變頻器內(nèi)置PID功能

變頻器內(nèi)置變頻器內(nèi)置PID功能#/122.3.2PID的調(diào)節(jié)原理問(wèn)題的提出恒壓供水過(guò)程存在著一個(gè)矛盾：一方面，我們要求水管的實(shí)際壓力(其大小及XF成正比)應(yīng)無(wú)限接近于目標(biāo)壓力(其大小及XT成正比)，即要求XD=|XT-XF|-0；另一方面，變頻器的輸出頻率/X又是由XT和XF相減的結(jié)果來(lái)決定的。所以，如果把(XT-XF)直接作為給定信號(hào)XG,系統(tǒng)將無(wú)法工作。比例增益環(huán)節(jié)(P) 解決上述矛盾的方法是：將|XT-XF|進(jìn)行放大后再作為頻率給定信號(hào)：XG=KP(XT-XF)式(1)中，KP為放大倍數(shù)，即比例增益。上述關(guān)系如圖4所示。由于XG是(XT-XF)成正比放大的結(jié)果，故稱為比例放大環(huán)節(jié)。另一方面，XG又是使變頻器輸出某一頻率/X所必須的信號(hào)。顯然，KP越大，則(XT-XF)二越小，XF越接近于XT。p' /G圖4比例放大前后各量間的關(guān)系框圖(a) 輸出及輸入的比例關(guān)系 (b) 比例帶的概念圖5 比例及比例帶這里，XF只能是無(wú)限接近于XT,卻不能等于XT,即XF和XT之間總會(huì)有一個(gè)差值，稱為靜差，用￡表示。該值應(yīng)該越小越好。顯然，比例增益KP越大，￡越小。在專用PID調(diào)節(jié)器中，比例增益的大小常常是通過(guò)“比例帶”來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。比例帶就是按比例放大的區(qū)域，用P表示(等于KP的倒數(shù))，如圖5所示。P越小，相當(dāng)于KP越大。但在幾乎所有變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)功能中，都是直接預(yù)置KP的。比例增益環(huán)節(jié)的引入,減小了系統(tǒng)穩(wěn)定后的靜差

示。于是又出現(xiàn)了新的矛盾：為了減小靜差￡，應(yīng)盡量增大比例增益KP,但由于系統(tǒng)有慣性，KP過(guò)大容易引起被控量(壓力)忽大忽小，形成振蕩，如圖6(b)所示。(a)調(diào)振蕩現(xiàn)象(c)PI調(diào)節(jié)(d)PID調(diào)節(jié)(a)調(diào)振蕩現(xiàn)象(c)PI調(diào)節(jié)(d)PID調(diào)節(jié)(b)圖6P、I、D的綜合作用示意圖③積分環(huán)節(jié)(I) 引入積分環(huán)節(jié)的目的：使給定信號(hào)XG的變化及乘積KP(XT-XF)對(duì)時(shí)間的積分成正比。即盡管KP(XT-XF)一下子增大(或減小)了許多，但XG只能在“積分時(shí)間”內(nèi)逐漸地增大(或減小)，從而減緩了乂6的變化速度，防止了振蕩。積分時(shí)間越長(zhǎng)，XG的變化越慢；只要偏差不消除(XT-XFW0),積分就不停止，從而有效地消除靜差，如圖6（c）所示。但積分時(shí)間太長(zhǎng)，又會(huì)發(fā)生當(dāng)被控量（壓力）急劇變化時(shí)難以迅速恢復(fù)的情況。④微分環(huán)節(jié)（D）其作用是：可根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)，提前給出較大的調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，克服了因積分時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而使恢復(fù)滯后的缺點(diǎn)，如圖6（d）所示。在供水系統(tǒng)中，當(dāng)對(duì)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間的要求并不嚴(yán)格時(shí)，通常用PI調(diào)節(jié)。3.內(nèi)置PID及變頻器功能的預(yù)置PID功能的預(yù)置⑴預(yù)置PID功能預(yù)置的內(nèi)容是：變頻器的PID功能是否有效。當(dāng)變頻器的PID調(diào)節(jié)功能有效后，其升、降速過(guò)程將完全取決于由P、I、D數(shù)據(jù)所決定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，而原來(lái)預(yù)置的“升速時(shí)間”和“降速時(shí)間”將不再起作用。⑵目標(biāo)值XT的預(yù)置PID調(diào)節(jié)的根本依據(jù)是反饋量XF及目標(biāo)值XT之間進(jìn)行比較的結(jié)果。因此，準(zhǔn)確地預(yù)置目標(biāo)值XT是十分重要的。主要有以下兩種方法：①面板輸入式只需通過(guò)鍵盤輸入目標(biāo)值XT。其確定方法通常是：目標(biāo)壓力及傳感器量程之比的百分?jǐn)?shù)。例如，某供水系統(tǒng)要求的壓力（目標(biāo)壓力）為2MPa，所用壓力表的量程是0?5MPa時(shí)，則目標(biāo)值為40%。②外接給定式由外接電位器進(jìn)行預(yù)置，但顯示屏上仍顯示目標(biāo)值的百分?jǐn)?shù)。在此例中選用第一種方法，此法易懂、操作簡(jiǎn)單、直觀。結(jié)合ABB變頻說(shuō)明書PID參數(shù)設(shè)置如表一所示,其實(shí)際設(shè)定值應(yīng)根據(jù)工藝要求以實(shí)際為依據(jù)。表一：?jiǎn)?dòng)數(shù)據(jù)設(shè)定9901語(yǔ)言選擇1（中文）9902宏設(shè)置6（PID控制宏）9905電機(jī)額定電壓380V

9906電機(jī)額定電流要及實(shí)際相符9907電機(jī)額定頻率要及實(shí)際相符9908電機(jī)額定轉(zhuǎn)速要及實(shí)際相符9909電機(jī)額定功率要及實(shí)際相符表二：過(guò)程PID設(shè)置參數(shù)代碼內(nèi)容設(shè)定參數(shù)代碼4006單位11(mA)4007顯示格式14010給定值選擇19（內(nèi)部給定）4011內(nèi)部給定值恒壓目標(biāo)值4018實(shí)際值1下限0%PID調(diào)節(jié)的運(yùn)行特點(diǎn)當(dāng)變頻器按P、I、D調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)行時(shí)，需要注意以下兩點(diǎn)：①變頻器的輸出頻率（/X）只根據(jù)實(shí)際壓力儀力及目標(biāo)壓力（XT）比較的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，所以，頻率的大小及被控量之間并無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系；②變頻器的輸出頻率（/X）始終處于調(diào)整狀態(tài)，因此，其數(shù)值常不穩(wěn)定。3.3變頻器參數(shù)預(yù)置對(duì)變頻器參數(shù)的預(yù)置，首先要把調(diào)速對(duì)象泵銘牌上的基本參數(shù)（如電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)速等）對(duì)照選用變頻器的參數(shù)表輸入到變頻器中去，其次要對(duì)模擬輸入進(jìn)行設(shè)置，模擬量有0-20mA的，有4-20mA的，以實(shí)際為準(zhǔn)。以ABB變頻ACS510系列為例，參數(shù)見下表：表三： 給定選擇設(shè)定1102外部控制選擇21103給定值1選擇11104給定值1下限0Hz/0rpm

1105給定值1上限50Hz/額定轉(zhuǎn)速rpm1106給定值2選擇19（內(nèi)部PID給定）1107給定值2下限20%1108給定值2上限100%表四：模擬輸入設(shè)定1301AI1下限0%1302AI1上限100%1304AI2下限20%1305AI2上限100%表五：限幅設(shè)定2001最小轉(zhuǎn)速02002最大轉(zhuǎn)速電機(jī)額定轉(zhuǎn)速2003最大電流1.5In暫停（睡眠及蘇醒）功能在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中有時(shí)用水量會(huì)很小甚至用水量為零，使變頻器一直處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)既浪費(fèi)了能源也對(duì)設(shè)備會(huì)造成一定程度的壽命損失，因此在這種情況下需要讓變頻器休眠，直到壓力下降到一定程度時(shí)才允許變頻啟動(dòng)。①睡眠功能當(dāng)變頻器的工作頻率已經(jīng)降至下限頻率，而壓力仍偏高時(shí)，水泵應(yīng)暫停工作（使變頻器處于睡眠狀態(tài)）。以ABB的ACS510系列變頻器為例，當(dāng)壓力傳感器的量程為1MPa，而所要求的供水壓力為