变频器的使用已经经历了半个多世纪，其主要优点是降低了电能的消耗。随着工业4.0的发展，它摇身成为这场工业革命中的“黑科技”。其作用从纯功率处理器件转变为了自动化系统的智能元件，并且能够用作智能传感器，成为实施工况监测时的一种自然选择。

变频器是如何摇身一变成为工业应用中的“黑科技”呢？接下来小丹为大家介绍其作为智能元件在水行业应用中的出色表现。

强大的控制功能，不断优化水行业应用

作为功率电气转换的变频器已经使用了半个多世纪。在今天，超过20%的电机都采用变频器进行驱动，这是因为一方面能够降低能源的消耗；另一方面，其在水行业应用中的工艺控制（保持恒定的水压，从而避免高压引起的泄漏）、避免水锤和优化水井开采等领域都有着优越的表现。

变频器在被引入微处理器进行控制以来，它在原有的功率处理功能外还增添了其他功能。例如，水行业应用中能够控制泵的运行，还可以进行多泵控制，以及绕过某些频率以避免共振。在工业应用中，变频器还集成了运动控制，正在接管越来越多的PLC功能。

具有信息和互联功能的工业4.0让变频器在这些附加功能的基础上又有了新的飞跃。所以我们开始将其用作智能和网络传感器。

电机和变频器系统中的工业4.0

工业4.0是一个通用术语，也可以理解为是第四次工业革命，它的特征是万物互联，继前三次工业革命（第一次工业革命 – 机械化，第二次工业革命 – 电气化，第三次工业革命 – 自动化）

我们可以将其定义为：“利用整个价值链中所有的数字化可能性，实现人、设备和系统的智能互联”。

这种趋势为电机系统带来从所谓的“自动化金字塔”向互联系统迁移的影响，（参见图1左）意味着系统的各个部分相互连接，如电机、变频器、传感器和控制器等，并且它们和云端相连，在云端中进行存储、处理、分析数据和制定决策。



“自动化金字塔”向互联系统迁移的这个过程也让变频器拥有成为“传感器”的强大能力。除此之外，变频器要发挥传感器的强大功能还需要收集更多的信息数据。

变频器成为工况监测的智能传感器

在变频器应用中，内置微处理器和总线通讯选项，除了可以结合电流和电压传感器外，还可以连接更多传感器（如振动和压力传感器）。这也为其开辟了新的应用机会。因此，变频器可以用作工况监测智能传感器（图2）。这些信息数据能够为使用者提供各种应用，例如系统优化、能效优化和基于工况的维护。

在工业4.0互联互通的特点下变频器进行了“智能升级”，增加了集成运动控制、传感器等强大功能。这些新功能也让其成为工况监测的智能传感器，为水行业应用中的工况监测和系统维护带来新的解决策略。