آشنایی با ترمینال های ورودی و خروجی اینورتر،نحوه تنظیم پالس های آن

ترمینال های ورودی و خروجی اینورتر

ترمینال ورودی و خروجی اینورتر، بخشی از برد کنترلر اینورتر صنعتی می باشند که وظیفه ارتباط و تبادل اطلاعات با کنترلرها و دستگاه های خارجی را برعهده دارند. به منظور شناخت بهتر توضیح مختصری در مورد برد cpu  یا برد کنترلر اینورتر خواهیم داد:

برد CPU در VFD (اینورتر سه فاز صنعتی) به عنوان مغز اینورتر و مرکز کنترل و پردازش دستگاه عمل می‌ کند. این برد شامل یک میکروکنترلر یا پردازنده است که وظیفه اجرای الگوریتم‌ های کنترلی و مدیریت عملیات VFD را برعهده دارد و کارایی و ایمنی سیستم را تضمین می‌ کند. برد CPU ورودی‌ های مختلفی مانند دستور راه اندازی اینورتر، فرکانس کاری تنظیم شده اینورتر، پارامترهای موتور و سایر پارامترهای تنظیم‌ شده برای انواع کاربردها را دریافت و بررسی کرده و با استفاده از این اطلاعات، فرکانس و ولتاژ خروجی را برای کنترل دقیق موتور تنظیم می‌ کند. در ادامهاین محتوا درباره ویژگی و تفاوت های ترمینال ورودی و خروجی اینورتر توضیح می دهیم.

وظایف اصلی برد CPU در VFD

1. کنترل فرکانس و ولتاژ خروجی: پردازش اطلاعات و کنترل ولتاژ و فرکانس خروجی برای تغییر سرعت و گشتاور موتور.
2. بررسی وضعیت موتور: برد CPU با تحلیل داده‌ ها از سنسورهای مختلف مانند جریان و دما، وضعیت موتور و VFD را پایش می‌ کند تا از ایمنی و عملکرد بهینه مطمئن شود.
3. اجرای الگوریتم‌ های کنترلی: اجرای الگوریتم‌ های کنترلی مختلف مانند کنترل برداری (Vector Control) یا کنترل اسکالر (V/f) که برای بهبود دقت و کارایی کنترل موتور طراحی شده‌ اند.
4. ارتباط با سیستم‌ های خارجی: برد CPU معمولاً امکان ارتباط با سیستم‌ های اتوماسیون صنعتی (مانند پی ال سی برند لتا) را دارد که از طریق پروتکل‌ های صنعتی مانند Modbus، Profibus، و CAN صورت می‌ گیرد.
5. مدیریت خطاها و هشدارها: در صورت بروز مشکلات مانند اضافه‌ بار، افزایش دما یا افت ولتاژ، برد CPU خطاها را تشخیص داده و اقدامات لازم مانند کاهش سرعت یا خاموشی دستگاه را انجام می‌ دهد.

ساختار برد CPU در VFD

• پردازنده: برای اجرای دستورات و پردازش اطلاعات کنترلی.
• حافظه (RAM و Flash): برای ذخیره داده‌ های لحظه‌ ای و پارامترهای تنظیم‌ شده توسط کاربر.
• ورودی و خروجی‌ های دیجیتال و آنالوگ: برای ارتباط با سنسورها، درایورها و دستگاه‌ های خارجی.
• مدارهای حفاظتی: برای اطمینان از ایمنی سیستم و محافظت در برابر ولتاژهای ناخواسته یا اضافه‌ بار.

مشخصات ورودی و خروجی‌ های دیجیتال و آنالوگ اینورتر

ورودی و خروجی‌ های دیجیتال و آنالوگ اینورتر به عنوان رابط بین CPU اینورتر و تجهیزات خارجی به روش‌ های مختلفی با تجهیزات و دستگاه ها ارتباط برقرار کرده و به تبادل اطلاعات می پردازند. محدوده مقادیر این ورودی و خروجی ها، استاندارد بوده و قابلیت برقراری ارتباط با سایر تجهیزات اتوماسیون صنعتی و دستگاه‌ های دیجیتال را دارند.

به طور مثال از این سیگنال‌ ها برای تنظیم فرکانس کاری اینورتر، راه اندازی اینورتر، فعال کردن انواع عملکرد، دریافت مقادیر آنالوگ و مقادیر انواع ترانسمیتر و ارسال دستورات و هشدارخطا اینورتربه سایر بخش‌ های مختلف یک سیستم و یا یک ماشین استفاده می شود.

1. ورودی و خروجی‌ های دیجیتال

ورودی و خروجی‌ های دیجیتال (Digital I/O) سیگنال‌ هایی با دو وضعیت یا سطح هستند: صفر (0) و یک (1)، که اغلب به عنوان خاموش (OFF) و روشن (ON) شناخته می‌ شوند. این نوع سیگنال‌ ها در انواع کنترلرها،plc ها ، تجهیزات دیجیتال و اتوماسیون صنعتی به وفور مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

• ورودی دیجیتال: سیگنال‌ هایی که از کلیدها ، شاسی ها ،میکروسوئیچ ها و یا سنسورهای ساده مانند سنسورهای القایی، سنسورهای حرکتی و کنترلرها و تجهیزاتی  که خروجی دیجیتال (روشن یا خاموش 0 یا 1) ارسال می شوند را دریافت می کند.
• عملکردهای ورودی های دیجیتال قابل تنظیم بوده و می توان کاربردهای مختلف را بر هرکدام یک از ورودی ها تعیین کرد به طور مثال با تنظیم P06.03=21  می توان ترمینال DI3  را برای سرعت مرحله ای 1 را تنظیم نمود.
• برای اطلاع از فعال بودن یک ورودی باید به پارامتر r06.00 مراجعه کنیم .این پارامتر وضعیت فعال بودن ورودی ها را بصورت بیتی نمایش می دهد.

ورودی دیجیتال اینورتر ورتکس اپتوکوپلر ایزوله بوده و قابلیت سیم بندی به صورت  sink و source را دارا می باشند.

• خروجی دیجیتال: سیگنال‌ های کنترلی ،برای هشدار و یا اطلاع درباره وضعیت اینورتر را ،برای سایرتجهیزات و کنترلرها ارسال می کند.
• عملکردهای خروجی های دیجیتال قابل تنظیم بوده و می توان کاربردهای مختلف را برای هر کدام از یک خروجی ها تعیین کرد به طور مثال با تنظیم 04=1 می توان رله 2 را برای برق دارشدن درایو تنظیم نمود.
• خروجی دیجیتال اینورتر ورتکس از دو نوع رله و ترانزیستور می باشد.
• برای اطلاع از فعال بودن یک ورودی باید به پارامتر00 مراجعه کنیم. این پارامتر وضعیت فعال بودن خروجی ها را به صورت بیتی نمایش می دهد.

کاربردها: ورودی‌های دیجیتال برای کارهایی مانند راه اندازی درایو، توقف درایو، تغییر جهت چرخش موتور و یا خطا و امرجنسی ماشین آلات و دستگاه ها کاربرد دارد.

خروجی های دیجیتال برای هشدارهایی مانند فالت درایو، راه اندازی درایو، اضافه جریان خروجی، محدوده گشتاور خروجی، محدوده فرکانس خروجی به کار می‌ روند.

2. ورودی و خروجی‌ های آنالوگ

ترمینال ورودی و خروجی اینورتر به شکل آنالوگ (Analog I/O) برای انتقال اندازه‌گیری و کنترل سیگنال‌ هایی استفاده می‌ شوند که متغییر و پیوسته هستند و می‌ توانند در محدوده‌ ای از مقادیر تغییر کنند. این سیگنال‌ ها به جای دو مقدار0 و1، شامل طیف وسیعی از مقادیر هستند و در کارهایی که نیاز به تنظیم دقیق‌ تر است، کاربرد دارند. در اینورترهای ورتکس ورودی و خروجی آنالوگ به 3 مدل ولتاژی، جریانی و پالس تقسیم بندی می شوند که مقادیر آن ها توسط پارامترهای مربوطه قابل تغییر و تنظیم می باشد.

• ورودی آنالوگ: مقادیر متغییر ولتاژ، جریان و یا فرکانس را که در محدوده مجاز ورودی آنالوگ  است را دریافت می کند و به مقدار دیجیتال برای استفاده CPU تبدیل می کند، از جمله تجهیزاتی که قابلیت اتصال به آنالوگ ورودی دارند را می توان به ولوم، خروجی آنالوگ انواع کنترلر، سنسورهای دما، فشار، سطح مایع، جریان یا ولتاژ نام برد.

• محدوده ولتاژ مجاز برای پالس وروی 0 تا  50KHZ بوده و برای حالت ورودی ولتاژی برابراست با  ولتاژ بین -10 تا 10 ولت و برای  حالت جریانی بین 0 تا 20 میلی‌ آمپر می باشد.

• برای تنظیم فرکانس کاری توسط پالس ورودی سرعت بالا ،یا HDI باید پارامتر P01.00=5 تنظیم نمود.
• برای سیم بندی پالس سرعت بالا باید سیم COM یا صفر ولت کنترلر را به COM  اینورتر و خروجی پالس کنترلر را به ورودی پالس سرعت بالا اینورتر  (HDI) متصل کنیم.
• کلیه تنظیمات مقادیر آنالوگ ورودی در گروه 4 بوده و از این گروه برای تنظیم مقادیر استفاده می کنیم. به طور مثال برای تنظیم بیشترین مقدار فرکانس پالس ورودی باید از پارامتر P04.01 استفاده نمود و برای چک کردن مقدار واقعی پالس ورودی از پارامتر  R04.05 استفاده کنید.
• خروجی آنالوگ: براساس عملکرد تنطیم شده مقادیر مورد نظر را برای نمایش و تبادل اطلاعات با سایر تجهیزات، بطور دقیق تبدیل به مقادیر متغییر پالس سرعت بالا، ولتاژی و جریانی  می کند. (مانند سنکرون کردن فرکانس کاری چند اینورتر و یا نمایش فرکانس و یا جریان خروجی بر روی یک نمایشگر).

کاربردها: ورودی و خروجی‌ های آنالوگ برای کنترل‌ های پیوسته و دقیق‌ تر مانند تنظیم فرکانس کاری اینورتر، تنظیم فشارمطلوب، تنظیم گشتاور مطلوب و غیره در اینورترها و فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

تفاوت اصلی ورودی و خروجی‌ های دیجیتال و آنالوگ

• دیجیتال: دو حالت ساده (0 و 1) برای فعالیت‌ های خاموش/روشن.
• آنالوگ: مقادیر متغیر پیوسته برای کنترل‌ های دقیق‌ تر و سنجش‌ های با دامنه متغیر.

این ورودی‌ ها و خروجی‌ ها در VFD و سایر سیستم‌ های اتوماسیون صنعتی برای کنترل و مانیتورینگ تجهیزات و فرآیندها حیاتی هستند.

جمع بندی نهایی درباره ترمینال ورودی و خروجی اینورتر

ترمینال‌ ورودی و خروجی اینورترها، نقشی حیاتی در کنترل و مدیریت فرآیندهای صنعتی ایفا می‌ کنند. این ترمینال‌ ها وظیفه انتقال جریان الکتریکی با ولتاژ بالا را بر عهده دارند، آن‌ ها ارتباط بین منبع تغذیه و اینورتر را برقرار کرده و همچنین خروجی اینورتر را به بار متصل می‌ کنند.

شناخت و درک صحیح عملکرد ترمینال‌ های ورودی و خروجی اینورتر برای مهندسان و تکنسین‌ های برق و اتوماسیون صنعتی بسیار زیاد است. آشنایی با انواع ترمینال‌ ها، نحوه اتصال آن‌ ها و عملکردشان در سیستم‌ های مختلف، به آن‌ ها کمک می‌ کند تا بتوانند اینورترها را به درستی نصب، راه‌ اندازی و عیب‌ یابی کنند.