Каскадное управление насосами с преобразователем частоты Toshiba AS3

08.05.2019

Обзор регулирования работы насосов

Каскадное управление насосами предназначено для точного регулирования расхода воды или поддержания заданного давления на насосной станции. Это наиболее просто реализуется с использованием частотных преобразователей Toshiba серии AS3.

В данной серии есть возможность трех режимов регулирования работы насосов:

Контроль работы насосов с помощью частотника Toshiba AS3
Каскадное включение насосов с помощью преобразователя частоты Toshiba AS3

Оперирование насосом P0 с помощью инвертора и подключение/отключение дополнительных 9 насосов, подключенных к коммерческой сети питания (параметр [A200] = 1).

Контроль работы насосов с помощью частотника Toshiba AS3
Каскадное регулирование насосами с помощью преобразователя частоты Toshiba AS3

Регулирование работы до четырех насосов одним инвертором. Подключение/отключение дополнительных насосов, с помощью переключения их режима работы инвертор/коммерческая сеть питания (параметр [A200] = 2)

Контроль работы насосов с помощью частотника Toshiba AS3
Каскадное управление насосами с помощью преобразователей частоты Toshiba AS3

Регулирование работы с помощью одного ПИД-регулятора до 10 насосов, подключенных к соответствующему инвертору (для каждого насоса). Подключение/отключение дополнительных насосов через связь RS485 (параметр [A200] = 7).


Управление до четырех насосов возможно с помощью трех встроенных выходных реле (клеммы: FLA-FLB-FLC, R1A-R1B, R2A-R2B). Этот режим регулирования доступен для значения параметра [A200] = 1 или 2. Для точного поддержания задания подключается один ПИД-регулятор.

Клеммы для управления работой 4-х насосов с помощью частотника Toshiba AS3
Клеммы для управления работой 4-х насосов с помощью частотника Toshiba AS3

Управление до 10 насосов возможно с помощью трех встроенных выходных реле (клеммы: FLA-FLB-FLC, R1A-R1B, R2A-R2B) и подключения 2-х опций ETB014Z (каждая добавляет по 3 выходных реле). Для точного поддержания задания подключается один ПИД-регулятор.

Клеммы для управления работой 10 насосов с помощью частотника Toshiba AS3 с опцией ETB014Z
Клеммы для управления работой 10 насосов с помощью частотника Toshiba AS3 с опцией ETB014Z
  • Максимальные электрические параметры для контактных групп реле: ~250V-2A (cosφ=1), =30V-2A (резистивная нагрузка), ~250V-1A (cosφ=0.4), =30V-1A (L/R=7 мсек).
  • Минимальные электрические параметры для контактных групп реле: =24V-5мА.
  • Количество циклов: 100000 переключений.

Таблица параметров для настройки каскадного управления насосами привода Toshiba AS3

Номер параметра Описание параметра Диапазон настройки Значение по умолчанию Доступность параметра
[A200]=1 [A200]=2 [A200]=7
A200 Система управления насосами 0: Отключен
1: Каскадное управление с регулированием одного насоса
2: Каскадное управление с регулированием нескольких насосов одним инвертором
7: Каскадное управление с регулированием нескольких насосов несколькими инверторами по сети
0 Да Да Да
A201 Функция клеммы R4 (B) 210: Всегда отключено
211: Всегда включено
212: Управление насосом
213: Управление насосом (инверсия)
210 Да Да
A202 Функция клеммы R5 (B)
A203 Функция клеммы R6 (B)
A209 Число последовательных насосов 0-9 0 Да
A210 Выбор номера насоса Установите номер насоса, который нужно отключить от системы:
0: Выключено
+1: Насос 1
+2: Насос 2
+4: Насос 3
+8: Насос 4
+16: Насос 5
+32: Насос 6
+64: Насос 7
+128: Насос 8
+256: Насос 9
0 Да Да Да
A211 Очистка кумулятивных данных насоса 10-19: Очистить совокупное время работы насоса от 0 до 9
20-29: Сброс количества пусков насоса от 1 до 9
0 Да Да Да
A212 Порядок переключения насосов 0: Последовательно от первого и дальше
1: По кругу
2: Операция гомогенизации (равномерного распределения) времени работы насосов
0 Да Да Да
A213 Работа насоса от сети питания, подключенного контактором, во время работы команды OFF
0: Остановка
1: Остановка только после аварии ПЧ
2: Продолжить работу
0 Да Да
A220 Частота обнаружения для добавления следующего насоса 0.0 – UL (Гц) 50 Да Да Да
A221 Время обнаружения для добавления следующего насоса 0.0 – 600.0 (сек) 3,0 Да Да Да
A222 Частота обнаружения для отключения следующего насоса 0.0 – UL (Гц) 0 Да Да Да
A223 Время обнаружения для отключения следующего насоса 0.0 – 600.0 (сек) 3.0 Да Да Да
A224 Задержка переключения насосов 0.0 – 10.0 (сек) 0.5 Да
A225 Переключение на заданное время торможения при добавлении следующего насоса 0.0: задано параметром dEC [0010]
0.1 – 6000 (сек)
10.0 Да
A226 Частота переключения для добавления следующего насоса 0.0 – A220 (Гц) 0.0 Да
A227 Начальная частота ПИД при переключении во время добавления следующего насоса 0.0 – UL (Гц) 0.0 Да
A228 Переключение на заданное время ускорения при отключении следующего насоса 0.0: задано параметром ACC [0009]
0.1 – 6000 (сек)
10.0 Да
A229 Частота переключения при отключении следующего насоса A222 – UL (Гц) 50 Да
A230 Начальная частота ПИД при переключении во время отключения следующего насоса 0.0 – UL (Гц) 50 Да
A231 Зона обнаружения добавления/отключения следующего насоса 0.0: Выключено
0.1 – 50.0 (%)
0.0 Да Да Да

Порядок переключения насосов может быть выбран с помощью параметра [A212] из следующих вариантов:

  • Управление насосами при задании [A212] = 0: младший номер насоса имеет более высокий приоритет включения (включается первым, отключается последним). Это требуется для поддержания надежного резервирования в случае отказа первого насоса.
  • Управление насосами при задании [A212] = 1: приоритет включения насоса перемещается по кругу (включается первым, отключается первым). Это требуется в режиме циклических процессов на насосных станциях.
  • Управление насосами при задании [A212] = 2: насос с наименьшим временем работы имеет более высокий приоритет включения. Это требуется для равномерного распределения времени жизни между насосами.

Таблица настройки входных клемм и мониторинга времени работы насосов

Номер параметра Тип Функция Значение A200=1 A200=2 A200=7
F1xx Функции входной клеммы Отключение функции заданной выходной клеммы (таким образом и насоса) по сигналу с входной клеммы (отключение заданного насоса задается параметром [A210]) 176/177 Да Да
Переключение насоса по сигналу с входной клеммы в процессе управления (доступно при задании параметра [A212]=1,2) 138/139 Да Да
F7xx Мониторинг Время работы насоса №0 95 Да Да
Время работы насоса №1 96 Да Да Да
Время работы насоса №2 97 Да Да Да
Время работы насоса №3 98 Да Да Да
Время работы насоса №4 99 Да Да Да
Время работы насоса №5 105 Да Да
Время работы насоса №6 106 Да Да
Время работы насоса №7 107 Да Да
Время работы насоса №8 108 Да Да
Время работы насоса №9 109 Да Да

Режим каскадного подключения/отключения до 10 насосов с регулированием первого насоса

В этом режиме каждый насос может подключаться к сети питания и отключаться от нее через магнитный контактор, который управляется релейным выходным сигналом инвертора. Точное регулирование расхода/давления осуществляется с помощью насоса Р0. Добавление или отключение других насосов для увеличения или уменьшения расхода/давления происходит по мере необходимости.

Контроль работы насосов с помощью частотника Toshiba AS3
Каскадное подключение/отключение насосов с помощью преобразователя частоты Toshiba AS3
Пример каскадного управление 6 насосами
Иллюстрация каскадного подключения/отключения насосов

Настройки релейных выходов для каждого насоса указаны в таблице ниже. Параметр [A200] = 1.

№ насоса[A210]*1
отключение насоса
РелеНастройка релейного выходаПараметр мониторинга времени работы
0Регулирование частотой инвертора95
1+1R1[F133]=21296
2+2R2[F134]=21297
3+4R4A (опция в слот A)[F161]=21298
4+8R5A (опция в слот A)[F162]=21299
5+16R6A (опция в слот A)[F163]=212105
6+32R4B (опция в слот B)[A201]=212106
7+64R5B (опция в слот B)[A202]=212107
8+128R6B (опция в слот B)[A203]=212108
9+256FL (R0)[F132]=212109

*1 Если вы хотите отсоединить насос от системы, задайте соответствующий номер в параметр A210.

На инверторе имеется 3 релейных выхода. Кроме того, могут быть вставлены в преобразователь 2 опции ETB014Z (расширение ввода / вывода). Каждая опция имеет 3 релейных выходных клеммы, поэтому всего можно использовать до 9 релейных выходных клемм.
  Опция A: ETB014Z в слот A
  Опция B: ETB014Z в слот B

Диаграмма каскадного подключения/отключения насосов
Диаграмма каскадного подключения/отключения насосов

[A220: Pump increase detection frequency / Частота обнаружения для добавления следующего насоса]
[A221: Pump increase detection time / Время обнаружения для добавления следующего насоса]

Число насосов увеличивается, если увеличивается выходная частота ПИД-регулятора или выходная частота [A220] или происходит превышение периода времени [A221].

[A222: Pump decrease detection frequency / Частота обнаружения для отключения следующего насоса]
[A223: Pump decrease detection time / Время обнаружения для отключения следующего насоса]

Число насосов уменьшается, если уменьшается выходная частота ПИД-регулятора или выходная частота [A222] или происходит уменьшение периода времени [A223].

[A225: Pump increase switching Dec / Переключение на заданное время торможения при добавлении следующего насоса]
[A226: Pump increase switching frequency / Частота переключения для добавления следующего насоса]
[A227: PID start frequency at pump increase switching / Начальная частота ПИД при переключении во время добавления следующего насоса]

Если число насосов требуется увеличить, то насос, управляемый инвертором тормозится за время [A225]. Затем выходное реле включает дополнительный насос, когда выходная частота станет меньше или равной [A226]. Инвертор перезапускает ПИД-управление когда выходная частота станет равной [A227] после запуска дополнительного насоса, работающего от коммерческой сети питания.

[A228: Pump decrease switching ACC / Переключение на заданное время ускорения при отключении следующего насоса]
[A229: Pump decrease switching frequency / Частота переключения при отключении следующего насоса]
[A230: PID start frequency at pump decrease switching / Начальная частота ПИД при переключении во время отключения следующего насоса]

Если число насосов требуется уменьшить, то насос, управляемый инвертором разгоняется за время [A228]. Затем выходное реле отключает дополнительный насос, когда выходная частота станет больше или равной [A229]. Инвертор перезапускает ПИД-управление когда выходная частота станет равной [A230] после выключения дополнительного насоса, работающего от коммерческой сети питания.

[A231: Pump increase/decrease detection deadband / Зона обнаружения добавления/отключения следующего насоса]
В случае нахождения ПИД-контроля в рамках диапазона [A231] управление добавлением/отключением дополнительных насосов не активируется.

Дополнительно:

[A213: Commercial power running pump operation during run command OFF / Работа насоса от сети питания, подключенного контактором, во время работы команды OFF]
0 = СТОП в случае отключения команды пуска. Инвертор выполняет остановку торможением и выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора выключаются после остановки инвертора.
В случае аварии инвертор принудительно останавливается без учета времени торможения и выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора выключаются.
1 = СТОП только при аварии в случае отключения команды пуска. Инвертор выполняет остановку торможением, но выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора все еще включены после остановки инвертора.
В случае аварии инвертор принудительно останавливается без учета времени торможения и выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора выключаются.
2 = Продолжить работу в случае отключения команды пуска. Инвертор выполняет остановку торможением, но выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора все еще включены после остановки инвертора.
В случае аварии инвертор принудительно останавливается без учета времени торможения, но выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора остаются включенными.

Режим каскадного подключения/отключения до 4-х насосов с регулированием одного из них

В этом режиме каждый насос может подключаться к сети питания и отключаться от нее через магнитный контактор, который управляется релейным выходным сигналом инвертора. Точное регулирование расхода/давления может осуществляться с помощью любого из насосов с помощью дополнительных контакторов. Добавление или отключение других насосов для увеличения или уменьшения расхода/давления происходит по мере необходимости.

Контроль работы насосов с помощью частотника Toshiba AS3
Схема каскадного управления насосами с помощью преобразователя частоты Toshiba AS3
Пример каскадного управления 4 насосами
Иллюстрация каскадного управления насосами

Настройки релейных выходов для каждого насоса указаны в таблице ниже. Параметр [A200] = 2.

№ насоса[A210]*1
отключение насоса
РелеНастройка релейного выходаПараметр мониторинга времени работы
1 (от инвертора)+1R1[F133]=21296
1 (от сети)+1R1[F134]=21296
2 (от инвертора) +2R4A (опция в слот A) [F161]=212 97
2 (от сети) +2R5A (опция в слот A)[F162]=21297
3 (от инвертора) +4R6A (опция в слот A)[F163]=21298
3 (от сети) +4R4B (опция в слот B)[A201]=21298
4 (от инвертора) +8R5B (опция в слот B)[A202]=21299
4 (от сети) +8R6B (опция в слот B)[A203]=21299

*1 Если вы хотите отсоединить насос от системы, задайте соответствующий номер в параметр A210.

Пример каскадного управления 4 насосами при задании A212=0
Пример каскадного управления 4 насосами при задании A212=0 (последовательное переключение насосов от младшего)
Пример каскадного управления 4 насосами при задании A212=1
Пример каскадного управления 4 насосами при задании A212=1 (циклическое переключение насосов)
Пример каскадного управления 4 насосами при задании A212=2
Пример каскадного управления 4 насосами при задании A212=2 (равномерное переключение насосов по времени наработки)

Насос 1 работает на ПИД-регуляторе, пока не наступит «условие увеличения количества насосов» из-за увеличения выходной частоты – появляется сигнал «включения нового насоса». В это время насос, управляемый инвертором, переключается на коммерческую сеть питания, а новый насос запускается и управляется инвертором.
И наоборот, если наступает “условие уменьшения количества насосов” из-за уменьшения выходной частоты, то снимается сигнал «включения нового насоса» и отключается насос, подключенный к коммерческой сети питания.

Диаграмма каскадного подключения/отключения насосов с последовательным регулированием каждого насоса
Диаграмма каскадного подключения/отключения насосов с последовательным регулированием каждого насоса

[A220: Pump increase detection frequency / Частота обнаружения для добавления следующего насоса]
[A221: Pump increase detection time / Время обнаружения для добавления следующего насоса]

Число насосов увеличивается, если увеличивается выходная частота ПИД-регулятора или выходная частота [A220] или происходит превышение периода времени [A221].

[A222: Pump decrease detection frequency / Частота обнаружения для отключения следующего насоса]
[A223: Pump decrease detection time / Время обнаружения для отключения следующего насоса]

Число насосов уменьшается, если уменьшается выходная частота ПИД-регулятора или выходная частота [A222] или происходит уменьшение периода времени [A223].

[A224: Pump switching wait time / Задержка переключения насосов]
Запуск операций задерживается на время [A224], которое задается в соответствии с задержкой включения магнитного контактора.

[A228: Pump decrease switching ACC / Переключение на заданное время ускорения при отключении следующего насоса]
[A229: Pump decrease switching frequency / Частота переключения при отключении следующего насоса]
[A230: PID start frequency at pump decrease switching / Начальная частота ПИД при переключении во время отключения следующего насоса]

Если число насосов требуется уменьшить, то насос, управляемый инвертором разгоняется за время [A228]. Затем выходное реле отключает дополнительный насос, когда выходная частота станет больше или равной [A229]. Инвертор перезапускает ПИД-управление когда выходная частота станет равной [A230] после выключения дополнительного насоса, работающего от коммерческой сети питания.

[A231: Pump increase/decrease detection deadband / Зона обнаружения добавления/отключения следующего насоса]
В случае нахождения ПИД-контроля в рамках диапазона [A231] управление добавлением/отключением дополнительных насосов не активируется.

Дополнительно:

[A213: Commercial power running pump operation during run command OFF / Работа насоса от сети питания, подключенного контактором, во время работы команды OFF]
0 = СТОП в случае отключения команды пуска. Инвертор выполняет остановку торможением и выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора выключаются после остановки инвертора.
В случае аварии инвертор принудительно останавливается без учета времени торможения и выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора выключаются.
1 = СТОП только при аварии в случае отключения команды пуска. Инвертор выполняет остановку торможением, но выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора все еще включены после остановки инвертора.
В случае аварии инвертор принудительно останавливается без учета времени торможения и выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора выключаются.
2 = Продолжить работу в случае отключения команды пуска. Инвертор выполняет остановку торможением, но выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора все еще включены после остановки инвертора.
В случае аварии инвертор принудительно останавливается без учета времени торможения, но выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора остаются включенными.

Регулирование работы до 10 насосов, с помощью индивидуальных частотных преобразователей, объединенных цифровой сетью

«Ведущий» инвертор управляет ПИД-контролем и посылает команду частоты на «ведомый» преобразователь. В случае появления «условия увеличения количества насосов» в связи с увеличением выходной частоты, задание частоты для следующего инвертора увеличивается.
Напротив, в случае появления «условия уменьшения количества насосов» в связи с уменьшением выходной частоты, задание частоты для добавленного инвертора уменьшается. Если задание частоты для добавленного инвертора равна нулю, то добавленный инвертор останавливается.

Основные характеристики работы инверторов, объединенных сетью Мастер/Ведомые:

  • Задается один «Мастер инвертор» и все остальные как «ведомые инверторы»
  • Подключается сеть RS485 между «Мастер инвертором» и «ведомыми инверторами»
  • Отправляется команда частоты от «Мастер инвертора» каждому «ведомому инвертору» через сеть RS485
Контроль работы насосов с помощью частотника Toshiba AS3
Каскадное управление насосами по цифровой сети с помощью преобразователя частоты Toshiba AS3
Пример подчиненного управления насосами по сети при задании A212=0 и 1
Пример подчиненного управления насосами по сети при задании [A212]=0 и
[A212]=1. Режим [A212]=2 тоже допустим.

Чтобы реализовать эту операцию, каждый номер инвертора должен быть установлен как таблица ниже. Параметр [A200] = 7.

№ насоса[A210]*1
отключение насоса
Номер инвертораПримечаниеПараметр мониторинга времени работы
010Мастер95
1+11Подчиненный*296
2+22Подчиненный*297
3+43Подчиненный*298
4+84Подчиненный*299
5+165Подчиненный*2105
6+326Подчиненный*2106
7+647Подчиненный*2107
8+1288Подчиненный*2108
9+2569Подчиненный*2109

*1 Если вы хотите отсоединить насос от системы, задайте соответствующий номер в параметр A210.
*2 Задайте значение параметра [F802](номер инвертора в сети) для каждого подчиненного насоса, это значение должно быть меньше или равно числу насосов, заданных в параметре [A209].

Таблица настройки параметров сети RS485 для подключения/отключения дополнительных насосов через связь RS485 (параметр [A200] = 7).

ПараметрНазвание параметраДиапазон настройкиЗначение по умолчаниюРекомендуемое значение
F802Номер инвертора0…24700..10
F820Скорость порта RS485 (№2)0: 9600 бит/с
1: 19200 бит/с
2: 38400 бит/с
11
F821Паритет порта RS485 (№2) 0: отключено
1: четный
2: нечетный
11
F823Таймаут порта RS485 (№2) 0.0: Нет
0.1- 100.0 (сек)
0.03
F824Действия после таймаута порта RS485 (№2) 1: Продолжить работу
4: Авария
6: Авария после торможения и остановки
14
F827Протокол порта RS485 (№2) 0: TOSHIBA
1: MODBUS
0
F828Обнаружение таймаута порта RS485 (№2)0: Всегда
1: Команда запуска и команда задания частоты по линии связи доступны.
2: В течении работы по управлению с линии связи
1
F829Тип подключения порта RS485 (№2)0: 2-проводный
1: 4-проводный
00

После настройки параметров порта для каждого инвертора не забудьте перезагрузить инвертор или ненадолго отключить/включить питание.

Диаграмма каскадного подключения/отключения насосов с регулированием каждого насоса с помощью индивидуальных инверторов, объединенных сетью.
Диаграмма каскадного подключения/отключения насосов с регулированием каждого насоса с помощью индивидуальных инверторов, объединенных сетью.

Приведенные ниже параметры должны быть установлены на «главном» преобразователе. НЕ устанавливайте их на «ведомых» инверторах.

[A209: Number of followers / Число ведомых преобразователей частоты].

[A220: Pump increase detection frequency / Частота обнаружения для добавления следующего насоса]
[A221: Pump increase detection time / Время обнаружения для добавления следующего насоса]

Число насосов увеличивается, если увеличивается выходная частота ПИД-регулятора или выходная частота [A220] или происходит превышение периода времени [A221].

[A222: Pump decrease detection frequency / Частота обнаружения для отключения следующего насоса]
[A223: Pump decrease detection time / Время обнаружения для отключения следующего насоса]

Число насосов уменьшается, если уменьшается выходная частота ПИД-регулятора или выходная частота [A222] или происходит уменьшение периода времени [A223].

[A224: Pump switching wait time / Задержка переключения насосов]
Запуск операций по включению следующего насоса задерживается на время [A224].

[A231: Pump increase/decrease detection deadband / Зона обнаружения добавления/отключения следующего насоса]
В случае нахождения ПИД-контроля в рамках диапазона [A231] управление добавлением/отключением дополнительных насосов не активируется.

Дополнительно:

В случае задания [A200] = 7 не работает параметр [A213: Commercial power running pump operation during run command OFF / Работа насоса от сети питания, подключенного контактором, во время работы команды OFF] . При этом всегда будет устанавливаться [A213] = 0 (Stop).


Компания СПИК СЗМА как единственный официальный дилер Toshiba предлагает купить для решения задач управление насосамичастотники серии VF-AS3. Вы получаете максимально качественную техническую поддержку и гарантию долгой работы преобразователя частоты.