变频器内置PID功能

变频器内置变频器内置PID功能#/122.3.2PID的调节原理问题的提出恒压供水过程存在着一个矛盾：一方面，我们要求水管的实际压力(其大小及XF成正比)应无限接近于目标压力(其大小及XT成正比)，即要求XD=|XT-XF|-0；另一方面，变频器的输出频率/X又是由XT和XF相减的结果来决定的。所以，如果把(XT-XF)直接作为给定信号XG,系统将无法工作。比例增益环节(P) 解决上述矛盾的方法是：将|XT-XF|进行放大后再作为频率给定信号：XG=KP(XT-XF)式(1)中，KP为放大倍数，即比例增益。上述关系如图4所示。由于XG是(XT-XF)成正比放大的结果，故称为比例放大环节。另一方面，XG又是使变频器输出某一频率/X所必须的信号。显然，KP越大，则(XT-XF)二越小，XF越接近于XT。p' /G图4比例放大前后各量间的关系框图(a) 输出及输入的比例关系 (b) 比例带的概念图5 比例及比例带这里，XF只能是无限接近于XT,却不能等于XT,即XF和XT之间总会有一个差值，称为静差，用£表示。该值应该越小越好。显然，比例增益KP越大，£越小。在专用PID调节器中，比例增益的大小常常是通过“比例带”来进行调节的。比例带就是按比例放大的区域，用P表示(等于KP的倒数)，如图5所示。P越小，相当于KP越大。但在几乎所有变频器内置的PID调节功能中，都是直接预置KP的。比例增益环节的引入,减小了系统稳定后的静差

示。于是又出现了新的矛盾：为了减小静差£，应尽量增大比例增益KP,但由于系统有惯性，KP过大容易引起被控量(压力)忽大忽小，形成振荡，如图6(b)所示。(a)调振荡现象(c)PI调节(d)PID调节(a)调振荡现象(c)PI调节(d)PID调节(b)图6P、I、D的综合作用示意图③积分环节(I) 引入积分环节的目的：使给定信号XG的变化及乘积KP(XT-XF)对时间的积分成正比。即尽管KP(XT-XF)一下子增大(或减小)了许多，但XG只能在“积分时间”内逐渐地增大(或减小)，从而减缓了乂6的变化速度，防止了振荡。积分时间越长，XG的变化越慢；只要偏差不消除(XT-XFW0),积分就不停止，从而有效地消除静差，如图6（c）所示。但积分时间太长，又会发生当被控量（压力）急剧变化时难以迅速恢复的情况。④微分环节（D）其作用是：可根据偏差的变化趋势，提前给出较大的调节动作，从而缩短调节时间，克服了因积分时间过长而使恢复滞后的缺点，如图6（d）所示。在供水系统中，当对过渡过程时间的要求并不严格时，通常用PI调节。3.内置PID及变频器功能的预置PID功能的预置⑴预置PID功能预置的内容是：变频器的PID功能是否有效。当变频器的PID调节功能有效后，其升、降速过程将完全取决于由P、I、D数据所决定的动态响应过程，而原来预置的“升速时间”和“降速时间”将不再起作用。⑵目标值XT的预置PID调节的根本依据是反馈量XF及目标值XT之间进行比较的结果。因此，准确地预置目标值XT是十分重要的。主要有以下两种方法：①面板输入式只需通过键盘输入目标值XT。其确定方法通常是：目标压力及传感器量程之比的百分数。例如，某供水系统要求的压力（目标压力）为2MPa，所用压力表的量程是0〜5MPa时，则目标值为40%。②外接给定式由外接电位器进行预置，但显示屏上仍显示目标值的百分数。在此例中选用第一种方法，此法易懂、操作简单、直观。结合ABB变频说明书PID参数设置如表一所示,其实际设定值应根据工艺要求以实际为依据。表一：启动数据设定9901语言选择1（中文）9902宏设置6（PID控制宏）9905电机额定电压380V

9906电机额定电流要及实际相符9907电机额定频率要及实际相符9908电机额定转速要及实际相符9909电机额定功率要及实际相符表二：过程PID设置参数代码内容设定参数代码4006单位11(mA)4007显示格式14010给定值选择19（内部给定）4011内部给定值恒压目标值4018实际值1下限0%PID调节的运行特点当变频器按P、I、D调节规律运行时，需要注意以下两点：①变频器的输出频率（/X）只根据实际压力仪力及目标压力（XT）比较的结果进行调整，所以，频率的大小及被控量之间并无对应关系；②变频器的输出频率（/X）始终处于调整状态，因此，其数值常不稳定。3.3变频器参数预置对变频器参数的预置，首先要把调速对象泵铭牌上的基本参数（如电压、电流、功率、转速等）对照选用变频器的参数表输入到变频器中去，其次要对模拟输入进行设置，模拟量有0-20mA的，有4-20mA的，以实际为准。以ABB变频ACS510系列为例，参数见下表：表三： 给定选择设定1102外部控制选择21103给定值1选择11104给定值1下限0Hz/0rpm

1105给定值1上限50Hz/额定转速rpm1106给定值2选择19（内部PID给定）1107给定值2下限20%1108给定值2上限100%表四：模拟输入设定1301AI1下限0%1302AI1上限100%1304AI2下限20%1305AI2上限100%表五：限幅设定2001最小转速02002最大转速电机额定转速2003最大电流1.5In暂停（睡眠及苏醒）功能在实际生产过程中有时用水量会很小甚至用水量为零，使变频器一直处于低速运转既浪费了能源也对设备会造成一定程度的寿命损失，因此在这种情况下需要让变频器休眠，直到压力下降到一定程度时才允许变频启动。①睡眠功能当变频器的工作频率已经降至下限频率，而压力仍偏高时，水泵应暂停工作（使变频器处于睡眠状态）。以ABB的ACS510系列变频器为例，当压力传感器的量程为1MPa，而所要求的供水压力为