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變頻PID控制應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2018-10-23人氣:378


PID控制應(yīng)用 

往往需要有穩(wěn)定的壓力

、溫度
、流量
、液位或轉(zhuǎn)速
,以此作為保證產(chǎn)品質(zhì)量

 PID 控制功能。  

 PID 控制

,就是在一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)中,使被控物理量能夠迅速而準(zhǔn)確地?zé)o限接近于

 PID 控制功能是變頻器應(yīng)用技術(shù)的重要領(lǐng)域之一

,也是變頻器發(fā)揮

 PID 控制的基本理論。  

 PID 控制的實(shí)現(xiàn)  

. PID 的反饋邏輯  

甚至有類似的稱謂而含義相反的情形

。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)

所謂反饋邏輯

,是指被控物理量經(jīng)傳感器檢測(cè)到的反饋

例如中央空調(diào)系統(tǒng)中

,用回水溫度控制調(diào)節(jié)變頻器的輸

冬天制熱時(shí)

,如果回水溫度偏低
,反饋信號(hào)減小
,說明房間溫度

要求提高變頻器輸出頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速,加大熱水的流量

;而夏天制冷時(shí),如果回水溫度

反饋信號(hào)減小

,說明房間溫度過低,可以降低變頻器的輸出頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速.減少冷

由上可見

,同樣是溫度偏低
,反饋信號(hào)減小,但要求變頻器的頻率變化方向卻是

 1

。  

.打開 PID 功能  

 PID 控制功能

,首先應(yīng)將 PID 功能預(yù)置為有效
。具體方法有兩種:一是通

 CVF-G2 系列變頻器

,將參數(shù) H-48 設(shè)為 O 時(shí),

 PID 功能

;設(shè)為 1 時(shí)為普通 PID 控制;設(shè)為 2 時(shí)為恒壓供水 PID
。二是由變頻器

 CIMR-G 7A 系列變頻器,如圖 1 所示

,在多功

 Sl-S10 中任選一個(gè)

,將功能碼 H1-01 ~ H1-10( 與端子 S1-S10 相對(duì)應(yīng) ) 預(yù)

 19 ,則該端子即具有決定 PI[) 控制是否有效的功能

,該端子與公共端子 SC “ ON ”

“ OFF ”時(shí)有效。應(yīng)注意的是.大部分變頻器兼有上述兩種預(yù)置方式

,但有少數(shù)

  

 PI 控制功能

、不啟動(dòng) D 功能就能滿足

.目標(biāo)信號(hào)與反饋信號(hào)  

 PID 功能電路將反饋信

并根據(jù)比較結(jié)果來實(shí)時(shí)地調(diào)整輸出頻率和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所

 PID 控制至少需要兩種控制信號(hào):目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)

。這里所說的目標(biāo)信

亦稱目標(biāo)值或給定值;而該物理量通過傳感器測(cè)

 PID 控制的功能示意圖

 2

。圖中有一個(gè) PID 開關(guān)
。可通過變頻器的功能參數(shù)設(shè)置使 PID 功能有效或無效
。 

功能有效時(shí)

,由 PID 電路決定運(yùn)行頻率; PID 功能無效時(shí)
,由頻率設(shè)定信號(hào)決定運(yùn)

 PID 開關(guān)

、動(dòng)作選擇開關(guān)和反饋信號(hào)切換開關(guān)均由功能參數(shù)的設(shè)置決定其工作狀

  

.目標(biāo)值給定  

 ( 目標(biāo)信號(hào) ) 的命令信息傳送給變頻器,各種變頻器選擇了不同的方法

,而

 PID 功能有效時(shí)

,其開

 2 中的安川 CIMR-G 7A 與富士 

變頻器。二是通道選擇法

,如表 2 中的康沃 CVF-G2
、森蘭 SB12 和普傳 P17000 系

  

接著要確定目標(biāo)值的大小

。由于目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)通常

難以進(jìn)行直接比較,所以

,大多數(shù)變頻器的目標(biāo)信號(hào)都用傳感器量程的

 1 . 2MPa

,壓力傳感器的量程為 

,則與 1 . 2MPa 對(duì)應(yīng)的百分?jǐn)?shù)為 60 %
,目標(biāo)值就是 60 %
。而有的變頻器的參

有與傳感器量程上下限值對(duì)應(yīng)的參數(shù),例如富士 P11S 變頻器

,將參數(shù) E40( 顯

 A) 設(shè)為 2

,即壓力傳感器的量程上限 2MPa :參數(shù) E41( 顯示系數(shù) B) 設(shè)為 0 ,

 0

,則目標(biāo)值為 1 . 2 。即壓力穩(wěn)定值為 1 . 2 MPa
。目標(biāo)值即是預(yù)期

  

.反饋信號(hào)的連接  

在這些輸入端子中

,如果已經(jīng)確定一個(gè)為目標(biāo)信號(hào)

則其他輸入端子均可作為反饋信號(hào)的輸入端?div id="4qifd00" class="flower right">

?赏ㄟ^相應(yīng)的功能參數(shù)碼選擇其

 3

。  

. P 、 I

、 D 參數(shù)的預(yù)置與調(diào)整  

比例增益 P  

 PID 功能是利用目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)的差值來調(diào)節(jié)輸出頻率的

,一方面,我們希

即差值很小

,從而滿足調(diào)節(jié)的精度:另一方面
,我們又希

以保證調(diào)節(jié)的靈敏度。解決這一矛盾的方法就是事先將差值信

 P 就是用來設(shè)置差值信號(hào)的放大系數(shù)的

。任何一種變頻器的參數(shù) P 

 P 可按中間偏大值預(yù)置.或者暫時(shí)默

  

積分時(shí)間  

 P 越大,調(diào)節(jié)靈敏度越高

,但由于傳動(dòng)系統(tǒng)和控制電路都有慣性
,調(diào)

,然后反過來調(diào)整

,再次超調(diào),形成振蕩

 I

,其效果是,使經(jīng)過比例增益 P 放大后的差值信號(hào)在積分時(shí)間內(nèi)逐漸

 ( 或減小 )

,從而減緩其變化速度
,防止振蕩。但積分時(shí)間 I 太長(zhǎng)
,又會(huì)當(dāng)反饋信號(hào)

 I 的取值與拖動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān):拖

積分時(shí)間應(yīng)短些

;拖動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)較大時(shí),積分時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)些
。  

微分時(shí)間 D  

 D 是根據(jù)差值信號(hào)變化的速率

,提前給出一個(gè)相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作,從而縮短了調(diào)節(jié)

克服因積分時(shí)間過長(zhǎng)而使恢復(fù)滯后的缺陷

。 D 的取值也與拖動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān):

 微分

  

、 I
、 D 參數(shù)的調(diào)整原則  

、 I 、 D 參數(shù)的預(yù)置是相輔相成的
,運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行如下細(xì)調(diào):被控物

 I

,如仍有振蕩
,可適當(dāng)減小比例增益 P
。被

 P ,如果恢復(fù)仍較緩慢

,可適當(dāng)減小

 I

,還可加大微分時(shí)間 D 。  

 PlD 應(yīng)用實(shí)例  

.項(xiàng)目描述  

 C : SBG 型變頻器

,利用其 PID 功能對(duì)某辦公樓中央空調(diào)的冷凍水循環(huán)系統(tǒng) 

 PID 

 PID 功能。  

如果冷凍主機(jī)的出水溫度比較穩(wěn)定

,只要測(cè)量系統(tǒng)的回水溫度
,利用變頻

 PID 功能.即可實(shí)現(xiàn)與恒溫差控制相同的控制效果。本實(shí)例選用的是這種方案

,應(yīng)用

.應(yīng)用電路  

 3

。圖中的變頻器為?  



 CSB 型

,規(guī)袼為 30kW
,其參數(shù)設(shè)置見表 4 。設(shè)置時(shí)首先通過 P126( 見表 4) 使所有

這樣做的好處是

,盡管該變頻器的參數(shù)有一百多個(gè)
,但有相當(dāng)一部分在本

 默認(rèn)使用出廠值。這使得參數(shù)設(shè)置變

 P98 的設(shè)置 ( 見表 4) 使. PID 功能有效

,反饋邏輯為正動(dòng)作。創(chuàng)世

即 PID / FBl 和 GND 端子 ( 見圖 3)

,由參數(shù) P99 

 0 ~ 5V

。目標(biāo)信號(hào)由參數(shù). P03 設(shè)定,由于參數(shù) P103 和 P104 

所以這里可設(shè)定回水期望的溫度絕對(duì)值

,具體數(shù)值

 5 -10 ℃ ,根據(jù)空調(diào)房間的降溫要求確定

。  

 P16 和 P105 進(jìn)行了設(shè)置。變頻器的其

 4 中沒有列出

,默認(rèn)使用出廠值
。  

門恩萊公司的 XST 型自動(dòng)化儀表,將儀表的溫度測(cè)量范圍設(shè)置為 0 ~ 

,相應(yīng)的輸出信號(hào)為 0-5V
,即溫度為 100 ℃ 時(shí)輸出 5V 電壓信號(hào)
, 0 ℃ 時(shí)輸

 0V 電壓信號(hào)

,這與參數(shù) P99 設(shè)定的反饋信號(hào)選擇相吻合。這個(gè)測(cè)溫輸出信號(hào)就是對(duì)變

.應(yīng)用效果變頻器與空調(diào)系統(tǒng)安裝完成后

,投入正式運(yùn)行
,獲得節(jié)約 30 %電能與房間溫

  


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