作为M3运行的基本条件；在KM13(VF1驱动M3变频运行)的控制线圈回路加入KM10(VF1驱动)常开触点与KM1(M1不运行)常闭触点以及KM03(M3工频)常闭触点串联成“与”逻辑关系，即在VF1驱动下M3变频运行时，不允许M1再受VF1驱动，同时不允许M3工频运行。在KM23(VF2驱动M3变频运行)的控制线圈回路加入KM20(VF2驱动)常开触点与KM2(M2不运行)常闭触点以及KM03(M3工频)常闭触点串联成“与”逻辑关系，即在VF2驱动下M3变频运行时，不允许M2再受VF2驱动，同时不允许M3工频运行。

(4)变频运行与工频运行之间的切换互锁环节：上述已包括工频对变频的互锁，这里描述变频对工频的互锁，——在KM01(M1工频运行)的控制线圈回路串联KM1(M1变频运行)常闭触点，即M1工频运行时不允许其同时变频运行；在KM02(M2工频运行)的控制线圈回路串联KM2(M2变频运行)常闭触点，即M2工频运行时不允许其同时变频运行；在KM03(M3工频运行)的控制线圈回路加入KM13(VF1驱动M3变频运行)常闭触点与KM23(VF2驱动M3变频运行)常闭触点串联成“与”逻辑关系，即M3工频运行时不允许其同时变频运行(不论是受变频器VF1或VF2驱动都不允许)。

Claims (4)

1.一种组合型双控-二用一备系统控制器，其特征是：控制器由主回路及控制电路组成，主回路设置二个交流变频器VF1-VF2，三个受控电机M1-M3以及接触器KM1-KM2和KM13，其中交流变频器VF1的输出分别经过接触器KM1的主触点连接受控电机M1、经过接触器KM13的主触点连接受控电机M3；交流变频器VF2的输出分别经过接触器KM2的主触点连接受控电机M2、经过接触器KM23的主触点连接受控电机M3；交流变频器VF1-VF2共同连接同一个受控电机M3；控制电路包括接触器、继电器和旋钮，其通过多个接触器、继电器连接，设置控制逻辑用二个变频器VF1-VF2对三个控制对象M1-M3的二用一备状态互锁切换控制，通过控制旋钮SA的三个触点闭合接通位置，实现三种工作状态之间的切换控制：SA-12触点闭合时，实现1-2组合：M1由VF1控制、M2由VF2控制，M1和M2工作状态、M3备用；SA-13触点闭合时，实现1-3组合：M1由VF1控制、M3由VF2控制，M1和M3工作状态、M2备用；SA-23触点闭合时，实现2-3组合：M2由VF2控制、M3由VF1控制，M2和M3工作状态、M1备用。

2.根据权利要求1所述的一种组合型双控-二用一备系统控制器，其特征是：控制电路的逻辑控制连接设置为，KA12的常开触点与KA13的常开触点并联成“或”逻辑接于KM1的控制回路；在接触器KM1的逻辑控制回路中，接入接触器KM10的常开触点和接触器KM13和KM01的常闭触点串联成“与”逻辑控制接线；以实现所述的变频器VF1运行时，受控电机M1与M3的互锁切换控制。

3.根据权利要求1所述的一种组合型双控-二用一备系统控制器，其特征是：控制电路的逻辑控制连接设置为，KA12的常开触点和KA23的常开触点并联成“或”逻辑接于KM2的控制回路；在接触器KM2输出的逻辑控制回路中，接入接触器KM20的常开触点和接触器KM23和KM02的常闭触点串联成“与”逻辑控制接线；以实现所述的变频器VF2运行时，受控电机M2与M3的互锁切换控制。

4.根据权利要求1所述的一种组合型双控-二用一备系统控制器，其特征是：控制电路的逻辑控制连接设置为，KA13的常开触点和KA23的常开触点并联成“或”逻辑接于KM13和KM23的控制回路；在接触器KM13的逻辑控制回路中，接入接触器KM10的常开触点和接触器KM1和KM03的常闭触点串联成“与”逻辑控制接线；在接触器KM23的逻辑控制回路中，接入接触器KM20的常开触点和接触器KM2和KM03的常闭触点串联成“与”逻辑控制接线；以实现所述受控电机M3分别在二个变频器VF1和VF2控制之间的互锁切换控制。

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