ВАРИАНТЫ КАСКАДНОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ЧАСТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ DA!

В данной статье мы рассмотрим различные варианты каскадного управления несколькими насосами с помощью частотных преобразователей серии DA. Основным преимуществом данного управления является отсутствие управляющего ПЛК, а вся логика управления производиться в самом частотном преобразователе. Расскажем о всех преимуществах и недостатках каскадного управления в данных частотных преобразователях и вы сможете определиться с необходимостью этого функционала. Под каскадным управлением мы понимаем запуск и останов дополнительных насосов в автоматическом режиме для поддержания требуемого давления в системе.

• на главном ЧП (мастер) выбираете параметр F0-26 = от 2 до 5.  Данная параметр определяет количество частотных преобразователей и соответственно насосов в системе. Мы для примера возьмем 3 насоса, но для другого количества настройки будут аналогичные. Укажем F0-26=3 на мастере. Важно отметить, что после изменения параметра F0-26 частотный преобразователь автоматически переходит в режим поддержания давления и проставляет настройки самостоятельно (если при это были заводские настройки).
• на подчиненном ЧП №1 укажем параметр F0-26 = 11. Этот параметр опреляет номер подчиненного ЧП в системе управления, т.е. №1.
• на подчиненном ЧП №2 укажем параметр F0-26 = 12. Этот параметр определяет номер подчиненного ЧП в системе управления, т.е. №2. Соответственно, для подчиненного ЧП №3 и №4 нужно было бы указать F0-26 = 13 и F0-26 = 14, если в вашей системе предусматривалось бы 5 насосов. 
• параметр F5-32 на мастере ЧП. Если указано F5-32 = 0 (заводская установка), то происходит классическое каскадное управление. После старта, первым запускается ЧП с минимальной наработкой (параметр U0-22) рабочих часов и производит автоматическое регулирование, стараясь поддерживать заданное давление. Например, если у первого ЧП наработка U0-22 = 30 часов, у второго ЧП 20 часов, у третьего 27 часов, то первым запуститься второй насос, далее третий и в конце первый ЧП. Запуск вспомогательных насосов будут осуществляться только в том случае, если первый насос не может поддерживать нужное давление. Если указано F5-32 = 1, то в этом случае все частотные преобразователи запускаются одновременно и работают на одной частоте синхронно. В случае F5=32=0, дополнительные насосы плавно запускаются и работают на 50Гц, регулирует частоту только один частотный преобразователь. Когда F5-32 = 2, то в этом случае может работать только один насос, остальные находятся в резерве. В любой из режимов F5-32 резервный/дополнительный ЧП будет запускаться автоматически при аварии основного ЧП (запускается резервный насос с меньшей наработкой U0-22).
• параметр F5-45 отвечает за количество насосов работающих одновременно. Например, у вас в системе 3 насоса, но они работают по принципу 2 основных и 1 резервный. В данном случае указываете в параметре F5-45 = 2. Таким образом, при любом из параметров F5-32 у вас будет работать одновременно максимум два насоса.
• параметр F5-35 определяет время чередования насосов, а именно какая должна быть часовая разница наработки между насосами для переключения. Можно задать от 1 часа до 168 часов. Чередование насосов связано с параметром наработки насосов (U0-22). Например, вы указали F5-35 = 24 часа и режим работы насосов 2 рабочие + 1 резервный. В этом случае у вас два насоса проработают 24 часа (именно время работы, а не время включения) и затем один из них отключиться и запуститься резервный 3-й насос с нулевой наработкой. Далее у вас 2-ой насос продолжит работать до наработки 48 часов, а 3-й насос проработает до 24 часов наработки, 1-й насос будет в резерве. Когда возникнет разница в 24 часа (F5-35) между 1-ым и 2-ым насосом, то 1-ый насос запуститься, а 2-ой насос уйдет в резерв. Данный режим ротации насосов применим когда ЧП введены в эксплуатацию одновременно, либо нужно обнулить наработку насосов (U0-22) с помощью параметра F0-24 = 2. Если насосы уходят в сон (например, нет разбора в системе), то при следующем запуске первым будет запускаться частотный преобразователь с меньшей наработкой (U0-22) независимо от того сколько времени он проработал после ротации. Иными словами, первым всегда запускается насос в меньшей наработкой и если у него время наработки станет больше на значение F5-35, чем у другого ЧП, то он переключит на дополнительный насос с уже меньшей наработкой. Предположим, что вы установили два новых ЧП одновременно и выбрали попеременную работу насосов в 1 час. В таком случае, у вас запускается первый насос и работает 1 час, далее переключается на второй насос, так как разница между наработкой стала (1ч - 0ч = 1ч). Далее второму насосу с меньшей наработкой нужно проработать 2 часа, чтобы разница между наработкой насосов равнялась 1 часу (F5-35). Таким образом, если у вас один частотный преобразователь уже работал какое-то время и потом вы установили второй частотный преобразователь, то в приоритете первого запуска всегда будет насос с меньшей наработкой. 
• параметр F5-38 определяет задержку включения дополнительного насоса, в секундах.
• параметр F5-40 определяет задержку отключения дополнительного насоса, в секундах.
• параметр F5-37 определяет частоту включения дополнительного насоса, это приблизительный показатель и частотный преобразователь может включить дополнительный насос с небольшим отклонением в зависимости от скорости набора частоты.
• параметр F5-39 определяет частоту отключения дополнительного насоса, это приблизительный показатель и частотный преобразователь может отключить дополнительный насос с небольшим отклонением в зависимости от скорости набора частоты.
• если вы используете общий датчик сухого хода, то вам необходимо его подключать к основному ЧП (мастер). Например, используйте дискретный вход №5 (DI5) и установите параметр F1-04 = 32. Когда сигнал с датчика сухого хода поступит на вход №5 частотного преобразователя, то все частотные преобразователи остановятся и на основном ЧП появится ошибка A52. Преимуществом данного сигнала (F1-04=32) является то, что после того как давление нормализуется насосы запустятся автоматически.
• если вам нужно подключить аварийные кнопки грибок или сухой ход на каждый насос, то используйте дискретные входа с параметрами 17 (для нормально-открытых контактов) и 18 (для нормально-закрытых контактов). Например, используйте F1-03 = 17 на каждом ЧП и подключите кнопку грибок с нормально-открытым контактом на дискретный вход №4. При нажатии кнопки грибок на работающем насосе, на преобразователе частоты появится ошибка ERR15 и запуститься резервный насос автоматически через другой частотный преобразователь. 

После ввода параметра F0-26 = 2...5 на основном частотном преобразователе (мастер), настройка функции "поддержания давления" определяется автоматически, но все же некоторые параметры необходимо донастроить (изменять только на основном ЧП мастере):

• параметр F5-08 - тип аналогового датчика давления. 0: 0-10В, 1: 4-20мА, 2: 0-5В, 3: 0.5В - 4.5В.
• параметр F5-02 - выбираем аналоговый вход к которому подключаем аналоговый датчик давления. 0: AI1, 1:AI2.
• параметр F0-07 - конфигурируем аналоговый вход выбранный в параметре F5-02 на тип датчика давления согласно таблице ниже. Например, чтобы вход AI1 имел конфигурацию 4-20мА, то в параметре F5-02 указываете 0002.
  
• параметр F5-09 - выбираем диапазон подключаемого датчика в барах. Например, если датчик давления у вас 0-10бар, то в параметре F5-09 указываете 10.
• параметре F5-01 - указываете давление в барах, которое требуется поддерживать. Так же можно изменять стрелочками "верх" и "вниз" с панели ЧП на главном экране.
• параметра F5-17 = 95% - данный параметр отвечает за режим выхода из сна. Например, если заданное давление 6 бар, а текущее давление упадет ниже 6 бар - 5% (100 - F5-17) = 5.7 бар, то частотный преобразователь запуститься и начнет поднимать давление в системе. Чем выше процент в данном параметре, тем быстрее частотный преобразователь будет реагировать на выход из сна.
• параметр F5-12 - частота засыпания. Если частота опуститься до заданного значения, частотный преобразователь уйдет в сон.
• параметр F5-13 - задержка (секунды) засыпания частотного преобразователя. Когда частота достигает значения F5-12, то включается таймер времени F5-13, по истечении которого частотный преобразователь уходит в сон. Данный параметр прежде всего необходим для предотвращения частых отключений частотного преобразователя.
• параметр F5-18 - защита от аварийного давления. Если текущее давление с аналогового датчика превышает установленное давления (F5-01) на процент указанный в параметре F5-18 возникает ошибка ERR53.
• параметр F6-17 - защита от обрыва аналогового датчика давления 4-20мА. Если вы укажите F6-17 = 00011 и с датчика будет приходить менее 4мА, то на дисплее ЧП возникнет ошибка ERR20 и насос остановится. Мы рекомендуем включать данную защиту, так как при обрыве датчика давления, текущее давления будет равно 0 и частотный преобразователь всегда будет работать на максимальной частоте, что может привести к поломке насоса или гидравлической системы.
• параметры F5-14 и F5-15 - данные параметры отвечают за переход частотного преобразователя в сон. Если давление с аналогового датчика не меняется некоторое время (примерно более 1 минуты), то частотный преобразователь постепенно начнет самостоятельно снижать  частоту и проверять изменения давления. Если при этом давление все равно будет неизменное, то он отправит частотный преобразователь в сон. Если вы не хотите, чтобы частотный преобразователь самостоятельно снижал частоту, то укажите в параметрах F5-14 и F5-15 = 0. На практике текущее давление постоянно изменяется (десятые или сотые бар) и данную настройку не требуется изменять. 

• подключение от 2 до 5 насосов параллельно, к каждому насосу подключается свой частотный преобразователь.
• возможность выбора одновременно работающих насосов от 1 до 5.
• автоматический запуск резервного/дополнительного ЧП в случае аварии основного ЧП.
• разные режимы управления частотой: один ЧП регулирует частоту, остальные запускаются до максимальной частоты в режиме плавного пуска; либо все ЧП работают на одной частоте синхронно.
• возможность чередования насосов по наработке каждого ЧП и желательно вводить их в эксплуатацию одновременно.
• при необходимости можно сбросить наработку насосов (параметр U0-22) с помощью параметра F0-24=2, если ЧП были введены в эксплуатацию в разное время.
• для отладки схемы чередования в сетевом режиме можете в параметре F5-35 установить значение 201 и в этом случае насосы будут чередоваться каждые 3 минуты (только ддя режима отладки!!!).

Частотные преобразователи серии DA могут работать в одинарном режиме, т.е. когда один частотный преобразователь управляет несколькими насосами. В данной конфигурации частотный преобразователь может управлять 4-мя насосами одновременно, при этом нужно понимать, что регулирование частоты будет производиться на одном насосе, а остальные насосы будут запускаться прямым пуском от сигналов ЧП.
1. Управление 4-мя насосами без возможности чередования.

В данном случае вы можете выбрать от 2-х до 4-х насосов в зависимости от вашей задачи (параметр F0-26 = 17...19). 1-й насос будет всегда работать от частотного преобразователя и регулировать давления в системе. Если 1-ого насоса недостаточно для поддержания нужного давления, то с некоторой задержкой по времени включается 2-ой насос. Далее включится 3-й и 4-й насос по аналогии с 2-м (если давление не поднимется до нужного уровня). Например, при включении 3-ого насоса давление поднялось выше требуемой уставки, то 1-й насос с ЧП начнет снижать частоту и понижать давление в системе до нужной уставки. Задержка времени включения/отключения дополнительных насосов настраивается по аналогии с сетевым управлением (параметры F5-38 и F5-40 соответственно). Частота включения/отключения дополнительных насосов также конфигурируется в параметрах F5-37 и F5-39. Датчик сухого хода также подключается к дискретному входу частотного преобразователя (по аналогии с сетевым режимом).

• параметр F0-26 - определяет количество насосов подключенных к частотному преобразователю. Значение: 17 - 2 насоса, 18 - 3 насоса, 19 - 4 насоса.
• параметр F5-38 и F5-40 - задержка включения и отключения дополнительных насосов, в секундах.
• параметра F5-37 и F5-39 - частота включения и отключения дополнительных насосов, , это приблизительный показатель и частотный преобразователь может включить/отключить дополнительный насос с небольшим отклонением в зависимости от скорости набора частоты.
• параметр F1-08 = 21, F1-09 = 20. Так как выходного реле NC/NC1 нет в стандартной комплектации, то нужно изменить данные параметры.

Данная конфигурация не имеет возможности чередования насосов. АВР насосов также не будет работать. Если уйдет в ошибку или выйдет из строя частотный преобразователь, то соответственно другие насосы не запустятся, так как управляются от ЧП. В случае, если выбьет автомат у 2-ого насоса, то частотный преобразователь запустит 3-ой насос, так как давления не будет хватать в системе. Конфигурация "поддержания давления" автоматически активируется при вводе параметра F0-26 = 17...19, но дополнительные параметры "поддержания давления" нужно будет настроить по аналогии с сетевым управлением.
2. Управление 2-мя насосами с возможностью чередования в режиме 1 рабочий + 1 дополнительный.

В данной схеме используется четыре контактора и один частотный преобразователь, который в свою очередь может попеременно включать первый или второй насос. Для работы двух насосов одновременно вам нужно изменить параметры частотного преобразователя F0-26=7, F5-45 = 2, F1-08 = 21, F1-10 = 22, F1-11 = 23. Так как в стандартной комплектации реле NC/NC1 отсутствует, то управление контактором КМ1 сделаем от контактора КМ3. Если работает насос №1 от частотного преобразователя и он не может достичь нужного давления, то прямым пуском включается контактор КМ4 (при достижении частоты в параметре F5-37 и времени задержки F5-38) от сигнала DO2 на частотном преобразователе. Если давление достигает заданной уставки и частота частотного преобразователя снижается до F5-39, насос от контактора КМ4 отключается с учётом задержки F5-40. На рисунке показана схема без учета дополнительных блокировок контакторов, а вы в свою очередь можете использовать НЗ контакты контакторов для механической блокировки одновременного включения контакторов КМ1/КМ3 и КМ2/КМ4. Переключение контакторов с КМ1 на КМ3 и КМ2 на КМ4 происходит через время заданное в параметре F5-35. Важно отметить, что чередование насосов в данном случае работает только в непрерывном режиме. Если насос №2 работающий от частотного преобразователя уйдет в сон, то после пробуждения также запуститься насос №2. Но если вы остановите насос №2 с кнопки STOP на панели ЧП или от внешних сигналов, то при следующем запуске будет запускаться насос №1. В остальном чередования насосов аналогично сетевому режиму. При переключении насосов через частотный преобразователь (с контактора КМ1 на КМ3 и наоборот) происходит моментальный сброс напряжения с выходных клемм частотного преобразователя. Иными словами, происходит мгновенный останов насоса №1 и плавный запуск насоса №2. На частотном преобразователе дополнительные функции "поддержания давления"  настраиваются аналогично сетевому режиму. Датчик сухого хода с НО контактом можно подключить к дискретному входу №5 и задать параметр F1-04 = 32. К сожалению раздельные аварийные сигналы на каждый насос нельзя предусмотреть для автоматического переключения резервного насоса в данной схеме управления. Например, если у вас залипнет контактор или выбьет автомат 2QF или 3QF, то в данном случае на частотный преобразователь можно завести только общую аварию, при которой все насосы остановятся (например, на вход DI4 установить параметр F1-03 = 17).
3. Управление 2-мя насосами с возможностью чередования в режиме 1 рабочий + 1 резервный.
В данном режиме мы используем только два контактора КМ1 и КМ3 и один частотный преобразователь (F0-26 = 7). Контактором КМ1 будет управлять реле TA/TB (F1-08 = 20), а контактором КМ3 дискретный выход DO1 (F1-10 = 22), дискретный выход DO2 остается свободный. Автоматы 2QF и 3QF, контакторы КМ2, КМ4 отсутствуют в данной схеме подключения. Необходимо в параметре F5-45 указать значение 1, так как в работе у нас будет находиться только один насос. Время чередования насосов указываете в параметре F5-35, только помните об особенности, что при первом/повторном включении всегда будет запускаться первый насос. Автоматическое чередование будет происходить только при непрерывной работе насосов! Все остальные параметры функции "поддержания давления" настраиваются аналогично предыдущим режимам.

На наш взгляд, схема управления частотными преобразователями в сетевом режиме без использования контакторов более стабильная и функциональная. Если основной ЧП уйдёт в аварию, то резервный всегда включится. Сетевой режим обладает дополнительным преимуществом по подключению раздельных сигналов аварии насоса на каждый ЧП..