變頻器內(nèi)藏PID功能在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、變頻器內(nèi)藏pid功能在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用1弓言交流變頻調(diào)調(diào)速技術(shù)以其卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果以及在國民登洗領(lǐng)域 的廣泛適用性，已被公認(rèn)為是一種最有前途的調(diào)速方式。在能源日益緊張的今天, 變頻器作為交流調(diào)速的一種主要手段，在工業(yè)生產(chǎn)中取得越來越廣泛的應(yīng)用。本 文介紹的閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng)采用三墾samco-vmo5型變頻器實現(xiàn)，詳細(xì)敘述了其 實現(xiàn)閉環(huán)控制的內(nèi)藏p1d功能主要參數(shù)設(shè)置及閉環(huán)調(diào)試方法。2閉環(huán)供水系統(tǒng)的原理該閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用于工廠的生產(chǎn)用水，其口的是向車間提供連續(xù)的水壓穩(wěn)定的水。 圖1是供水系統(tǒng)框圖。它主要由變頻控制箱、超壓排流閥、液位傳感控制器、壓 力傳感器等組成。系 統(tǒng)屮，1#泵為

2、恒速泵，2#泵為變頻調(diào)速泵。正常工作時，由1#泵抽取河水， 經(jīng)凈化后直接供生產(chǎn)車間，由于1#水泵供水量總大于車間用水量，因此設(shè)置了 超 壓排流閥，當(dāng)管道水壓超過設(shè)定水壓時，排流閥開始工作，多余的凈化水被 排到水池中，當(dāng)水池水位到達(dá)水位上限時，系統(tǒng)控制1#泵停機(jī)，同吋啟動2#泵, 由變 頻器控制2#泵向車間供水，當(dāng)水池水位下降到水位下限時，2#泵停止工作, 1#泵啟動運行，如此循環(huán)。圖1閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng)框圖3變頻器閉環(huán)控制變頻器用于2#泵的控制，即在抽取水池水時，根據(jù)用水管網(wǎng)壓力的變化，通過 變頻器實現(xiàn)口動跟蹤來調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持用水管網(wǎng)壓力穩(wěn)定。三星通 用變頻器samco-vmo5為用戶

3、實現(xiàn)閉環(huán)控制捉供了內(nèi)藏的p1d功能，它能將外部 變送器輸入的模擬信號（420ma、05v、010v）反饋輸入到變頻器，并取得與變 頻器設(shè)定頻率指令之間的偏差，進(jìn)行p（比例）、1（積分）、d（微分）控制，從而使 負(fù)載一側(cè)的動作跟隨指令值的變化而改變。3. 1硬件原理閉環(huán)控制的碩件原理如圖2所示。壓力傳感變送器將管網(wǎng)水壓信號轉(zhuǎn)變成 420ma電流信號作為反饋輸入到變頻器的irf/vrf2端子，外部壓力設(shè)定器將指 定的壓力（0l. ompa）轉(zhuǎn)變?yōu)?10v電壓信號輸入到變頻器vrf1端子。變頻器根 據(jù)給定值與反饋值的偏差量進(jìn)行ptd控制，輸出頻率控制屯機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使系 統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，管網(wǎng)水

4、壓保持恒定。3.2閉環(huán)控制的相關(guān)功能代碼與參數(shù)m設(shè)定值0-1w外韶玨力 設(shè)定熬加減速 斜率ie力傳啦 變送科1-2qna壓力 信號irf smico-v«05 i- - pid!$制一圖2閉環(huán)控制的硬件原理圖變頻器的功能參數(shù)很多，這里只介紹與p1d閉環(huán)控制相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，需要說明 的是samco-vmo5型變頻器內(nèi)部pid控制采樣周期ts為10ms。cd071二3內(nèi)藏pid控制模式cd 120=5反饋信號為420ma電流輸入 cd002=3給定信號為010v電壓輸入cdl22=0. 00100. 00 pid 控制比例增益cdl23=0. 00100. 00 pid 控制積分增益cd

5、l24二0. 00100. 00 pid 控制微分增益cdl25二廣500反饋輸入濾波時間常數(shù)3. 3設(shè)定值和反饋值的頻率變換在利用外部模擬信號作為設(shè)定值或反饋值時，輸入模擬信號最小值（0v或4ma） 時頻率（偏置頻率）和最大值（5v或10v或20 ma時的頻率（增益頻率）須根據(jù)其f-v 特性（或f-i特性）來設(shè)定。（1）設(shè)定值的頻率變換外部壓力設(shè)定器將壓力01omp變換成電壓信號（t10v輸入到變頻器vrf1端了, 其f-v特性如圖3。因此：偏置頻率cd054二0. 0hz增益頻率cd055二50. 0hz（2）反饋量的頻率變換壓力傳感器將管網(wǎng)壓力01omp變換成電流信號420ma輸入到變頻

6、器irf/vrf2 端子，其f-i特性如圖4。因此：偏置頻率cd062=-12. 5hz增益頻率cd063=50. 0hz頻率丿50hz/0hz/0v1ov碩1 j n圖3設(shè)定值的頻率變換特性圖4反饋的頻率變換特性3. 4閉環(huán)調(diào)試步驟與方法首先，將變頻器設(shè)在開環(huán)運行模式，檢測壓力傳感變送器反饋信號是否正常; 根據(jù)傳感變送器的p-i特性和變頻器的f-i特性求出反饋量的偏置頻率cd062 和增益頻率cd063;根據(jù)外部壓力設(shè)定器的p-v特性和變頻器的f-v特性，求出設(shè)定值的偏置頻 率cdo54和增益頻率cdo55;設(shè)置負(fù)載電機(jī)可驅(qū)動的最高頻率cd007和最低頻率cd008,本系統(tǒng)中設(shè)置 cd007

7、=50hz, cd008=15hz;設(shè)置cd071=3為內(nèi)置p1d控制模式；增加cdl22單元的比例增益直至系統(tǒng)開始振蕩，然后取振蕩時的增益的1/2 來設(shè)定；増加cdl23單元的積分増益直至系統(tǒng)開始振蕩，然后取振蕩時的増益的1/2 來設(shè)定；微分增益在以壓力、流量為對象的控制系統(tǒng)中，由于滯后不大，一般設(shè)置為 0;濾波時間常數(shù)cdl25單元的值根據(jù)實際情況來調(diào)整，以消除信號傳輸過程中 的十?dāng)_。4故障處理4. 1變頻器故障無論是從兀余設(shè)計原則還是從系統(tǒng)實際應(yīng)用環(huán)境考慮，在變頻器發(fā)牛故障時都要 求不間斷供水。在本系統(tǒng)中，當(dāng)變頻器突然發(fā)生故障，變頻自動運行系統(tǒng)自動停水并報警，然后 2#泵進(jìn)入工頻運行，當(dāng)

8、然工頻運行時，管網(wǎng)壓力不能門動控制，只能作為短時應(yīng) 急工作方式。4.2水位檢測故障水池的水位信號采用浮子式液位控制器檢測，為防止液位控制器失靈，對水池低 水位采用雙下限兩路觸點控制，當(dāng)?shù)谝粋€水位下限觸點故障吋，變頻器系統(tǒng)設(shè)冇 止常停機(jī)，待水位達(dá)到第二個卜限（比第一下限水位略低），系統(tǒng)發(fā)出報警信號， 同時停止2#變頻泵，啟動1#工頻泵。5 結(jié)束語在供水系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速運行方式，可根據(jù)用戶實際用水量的變化自動調(diào)節(jié)水 泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持壓力穩(wěn)定，實現(xiàn)恒壓供水，并ii能節(jié)約能源，延長設(shè)備使用 壽命，減輕工人勞動強(qiáng)度。三墾通用變頻器samco-vmo5型及samco-i型為用戶提供的p1d控制功能，其硬 件輸入端了設(shè)置靈活，適用于各種傳感器。軟件參數(shù)設(shè)置方便，且提供了反饋量 的數(shù)字濾波功能，適合于溫度、壓力或流量為控制對象的閉環(huán)系統(tǒng)中。目前，該系統(tǒng)已投入運行使用，性能穩(wěn)定可