インバータについておしえてください

インバータについて以下につきましてご教授いただければ幸いです。初心者です。

　　現在、PLC　→　インバータ　→　ポンプ　というシステムを検討しています。
　 PLCは、あるセンサからの信号を受け、ポンプ回転周波数を決定するための演算部、及び
　 インバータへの演算結果（回転周波数信号）をインバータへ出力するのに、用いること
　 を考えています。

　 ですが、センサからのアナログ入力１点と、インバータへの回転周波数出力(アナログ出力)１点
　 、簡単な演算の３点だけのためなので、できるのであれば、PLCを使いたくないと考えています。
　（PLCは高いので。。。）

(1)そこで質問なのですが、インバータには、汎用の入力ポートはあるのでしょうか。あるのであれ
　ば、汎用入力ポートの入力値をインバータ内部（若しくはオプション増設部）で演算させ演算結果を
　回転周波数としてポンプを回す、、、っといったことはできるのでしょうか？
　（それをやるのが、PLCといわれればそれまでですが、オプション等でもいいので、汎用入出力、オ
　ンボードマイコン（ユーザー側でプログラミング可能）等の増設等で、センサ入力、演算部もすべて
　インバータで、行わさせるといったことは可能でしょうか？

(2)上記を確認している際、単純に気になった内容ですが、インバータには出力ポートもありますが、　 この出力はモニタ用のみなのでしょうか？
　例えば、アナログ出力ポートもあり、一般的には回転周波数のモニタ用などを設定で出力させる
　ことができると思いますが、インバータ側で演算可能であれば、回転周波数から少し演算した値
　を出力させ、まったく別系統の小型モータの開度信号等で用いるといったことは可能でしょうか？　

　よろしくお願いいたします。


　

No.6 ベストアンサー 回答者： lumiheart 回答日時： 2011/01/28 02:27

>＞カスタム制御できるのでは、、

>汎用インバータはカスタムできるものではありませんし、

カスタム制御可能な機種は以下にあります
（”カスタム”と言う用語自体の意味にも拠ります）

安川電機
http://www.e-mechatronics.com/product/inverter/a …
// お好みのインバータにカスタマイズ
// ビジュアルプログラミング機能DriveWorksEZを標準搭載

富士電機
http://www.fujielectric.co.jp/products/inverter/ …
// インバータ本体にカスタマイズロジックインタフェース機能を搭載


三菱電機にはそのような自由編集可能なカスタム機能を持ったインバータは有りません
その代わりオリエント機能（簡易位置決め機能）やブレーキシーケンス機能
のような固定シーケンス機能を内蔵してる機種はあります（Ａ７００シリーズ）
（ユーザー側で自由に動作シーケンスを編集できないがカスタム機能の一種でもある）

安川電機や富士電機にしても、所謂ロジックリレー程度のシーケンス機能は有りますが
三菱が内臓してる固定シーケンス以上の長いプログラムは無理でしょう
それほど十分なメモリ容量があるわけでは無い　＜よーするに実機で使えない
その他、明電舎や住友重機、東洋電機も似たりよったりですね

それらの機能が何処まで使えるのかはここで質問するよりも
お使いのインバータメーカの営業技術課に聞く方が遥かに早いでしょう

三菱のインバータを採用してるのに安川の話をしても無意味だし
三菱に対して安川に変えるぞと値切りのネタには使えるが


>周波数に反比例、また測定値の２乗で周波数にきいてくる信号であれば、
流量制御には２乗や開閉演算は憑き物、それらの高度な演算機能を
持っているかどうかはお使いのインバータメーカに聞くしかない

>周波数に比例していない信号でないとPID制御のフィードバックとして入力してはいけないのでしょうか？
運転する条件にも拠ります
一般的には流量制御等では０～１００％流量までフルレンジで設定流量を変更する事は無い
例えば、事実上のＳＰ値が３０～４０％の範囲でしか使わないとか
概ね、それくらいの範囲限定であればフィードバックが直線比例していなくとも
ほぼ直線の範囲にあるとみなしてしまえばそれで済む話でもある
たとえ少々、ハンチングしたとしても

もちろん、わずかなハンチングでも許されないのなら話は別です

よーするに、ただ単に許容誤差が大きければなんら問題とはならない
許容誤差範囲を決めるのは貴殿であってこちらではないし

この回答へのお礼

ご連絡が遅れてしまい申し訳ありません。

以前、先行で内容読まして頂いていました。
大変参考になりました。

メーカー問い合わせ確認しいろいろ確認することができました。
結局のところ、インバータ内のカスタム制御は、プログラムも
限られ、難しいそうということがわかりました。

みなさん、どうもありがとうございました。

お礼日時：2011/02/15 18:54

No.5 回答者： kiki_s 回答日時： 2011/01/27 23:51

今回、ポンプという事ですが、完全比例の制御であれば、

センサ信号が０％で流量が０％、センサ信号が１００％で流量が１００％、となればよい訳です。
ですから、周波数に比例していない信号でなくても制御のフィードバックとして使う事は可能です。
もちろん、スケーリング等でずらすことも可能です。
大事なのは周波数ではなく、センサ信号が０－１００％スケールが比例している事です。

ただし、比例しない信号を元に、比例制御をするとなると、
どこかで演算しなければならないのですが、
汎用インバータには、基本的にその機能がありません。
このあたりの弊害も考えるとインバータ自体での制御は難しくなります。

私の経験ですが、あるプラントの流量制御で頭を抱えた事がありました。
流量計測はデジタルではないので、直線性はそんなに良くありません。
真水であれは、それなりの流量計などで計測できますが、
気泡やフラフがあると計測値は一気にずれます。
まぁ、ずれるといっても数％から十数％で瞬間ですが・・・

ただし、この流量計がくせ者で、ある程度流量がある時は正常ですが、
流量が無くても０％にならない時がありました。
場合によってはマイナスになることもありましたね。
色々手を打ち動作するようにしました。

参考にならないかも知れませんが、
経験や失敗から「高度、されど単純に」を覚えました(^^;

ちなみに、私はインバータ側でPID制御をした事がありません。
なぜなら、全体の動作管理が出来ないからです。
ＰＬＣなどに全て集約して制御するようにしています。
これなら自由にいじれますからね。

No.4 回答者： kiki_s 回答日時： 2011/01/24 23:24

マイコン嫌いの(^^;;ANo.2です

＞PID制御であれば、PLCなしでいけるということですか。
PIDによる周波数制御自体はインバータで行えますが、
運転や異常処理などは出来ないと言う事です。
そもそも、インバータは単体で使用するものではありません。
「電源を入れたら運転」する程度であれば単体でも可能でしょうけど。
制御は外部が基本でしょう。

＞カスタム制御できるのでは、、
汎用インバータはカスタムできるものではありませんし、
FLASHや通信でプログラム書き込みなんて、私が知る限るでは見た事はありません。
専用を開発するなら別ですけどね。

悪く言う訳ではありませんが、
FLASHや通信でプログラムを書き込みして使えると勘違いしている上司の認識を疑いますね。
知らない事はあるかも知れませんが、
思いこみや勘違いの前に、調べてからどうすべきかを検討すべきでしょう。

＞でも、回答頂いたとおり、若干高くなってもアナログの方が
＞分解能もよいので、もう少しコスト検討を進めてみます。
高精度な流量制御が必要ならアナログ制御になるでしょうが、
単純なポンプを駆動する場合、分解能は細かくしても無意味です。
装置に応じたコストを考え、装置に応じた制御をするのがエンジニアの腕の見せ所です。

＞やはり非同期は難しいって認識
単純にアナログ出力での非同期は不可能と考えて下さい。
もちろん、外部にアナログ回路を組めば可能ですが。

全体的に、必要とする機能などを考えれば、
外部制御になってしまうと思いますよ。
検討する時間もコストに含まれていきます。

方法は多々あります。
ただ、どの方法が一番理にかなっているかどうかだと思います。

この回答へのお礼

いろいろとありがとうございます。
大変勉強になりました。上司にも思い切って言ってみます。

PID制御もある程度のパラメータまでの調整のようですね。
もしお時間があれば教えていただきたいのですが、

PIDは、

測定値のゲイン、基準などは設定できるようですが、測定値が送ってくる信号は
周波数情報に比例していないと成り立たないという認識で宜しいのでしょうか？

例えば、通常なら、目標値４－２０ｍA入力スケールで１６ｍAだとしたら、操作量（周波数）７５％
その際のフィードバック値の測定値が、０－１Vスケールへ設定して０．５Vだとすれば、５０％

この２５％を偏差として実際に動かす操作量を調整すると思いますが、仮にこの測定値からの情報が
周波数に反比例、また測定値の２乗で周波数にきいてくる信号であれば、０－１Vスケールで０．５V
入力であっても、５０％にはならないと思います。

周波数に比例していない信号でないとPID制御のフィードバックとして入力してはいけないのでしょうか？

すぐにお聞きしまして、申し訳ありません。
よかったら、教えて頂ければ幸いです。

宜しくお願いいたします。

お礼日時：2011/01/26 21:04

No.3 回答者： lumiheart 回答日時： 2011/01/23 00:16

>　（PLCは高いので。

。。）
単なる迷信、思い込みの類でしかないでしょう
設計、製作、現調、保全と
そこまで含めた総合金額で比較しましょう
PLCを使わない＝部分最適　＜通常では購買課はコッチを狙う

部分最適は必ずしも全体最適になるとは限りません
保全まで含めた全体最適を考えると多くの場合PLCが一番安価

リレー版からＰＬＣ版まで色々なパターンで検討し見積してみましょう

そもそもですが
起動指令とかインターロックとかはどーするのでしょう？
本件は既設装置の追加改造なのでしょうか？
しかもＰＬＣの無い装置の？



>汎用入力ポートの入力値をインバータ内部（若しくはオプション増設部）で演算させ演算結果を
これが可能な機種は所謂高級機のみ廉価版には標準装備されていない
オプションであったとしても実売価格で比較すると高価
（一般的にオプション機器は値引きされないかされても値引き率は低い）


>インバータには出力ポートもありますが、　 この出力はモニタ用のみなのでしょうか？
制御用にも使えます

>まったく別系統の小型モータの開度信号等で用いるといったことは可能でしょうか？　
可能です
例えば複数ローラの同期駆動には良く使われます


蛇足
>通常はパルス列の信号になっていますが、アナログメータ(指針形)
必ずしもパルス出力だけでなくアナログ０－１０Ｖの機種もあります
三菱電機Ａ７００シリーズAM端子
http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/melfansweb …
安川電機Ａ１０００シリーズAM端子
http://www.e-mechatronics.com/product/inverter/i …

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

検討中のシステムです。
PLC若しくは、マイコンボードの内作でインターロック、起動信号、演算は行う予定
でした。

しかしシステム検討の際、「マイコンボードっているの？最近のインバータはかなり
高機能なので、オプションマイコン増設、FLASHや通信でプログラム書き込みし、
起動、演算、、、等もすべてカスタム制御できるのでは、、。」って上司って聞か
たのがきっかけです。

マスタ部分がインバータと一体化しているか、していないだけかですが、可能であれば
内作やPLCよりは安くなりそうだったので、調べていました。

とりあえず、質問ではネックとなる演算部を質問しましたが、ご指摘頂いた点も検討
する必要がありますが、やはり難しいそうですね。

ちなみにですが、アナログ出力で同期駆動できますが、やはり非同期は難しいって
認識でよろしいのでしょうか？（信号の微調整までですよね？）

お時間ありましたら、またおしえてください。

お礼日時：2011/01/24 20:23

No.2 回答者： kiki_s 回答日時： 2011/01/22 23:54

機種にもよりますが、インバータには汎用の入力ポートはありません。

アナログ入力はありますので、センサ信号が0－10Vや4-20mAフルスケールであれば、
そのまま利用する事は可能です。
（入力のスケーリングも可能です）
今のインバータはPID制御も可能ですので、それなりに使えるとは思います。

インバータの出力については、モニタ用としての利用が一般ですが、
インバータ側には演算機能がありません（これも機種依存です）
ただし、パラメータで０－１００％の出力をスケーリング調整する事はできます。

ＰＬＣを使わず、センサとインバータ、またそのオプションだけでも可能ですが、
なんやかんや増やすと、ＰＬＣを入れるより高くつく事が多々あります。

センサ出力がアナログなのは仕方ないでしょうから、ＰＬＣのアナログ入力は必要ですが、
ポンプ自体の運転周波数の分解能が、それほど細かく制御しなくてもよいなら、
多段速運転の方法があります。
これなら、アナログ出力が不要で、出力ユニットがあれば制御できます。
インバータの機種に依存しますが、最大で１５段速あります。
０－６０Ｈzで１５段速なら１段当たり「４Ｈz」になります。
インバータ側のパラメータ設定が面倒ですけどね(^^;;
（私はコスト高でもアナログ制御でしますね。）

ただ、ポンプを４Ｈz運転なんて見た事も聞いた事もありませんし、意味がないでしょう。
例えば、最低を３０Ｈz、最高を６０Ｈzにすると、見かけ上の分解能は２Ｈzになります。

インバータをアナログだけで制御するには限界があります。
もちろん、不可能ではありません。

インバータの故障やトラブルなどを考えると、
外部に制御を持たせる方がメンテ性は格段に上がるはずです。
その部分だけでなく、装置全体や稼働期間なども考えて組まないと、
後々、余計な出費が掛かる可能性もありますよ。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

PID制御であれば、PLCなしでいけるということですか。
仕様書をみましたが、ほとんど標準搭載されているのですね。
勉強になりました。

またアナログでなくデジタルで多段速度調整もインバータは
出来るのですね！

でも、回答頂いたとおり、若干高くなってもアナログの方が
分解能もよいので、もう少しコスト検討を進めてみます。

お礼日時：2011/01/24 20:03

No.1 回答者： fujiyama32 回答日時： 2011/01/22 10:45

<1>センサ信号とインバータ入力信号

センサーから出力するアナログ電圧または電流の大きさはどのよう
になりますか?
インバータのやメーカや機種・シリーズ(経済形、高機能形)の違い
により、多少異なりますが、種々の対応が可能になっています。

1)センサーの出力信号が電圧の場合
通常[DC 0～10V]の電圧信号をインバータの電圧入力端子部に加えま
すと、インバータの運転周波数が[0～ 50Hz または 60Hz]を出力す
るように製作されています。

2)センサーの出力信号が電流の場合
通常[DC4～20mA]の電流信号をインバータの電流入力端子部に加えま
すと、インバータの運転周波数が[0～ 50Hzまたは 60Hz]を出力する
ように製作されています。

上記1)、2)の信号の大きさと運転周波数の関係は設定範囲があります
が、初期値を変更して設定することも可能です。

<2>インバータのモニター信号
インバータの運転周波数をモニターする出力端子がありますが、通常
は運転周波数に比例した電圧(0～10V)が出力されます。

通常はパルス列の信号になっていますが、アナログメータ(指針形)
を接続することにより運転周波数を表示することができます。
必要により0～10Vの信号を調整することも可能です。
なお、パルス列信号とステップ状の調整ですので、希望の開度信号の
大きさになるかどうかは不明です。

対応可能と思われるインバータの例として次のURLをクリックして
参考にしてください。

[FRENIC-MAGAシリーズインバータ/富士電機]
http://www.fujielectric.co.jp/products/inverter/ …

なお、会員登録が必要ですが、カタログの他、取扱説明書、
ユーザーズマニュアルなどもダウンロードすることもできます。
次のURLをクリックしてください。

[製品情報ダウンロード/富士電機]
http://www.fujielectric.co.jp/products/inverter/ …

また、開催場所に限りがありますが、実際にインバータに触れながら
インバータの各種の機能を知るセミナーも開催されています。
次のURLをクリックして参考にしてください。

[技術セミナー/富士電機]
http://www.fujielectric.co.jp/about/corporate/ev …
https://gseminar.fesys.co.jp/seminar/user/kokyaku/
http://www.fujielectric.co.jp/about/corporate/ev …

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

大変、参考になりました。
インバータ搭載の入力信号調整でPLCでおこなっている演算の置き換えになれば、
置き換えることが出来るってことだと思いますが、ちょっと難しいそうでした。
でも大変勉強になりました。

また、富士電機MEGAには、カスタマイズ入出力設定というものがあるのですね。
これを使えば、別系統のものを非同期で動かせそう（アナログを用いることは
難しいようなので、ON-OFF程度だと思いますが。）
なので、今後機会があればつかってみたいと思います。

お礼日時：2011/01/24 19:50