項目3 變頻器常用控制電路2016.7

2024/4/22項目3

變頻器常用控制電路

任務3.1變頻器正反轉控制電路任務3.2變頻器同步運行控制電路任務3.3變頻器PID控制電路教學內容2024/4/22學習目標1．熟練掌握變頻器常用控制電路的接線方法及工作原理。2．掌握變頻器升降速端子的參數(shù)設置。3．能運用變頻器的升降速功能實現(xiàn)變頻器同步運行。4．了解PID控制原理。

5．掌握變頻器PID控制時的接線方法和參數(shù)設置方法。2024/4/222024/4/22任務3.1變頻器正反轉控制電路任務導入

如圖3-1所示是一個帶式傳送帶變頻控制系統(tǒng)，變頻器通過交流電動機拖動傳送帶運行，要求按下正轉啟動按鈕，傳送帶正轉運行，按下反轉啟動按鈕，傳送帶反轉運行，按下停止按鈕，傳送帶停止運行。圖3-1傳送帶變頻控制系統(tǒng)組成相關知識一、變頻器的外接主電路變頻器內部具有電子熱保護功能，故在只接一臺電動機的情況下，可不必接熱繼電器

外部接線及說明外接能耗制動電阻直流電抗器高頻噪聲濾波器（鐵氧體磁環(huán)）交流接觸器

交流電抗器（隔離變壓器）斷路器電源U、V、W操作面板快速切斷變頻器，防止變頻器極其電路故障導致電源短路在變頻器故障時切斷電源，并防止掉電及故障后的再啟動改善輸入功率因數(shù)，減小高次諧波的影響，并抑制浪涌電流改善功率因數(shù)，抑制尖峰電流用于大慣量負載、頻繁啟制動及正反轉的場合變頻器減小變頻器產生的高頻干擾信號●熱繼電器：變頻器內置的熱敏元件是作為過負載保護之用的。

對于缺相保護，請使用帶缺相保護的熱繼電器。注意變頻器電源側需要接入電抗器交流電抗器直流電抗器

（1）交流電抗器除了可以將功率因數(shù)提高至（0.75~0.85）外，還具有削弱浪涌電流和電源電壓不平衡的影響。（2）配接直流電抗器，功率因數(shù)可提高至0.9以上。變頻器輸出端需要接入電抗器的場合a）電動機與變頻器距離遠b）小變頻器帶輕載大電動機

在輕載大電動機配用小容量變頻器的情況下，如電動機的容量為90kW，實際運行的功率只有45kW，配用的變頻器的功率為55kW。因為大電動機的等效阻抗相對較小，故電流的峰值較大，可能會損壞變頻器，接入輸出電抗器后，可以消減輸出電流的峰值，從而保護了變頻器。當變頻器與電動機距離較遠時，傳輸線路中的分布電容和電感的作用變得強烈，可能會出現(xiàn)電動機側電壓升高，電動機振動等。使用電抗器后可降低電動機的噪音，延長電機的絕緣壽命?！鼋泳€時的注意點

●變頻器的輸出端請勿安裝進相電容器或浪涌吸收器?！襁@會導致變頻器發(fā)生故障或使電容器等受損，如果已經接上了，請拆除。注意電容器電流【理由】變頻器的輸出電壓波形是高電壓脈沖波形，所以在進相電容器充/放電中會產生過電流！變頻器電機輸出電壓波形故障變頻器運行中５０Ｈｚ電磁接觸器（或斷路器）ＯＮ?ＯＦＦ產生的沖擊電流是電機額定電流的6倍以上如果輸出側安裝了電磁接觸器（或斷路器），在變頻器運行中進行ON／OFF操作，會產生很大的沖擊電流，導致變頻器損壞。?電機的啟動和停止應使用變頻器的運行信號來進行不可！2024/4/22二、變頻器啟?？刂齐娐方佑|器KM控制變頻器接通和斷開電源KA控制變頻器啟動和停止順序啟動觸點逆序停止觸點變頻器發(fā)生故障報警時，切斷電源變頻器電源側接接觸器的原因①變頻器的保護功能動作時可以通過接觸器迅速切斷電源。②變頻器在剛接通電源的瞬間，充電電流是很大的，會構成對電網(wǎng)的干擾。因此，應將變頻器接通電源的次數(shù)減少到最少程度。③通過接觸器KM切斷電源時，變頻器已經不工作了，變頻器立即停止輸出，電動機將處于自由制動狀態(tài)，不能按預置的減速時間來停機。因此不允許運行中的變頻器突然斷電。2024/4/22任務實施【訓練工具、材料和設備】西門子MM440變頻器1臺《西門子MM440通用變頻器使用手冊》通用電工工具一套三相異步電動機1臺電位器按鈕接觸器2024/4/221．硬件電路變頻器上電變頻器正轉變頻器反轉接觸器KM控制變頻器接通和斷開電源KA1和KA2控制變頻器正反轉變頻器發(fā)生故障報警時，切斷電源SB控制變頻器復位2024/4/222．參數(shù)設置參

數(shù)

號參數(shù)名稱出廠值設定值說

明P0003=1，設用戶訪問級為標準級，P0004=7，命令和數(shù)字I/OP0700[0]選擇命令給定源（啟動/停止）22命令源選擇由端子排輸入P0003=2，設用戶訪問級為擴展級，P0004=7，命令和數(shù)字I/OP0701[0]設置端子511ON接通正轉，OFF停止P0702[0]設置端子6122ON接通反轉，OFF停止P0703[0]設置端子799故障確認P0731[0]選擇數(shù)字輸出1的功能52.352.3將數(shù)字輸出1設置為變頻器故障P0003=3，設用戶訪問級為專家級，P0004=7，命令和數(shù)字I/OP0748數(shù)字輸出反相01P0748=1時，變頻器上電，數(shù)字輸出1的繼電器不得電，一旦變頻器故障時，數(shù)字輸出1的繼電器得電，其常閉觸點18、20斷開，切斷變頻器的電源P0003=1，用戶訪問級為標準級，P0004=10，設定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P1000[0]設置頻率給定源22選擇AIN1給定頻率*P1080[0]下限頻率00電動機的最小運行頻率（0Hz）*P1082[0]上限頻率5050電動機的最大運行頻率（50Hz）*P1120[0]加速時間105斜坡上升時間（5s）*P1121[0]減速時間105斜坡下降時間（5s）P0003=2，用戶訪問級為標準級，P0004=8，模擬I/OP0756[0]設置ADC1的類型00AIN1通道選擇0～10V電壓輸入，同時將I/O板上的DIP1開關置于OFF位置P0757[0]標定ADC1的x1值00設定AIN1通道給定電壓的最小值0VP0758[0]標定ADC1的y1值0.00.0設定AIN1通道給定頻率的最小值0Hz對應的百分比0%P0759[0]標定ADC1的x2值1010設定AIN1通道給定電壓的最大值10VP0760[0]標定ADC1的y2值100.0100.0設定AIN1通道給定頻率的最大值50Hz對應的百分比100%P0761[0]死區(qū)寬度00標定ADC死區(qū)寬度P0003=2，用戶訪問級為標準級。P0004=20，通信P2000[0]基準頻率50.0050.00基準頻率設為50Hz2024/4/223．運行操作（1）按下按鈕SB1，接觸器KM得電并自鎖，其3對主觸點閉合，變頻器上電；按下按鈕SB3，中間繼電器KA1得電并自鎖，KA1的常開觸點閉合，將端子5接通，變頻器正轉運行，此時調節(jié)電位器RP，就可以調節(jié)變頻器的速度。按下按鈕SB4，KA1失電，5端子斷開，變頻器停止運行。（2）按下按鈕SB1，接觸器KM得電并自鎖，其三對主觸點閉合，變頻器上電；按下按鈕SB5，中間繼電器KA2得電并自鎖，KA2的常開觸點閉合，將端子6接通，變頻器反轉運行，此時調節(jié)電位器RP，就可以調節(jié)變頻器的速度。按下按鈕SB4，KA2失電，6端子斷開，變頻器停止運行。（3）在KA1和KA2線圈電路中串入KM的常開觸點，是為了實現(xiàn)正轉與反轉運行只有在接觸器KM已經動作、變頻器已經通電的狀態(tài)下才能進行。（4）在SB2按鈕兩端并聯(lián)繼電器KA1、KA2的常開觸點用以防止電動機在運行狀態(tài)下通過KM直接停機。

變頻器安裝時為了防止電磁干擾、提高功率因數(shù)以及電動機的制動等，要選用一些選配件（又稱為選件），這些選配件由廠家另外供應。右圖是變頻器安裝時的連接圖，圖中各選件可根據(jù)需要選用。知識拓展1．低壓斷路器QF

（1）主要作用。一是隔離作用；二是保護作用，當變頻器的輸入側發(fā)生短路或電源電壓過低等故障時，進行過電流及欠電壓保護。

（2）選用原則。由于以下原因：①變頻器在剛接通電源的瞬間，對電容器的充電電流可高達額定電流的2～3倍；②變頻器的進線電流是脈沖電流，其峰值?？赡艹^額定電流；③變頻器允許的過載能力為150%、1min。所以，為了避免誤動作，低壓斷路器的額定電流

斷路器：ＩQN≥（1.3～1.4）ＩN式中，IN為變頻器的額定電流

在工頻和變頻切換控制電路中，斷路器應按電動機在工頻下的啟動電流來進行選擇

IQN≥2.5IMN2．接觸器KM（1）主要作用。①可通過按鈕方便地控制變頻器的通電與斷電。②變頻器發(fā)生故障時，可自動切斷電源，并防止掉電及故障后的再啟動。請不要用接觸器啟動和停止變頻器，這樣將降低變頻器的壽命。（2）選擇原則。由于接觸器自身并無保護功能，不存在誤動作的問題，故選擇原則是主觸點的額定電流IKN≥IN。注意輸入側KM1：ＩKM≥ＩN輸出側

KM2：ＩKM≥1.5ＩMN3．制動電阻一般每個變頻器制造廠家都會為變頻器提供合適的制動單元，稱為獨立選件單元。西門子MM440變頻器的制動電阻需要接在B+和B?端子之間，如圖

3-6

所示。制動電阻的過熱保護是通過熱敏開關（隨制動電阻一起供貨）來實現(xiàn)的，這一開關的觸頭與接觸器的線圈串聯(lián)連接，如圖3-6所示。2024/4/22（1）安裝。制動電阻必須垂直安裝并緊固在隔熱的面板上。其上部、下部必須留有至少100mm的間隙，制動電阻的兩側不應妨礙冷卻空氣的流通。（2）制動電阻的保護。制動電阻在變頻器工作過程中會發(fā)熱，為了防止制動電阻過熱，如圖3-6所示，變頻器的電源電壓要經過接觸器接入，一旦制動電阻過熱，接觸器將在熱敏開關的作用下斷開變頻器的供電電源。在制動電阻的溫度降低以后熱敏開關的觸頭將重新閉合。（3）制動電阻的選型。西門子MM440變頻器制動電阻可按表3-2選擇，表3-2中只列出了幾個型號，更多型號請參考西門子變頻器使用手冊。制動電阻變頻器的外形尺寸變頻器的額定電壓（V）變頻器的額定功能（kW）電阻阻值（Ω）+/?10%4BC05-0AA0A2300.751804BD11-0AA0A4001.53904BD12-0BA0B4004.0160表3-2 制動電阻選型表（部分）2024/4/22任務3.2變頻器的同步運行控制電路任務導入

在紡織、印染以及造紙機械中，根據(jù)生產工藝的需要，往往劃分成許多個加工單元，每個單元都有各自獨立的拖動系統(tǒng)，如圖3-7所示，如果后面單元的線速度低于前面，將導致被加工物的堆積；反之，如果后面單元的線速度高于前面，將導致被加工物的撕裂。因此，要求各單元的運行速度能夠步調一致，即實現(xiàn)同步運行。（1）統(tǒng)調（2）微調（3）單獨調試2024/4/22相關知識一、模擬電壓輸入端子控制的同步運行1．運行要求（1）3臺變頻器的電源通過接觸器KM由控制電路控制。（2）按下SB1的上電按鈕，接觸器KM得電并自鎖，接觸器的3對主觸點閉合，保證變頻器持續(xù)通電。

（3）按下SB3的運行按鈕，中間繼電器KA得電并自鎖，其常開觸點閉合，3臺變頻器上的5端子閉合，保證變頻器連續(xù)運行，且運行過程中變頻器不能斷電。

（4）SB4停止按鈕只用于停止變頻器的運行，而不能切斷變頻器的電源。

（5）任何一個變頻器故障報警時都要切斷控制電路，從而切斷變頻器的電源。2024/4/222．電路的設計接觸器KM控制3變頻器通電、斷電中間繼電器KA控制3變頻器運行電位器控制3臺變頻器調速2024/4/223．參數(shù)設置3臺變頻器均需設置如下參數(shù)。P0700=2，外部端子給定啟動信號；P0701=1，正轉；P0756[0]=0，選擇電壓給定，同時將I/O板上的第一個DIP開關設置為OFF；P0731=52.3，將18、20端子設置為變頻器故障；P0748=1，將18、20端子的輸出邏輯設置為變頻器故障時，端子18、20之間的常閉觸點斷開；P0771[0]=21.0，模擬量輸出端子12、13之間輸出實際頻率；P1000=2，選擇模擬1通道（3、4端子）給定頻率。電位器控制變頻器同步運行的缺點？2024/4/22二、西門子變頻器升降速控制端功能用P0702=13和P0703=14將6、7端子分別設定為升降速端子的功能。此時一直閉合5端子信號。6端子接通→頻率上升。6端子斷開→頻率保持。7端子接通→頻率下降。7端子斷開→頻率保持。斷開5端子信號，則變頻器停止運行。頻率只能在上限P1082和下限P1080之間調節(jié)2024/4/22數(shù)字輸入端子號參數(shù)號出廠值設定值說

明DIN15P070111ON接通正轉，OFF停止DIN26P07021213ON接通電動電位計升速，OFF速度保持DIN37P0703914ON接通電動電位計降速，OFF速度保持P070022命令源選擇由外部端子輸入P1000210無主設定值+MOP設定值表3-3 升降速端子參數(shù)2024/4/22采用升降速端子的優(yōu)點：①升、降速端子給定屬于數(shù)字量給定，精度較高；②用按鈕來調節(jié)頻率，非但操作簡便，且不易損壞；③因為是開關量控制，故不受線路電壓降等的影響，抗干擾性能極好。2024/4/22任務實施【訓練工具、材料和設備】西門子MM440變頻器3臺《西門子MM440通用變頻器使用手冊》通用電工工具一套三相異步電動機3臺按鈕接觸器2024/4/221．運行要求（1）3臺變頻器要同時運行，運行速度一致，且調速通過各自的升降速端子實現(xiàn)，即3臺變頻器的升降速端子要由同一個器件控制。（2）3臺變頻器能通過各自的升降速端子微調輸出頻率。（3）3臺變頻器的規(guī)格型號、加/減速時間必須相同。（4）任何一臺變頻器故障報警時均能切斷控制電路，變頻器主電路由KM斷電。（5）各臺變頻器的輸出頻率要由面板上的LED數(shù)碼顯示屏或數(shù)字頻率表進行指示。（6）此控制電路多應用于控制精度不很高的場合，如紡織、印染、造紙等多個控制單元的聯(lián)動傳動中。2024/4/222．硬件電路接觸器KM：控制3臺變頻器上電；中間繼電器KA：控制3臺變頻器啟動；KA1：控制3臺變頻器同步升速；KA2：控制3臺變頻器同步降速；按鈕SB11、SB21、SB31分別對3臺變頻器進行升速微調；按鈕SB12、SB22、SB32分別對3臺變頻器進行降速微調；將3臺變頻器輸出端18、20串聯(lián)在一起，一旦有一臺變頻器故障，就切斷電源2024/4/223．參數(shù)設置參

數(shù)

號參數(shù)名稱出廠值設定值說

明P0003=1，設用戶訪問級為標準級P0004=7，命令和數(shù)字I/OP0700選擇命令給定源22命令源選擇由端子排輸入P0003=2，設用戶訪問級為擴展級P0004=7，命令和數(shù)字I/OP0701設置端子511ON接通正轉，OFF停止P0702設置端子61213ON接通升速，OFF保持P0703設置端子7914ON接通降速，OFF保持P0731選擇數(shù)字輸出1的功能52.352.3將數(shù)字輸出1設置為變頻器故障P0003=3，設用戶訪問級為專家級P0004=7，命令和數(shù)字I/OP0748數(shù)字輸出反相01P0748=1時，變頻器上電，數(shù)字輸出1的繼電器不得電，一旦變頻器故障時，數(shù)字輸出1的繼電器得電，其常閉觸點18、20斷開，切斷變頻器的電源P0003=1，用戶訪問級為標準級P0004=10，設定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P1000[0]設置頻率給定源210無主設定值+MOP設定值*P1080[0]下限頻率00電動機的最小運行頻率（0Hz）*P1082[0]上限頻率5050電動機的最大運行頻率（50Hz）*P1120[0]加速時間105斜坡上升時間（5s）*P1121[0]減速時間105斜坡下降時間（5s）P0003=2，用戶訪問級為標準級P0004=8，模擬I/OP0771[0]DAC的功能21.021.0設置模擬輸出1端子12、13輸出實際頻率2024/4/224．運行操作（1）按下通電按鈕SB1，KM線圈得電并自鎖，3對主觸點閉合，3臺變頻器上電。按下運行按鈕SB3，KA線圈得電并自鎖，其常開觸點閉合，3臺變頻器的正轉端子5閉合，變頻器開始運行。此時，按下升速按鈕SB5，KA1線圈得電，KA1的常開觸點閉合，3臺變頻器的升速端子6閉合，3臺變頻器同步升速，松開按鈕SB5，變頻器以一定頻率保持運行；按下降速按鈕SB6，KA2線圈得電，KA2的常開觸點閉合，3臺變頻器的降速端子7閉合，3臺變頻器同步降速，松開按鈕SB6，變頻器以一定頻率保持運行。在變頻器運行過程中，注意觀察3臺頻率表顯示的頻率是否相同。（2）按下停止按鈕SB4，KA線圈失電，其常開觸點復位，3臺變頻器停止運行。按下斷電按鈕SB2，KM線圈失電，把3臺變頻器的電源切除。壓力高變頻器降速，壓力低變頻器升速

知識拓展升降速功能在恒壓供水控制中的應用1．恒壓供水控制系統(tǒng)用接點壓力表進行恒壓供水控制。恒壓供水系統(tǒng)由節(jié)水閥門1控制出水口的流量。2．水位控制系統(tǒng)用水位接點變送器進行水位控制。水位控制系統(tǒng)由節(jié)水閥門2控制出水流量。變頻器控制水泵的轉速。水位高變頻器降速，水位低變頻器升速

此供水系統(tǒng)在進行恒壓供水實訓時，將節(jié)水閥門2開到最大，控制節(jié)水閥門1；進行水位控制供水時，將節(jié)水閥門1開到最大，控制節(jié)水閥門2。

注意3．控制電路與變頻器的連接將接點壓力表和水位接點變頻器的輸出通過一只轉換開關連接到變頻器的升、降速端子。“上限”接降速端子，“下限”接升速端子，利用轉換開關進行兩種控制的切換。4．參數(shù)設置其主要參數(shù)設置如下：P0700=2，外部端子控制啟停；P0701=1，5端子正轉啟動；P0702=13，6端子升速；P0703=14，7端子降速；P1000=10，設置頻率給定源。自我訓練按圖3-12接線，把變頻器進行參數(shù)清除，然后將轉換開關調到接點壓力表控制端，先進行恒壓供水控制操作。將5端子閉合，再將接點壓力表的上限觸點接至降速端子7，當壓力由于用水流量較小而升高，并超過上限值時，上限觸點使7端子導通，變頻器的輸出頻率下降，水泵的轉速和流量也下降，從而使壓力下降。當壓力低于上限值時，7端子斷開，變頻器的輸出頻率停止下降；這時將節(jié)水閥1開大，當壓力由于用水流量較大而降低，并低于下限值時，壓力表的下限觸點使6端子導通，變頻器的輸出頻率上升，水泵的轉速和流量也上升，從而使壓力升高，當壓力高于下限值時，6端子斷開，變頻器的輸出頻率停止上升。在操作過程中，可適當將節(jié)水閥門1開大或開小，觀察變頻器的運行情況。將轉換開關調到水位接點變送器控制端，控制節(jié)水閥門2，觀察變頻器的運行情況；當把節(jié)水閥門2關至最小，水箱中水位達到上限水位時，觀察變頻器的運行情況；然后將節(jié)水閥門2開最大，再觀察變頻器的運行情況。由以上操作過程可以看出，變頻器供水具有節(jié)能功能并避免了電動機的頻繁啟動。2024/4/22任務3.3變頻器PID控制電路任務導入

圖3-13采用面板給定目標值，壓力傳感器的量程為0～1.0MPa對應0～20mA，目標壓力為0.6MPa，電機的揚程為0.8MPa（應該大于目標壓力），如何設置變頻器的PID參數(shù)，才能實現(xiàn)變頻器的恒壓供水控制呢？2024/4/22相關知識一、PID控制功能

PID控制是閉環(huán)控制中的一種常見形式，是使控制系統(tǒng)的被控量在各種情況下都能夠迅速而準確地無限接近控制目標的一種手段。1．PID控制系統(tǒng)構成具有內置PID功能的變頻器。（1）反饋信號XF和目標信號XT反饋信號XF：就是壓力傳感器實際測得的壓力信號。目標信號XT：就是與所要求的水泵壓力相對應的信號。無論用水量如何變化，經過PID調節(jié)后，要求XF永遠無限接近于XT，即始終保持供水管道中的壓力為恒值。

（2）PID控制的工作過程目標信號與反饋信號的偏差信號為

X：

X=XT?XF

當用水流量減小時，供水能力QG＞用水流量QU時，則供水壓力上升P↑→XF↑→合成信號

X

=

(XT?XF)＜0→變頻器輸出頻率fX↓→電動機轉速n↓→供水能力QG↓→直至壓力大小回復到目標值、供水能力與用水流量重又平衡（QG

=

QU）時為止。當用水流量增加，QG＜QU時，則P↓→XF↓→

X

=

(XT?XF)＞0→變頻器輸出頻率增大fX↑→電動機轉速n↑→水泵壓力P↑→QG↑→QG

=

QU，又達到新的平衡。

結論：比例控制就是當被控變量偏離給定值產生偏差時，控制器的輸出能與偏差大小成比例變化關系。XT與XF之間總會一個差值，稱為靜差比例增益KP靜差ε2．PID的控制作用（1）比例控制（P）。

比例控制就是當被控變量偏離給定值產生偏差時，其控制器的輸出與輸入偏差信號成比例關系。當僅有比例控制時，系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差ε（又叫靜差）。KP越大，則XT?XF越小，XF越接近于XT。

交流電動機調速系統(tǒng)超調與振蕩由于系統(tǒng)有慣性，因此，KP太大了，當反饋值隨著目標值的變化而變化時，有可能一下子增大（或減?。┝嗽S多，使變頻器的輸出頻率很容易超調（調過了頭），于是又反過來調整，引起被控量忽大忽小，形成振蕩

超調結論:②積分控制器輸出的變化速度與偏差成正比。③積分控制作用在最后達到穩(wěn)定時，偏差等于零。即積分環(huán)節(jié)可以有效地消除靜差。①積分控制作用輸出信號的大小不僅取決于偏差信號的大小,而且主要取決于偏差存在的時間長短。（2）積分控制（I）

為了防止超調，可以適當減小比例增益KP，而增加積分環(huán)節(jié)。在積分控制中，控制器的輸出與輸入偏差信號的積分成正比關系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。結論：

①微分控制輸出Δp與偏差的變化率成正比，而與偏差本身數(shù)值大小無關。②微分控制的作用是用比較大的輸出“超前”調整，克服由于積分時間過長而使恢復滯后的缺點。（3）微分控制（D）

在微分控制中，控制器的輸出與輸入偏差信號的微分（即誤差的變化率）成比例關系。其作用是，可根據(jù)偏差的變化趨勢，提前給出較大的調節(jié)動作，從而縮短調節(jié)時間，克服了因積分時間過長而使恢復滯后的缺點。2024/4/22二、MM440變頻器的PID實現(xiàn)圖3-16MM440變頻器PID控制原理簡圖2024/4/22表3-5 PID控制需要設置的參數(shù)2024/4/221．使能PID控制功能

設定P2251（PID方式）=0、P2200=1時，允許投入PID閉環(huán)控制器。這時如果將數(shù)字量輸入端子，比如5端子（P0701=1）閉合，當前變頻器為PID控制運行。2．目標值的設定（P2253）PID控制的目標值具體選擇哪種方式，由參數(shù)P2253的設定值決定。目標值的信號源主要通過以下幾種方式設定。（1）模擬輸入設定（P2253=755.0或755.1）。通過模擬通道1和模擬通道2設定PID的目標值。（2）已激活的PID設定值（P2253=2250）

，即通過面板BOP在參數(shù)P2240中設定PID的目標值。目標值和所選傳感器的量程有關，其值為目標值占傳感器量程的百分比。（3）固定PID設定值（P2253=2224）。PID控制的目標值具體選擇哪種方式，由參數(shù)P2253的設定值決定，P2253的具體設定值如表3-5所示。當目標壓力為0.7MPa時，如所選壓力傳感器的量程為0～1.0MPa，則對應于0.7MPa的目標值為70%；如所選壓力傳感器的量程為0～5.0MPa，則對應于0.6MPa的目標值為12%。2024/4/223．反饋值的設定（P2264）

通過各種傳感器、編碼器采集的信號或者變頻器的模擬量輸出信號，均可以作為閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋信號，反饋值一般選擇模擬量輸入端口AIN1（P2264=755.0）或AIN2

（P2264=755.1）作為反饋通道。4．PID控制器的設計（1）比例增益系數(shù)P。比例增益系數(shù)P（P2280）的作用是使控制器的輸入、輸出成比例關系，一一對應，一旦有偏差立即會產生控制作用，當偏差為0時，控制作用也就為0。一般情況下應將比例項設定為較小的數(shù)值（0.5）。2024/4/22（2）積分作用I。PID的積分作用I（P2285）是為了消除靜差而引入的，然而I的引入使得響應的快速性下降，穩(wěn)定性變差，尤其在大偏差階段的積分往往使得系統(tǒng)的響應出現(xiàn)過大的超調，調節(jié)時間變長，因此可以通過增大積分時間來減少積分作用，從而增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果PID的積分項I=0，那么，PID控制器的作用相當于P或PD控制器。（3）微分作用D。微分作用D（P2274）的引入使之能夠根據(jù)偏差變化趨勢做出反應，加快了對偏差變化的反應速度，能夠有效地減少超調，縮小最大動態(tài)偏差，但同時又使系統(tǒng)容易受到高頻干擾的影響。通常情況下，并不投入微分項，即P2274=0。2024/4/225．濾波參數(shù)設置在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，無論是傳感器測量，主設定值的給定，都不可避免引入系統(tǒng)噪聲，噪聲的引入會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定和精度下滑。因此，MM440變頻器在PID控制器的功能中又加入了濾波環(huán)節(jié)，為了平滑PID的設定值，設置P2261為一時間常數(shù)。為了平滑PID反饋信號，設置參數(shù)P2265為相應時間常數(shù)。6．PID正反饋和負反饋確定（P2271）PID正反饋和負反饋的選擇由參數(shù)P2271（PID傳感器的反饋形式）設定。正反饋：P2271=0

[缺省值]，如果反饋信號低于PID設定值，PID控制器將增加電動機的速度，以校正它們的偏差，這種方式成為正反饋。負反饋：P2271=1。如果反饋信號低于PID設定值，PID控制器將降低電動機的速度，以校正它們的偏差，這種方式成為負反饋。2024/4/22正確選擇傳感器的反饋形式是十分重要的。如果您不能確定設定值應該是0還是1，可以按以下方法確定傳感器實際的形式：①禁止PID功能（P2200=0）。②增加電動機的頻率，同時測量反饋信號。③如果反饋信號隨著電動機頻率的增加而增加，PID傳感器的型式就應該設定為0。④如果反饋信號隨著電動機頻率的增加而減少，PID傳感器的型式就應該設定為1。2024/4/22任務實施【訓練工具、材料和設備】西門子MM440變頻器3臺《西門子MM440通用變頻器使用手冊》通用電工工具一套三相異步電動機3臺按鈕壓力變送器2024/4/221．硬件電路圖3-17變頻器恒壓供水接線圖

圖3-17為面板設定目標值時PID控制端子接線圖，模擬輸入端AIN2（10、11端子）接入反饋信號0～20mA的電流信號，其對應的壓力為0～1MPa，同時將I/O板上的撥碼開關DIP2置于ON位置；數(shù)字量輸入端5接入開關SA控制變頻器的運行/停止，給定目標值為60%（給定壓力為0.6MPa）由BOP面板設定。2024/4/222．參數(shù)設置（1）參數(shù)復位?；謴妥冾l器工廠默認值。設定P0010=30和P0970=1，按下鍵，開始復位，復位過程大約3s，這樣就保證了變頻器的參數(shù)恢復到工廠默認值。（2）設置電動機參數(shù)。

表3-6 電動機參數(shù)設置參

數(shù)

號出

廠

值設

定

值說

明P000311設定用戶訪問級為標準級P001001快速調試P010000功率為kW表示，頻率為50HzP0304230380電動機額定電壓（V）P03053.21.1電動機額定電流（A）P03070.750.37電動機額定功率（kW）P03105050電動機額定頻率（Hz）P031101400電動機額定轉速（r/min）2024/4/22（3）設置控制參數(shù)，如表3-7所示。表3-7控制參數(shù)表參

數(shù)

號出

廠

值設

定

值說

明P000312用戶訪問級為擴展級P000400參數(shù)過濾顯示全部參數(shù)P070022由端子排輸入（選擇命令源）P070111端子5功能為ON接通/OFF停車P0702120端子6禁用P070390端子7禁用P070400端子8禁用P072511數(shù)字量端子輸入為高電平有效P0756[1]020～20mA電流反饋信號接入AIN2P100021頻率設定由BOP面板設置P1080020電動機運行的最低頻率（Hz）水泵的揚程必須滿足供水所需的基本揚程，故下限頻率一般應大于20HzP10825050電動機運行的最高頻率（Hz）P220001PID控制功能有效2024/4/22（4）設置目標參數(shù)，如表3-8所示。表3-8目標參數(shù)表參

數(shù)

號出

廠

值設

定

值說

明P000312用戶訪問級為擴展級P000400參數(shù)過濾顯示全部參數(shù)P225302250PID面板給定值源于面板P22401060由面板設定的目標值P225400無PID微調信號源P2255100100PID設定值的增益系數(shù)（輸入的設定值乘以這一增益系數(shù)后，使設定值與微調值之間得到一個適當?shù)谋嚷赎P系）

P22561000PID微調信號的增益系數(shù)P225711PID設定值的斜坡上升時間（s）P225811PID設定值的斜坡下降時間（s）P226100PID設定值的無濾波2024/4/22（5）設置反饋參數(shù)，如表3-9所示。表3-9反饋參數(shù)表參數(shù)號出廠值設定值說

明P000313用戶訪問級為專家級P000400參數(shù)過濾顯示全部參數(shù)P2264755.0755.1PID反饋信號由AIN2設定P226505PID反饋濾波時間常數(shù)P2267100100PID反饋信號的上限值（%）（當PID控制投入（P2200=1），而且反饋信號上升到高于這一最大值時，變頻器將因故障

F0222而跳閘）P226800PID反饋信號的下限值（%）（當PID控制投入（P2200=1），而且反饋信號下降到低于這一最小值時，變頻器將因故障

F0221而跳閘）P2269100100PID反饋信號的增益（允許用戶對

PID反饋信號進行標定，以%值的形式表示；增益系數(shù)為100.0%時表示反饋信號仍然是其默認值，沒有發(fā)生變化）P227000不用PID反饋功能選擇器

P227100PID傳感器的反饋為負反饋，=1為正反饋2024/4/22（6）設置PID參數(shù)，如表3-10所示。表3-10PID參數(shù)表參數(shù)號出廠值設定值說明P000313用戶訪問級為專家級P000400參數(shù)過濾顯示全部參數(shù)P227400PID微分項不起作用，范圍0～60sP228030.5PID比例增益系數(shù)，范圍0～65P2285015PID積分時間，范圍0～60sP2291100100PID輸出上限P229200PID輸出下限P229311PID限幅值的斜坡上升/下降時間2024/4/223．運行操作（1）閉合開關SA時，5端子為ON，變頻器啟動電動機，當反饋的電流信號發(fā)生改變時，將會引起電動機轉速的變化。（2）在變頻器運行操作中，分別按以下兩組參數(shù)值修改變頻器的參數(shù)。目標值P2240=30%（9mA）、比例增益P2280=10、積分時間P2285=30；目標值P2240=30%（9mA）、比例增益P2280=30、積分時間P2285=10。

（3）如果需要，則目標設定值（P2240）可直接通過操作面板上的

和鍵來改變。當設置P2231=1時，由

和

鍵改變了的目標值將被保存在內存中。（4）斷開開關SA，5端子為OFF，電動機停止運行。P、I、D參數(shù)調試

增大比例系數(shù)KP一般將加快系統(tǒng)的響應，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但是過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有比較大的超調，并產生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。

增大積分時間有利于減小超調，減小振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加，但是系統(tǒng)靜差消除時間變長。

增大微分時間有利于加快系統(tǒng)的響應速度，使系統(tǒng)超調量減小，穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱。

在湊試時，可參考以上參數(shù)對系統(tǒng)控制過程的影響趨勢，對參數(shù)調整實行先比例、后積分，再微分的整定步驟。

首先將微分功能D調為0。在許多要求不高的控制系統(tǒng)中，D可以不用。在初次調試時，P可按中間偏大值來預置。保持變頻器的出廠設定值不變，使系統(tǒng)運行起來，觀察其工作情況。如果在壓力下降或上升后難以恢復，說明反應太慢，則應加大比例增益KP，直至比較滿意為止；在增大KP后，雖然反應快了，但卻容易在目標值附近波動，說明系統(tǒng)有振蕩。則適當減小KP而加大積分時間Ti，直至基本不振蕩為止。交流電動機調速系統(tǒng)

參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查，先是比例后積分，最后再把微分加，曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大，曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳，曲線偏離回復慢，積分時間往下降，曲線波動周期長，積分時間再加長，曲線振蕩頻率快，先把微分降下來，動差大來波動慢，微分時間應加長，理想曲線兩個波，前高后低4比1，一看二調多分析，調節(jié)質量不會低

P、I、D參數(shù)調試口訣2024/4/22知識拓展多目標值的PID控制圖3-18多個目標值的PID

控制外部接線圖MM440變頻器還可以實現(xiàn)多目標值的PID調節(jié)，如果設定P2253=2224（固定PID設定值），變頻器由數(shù)字輸入端子DIN1～DIN6通過參數(shù)P0701～P0706設置實現(xiàn)多個目標值的選擇控制。每個目標值的固定頻率設定值分別由P2201～P2215進行設置，端子選擇目標值的方式和7段速控制的目標選擇方式相同，目標選擇方式設定由P2216～P2222設定。2024/4/22選擇PID固定頻率設定值有以下3種方法。