浅谈变频器PID控制应用方法

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变频器PID功能设置

变频器PID功能设置
2.PID功能
PID是周期性地控制操作。假定控制器的执行频率足够高,以使系统得到真确控制。误差信号是通过将被控参数的期望设定值减去该参数的实际测量值来获得的。误差的符号表明控制输入所需的变化方向。
①P项
由误差信号乘以一个P增益因子形成,使PID控制响应为误差幅值的函数。当误差信号增大时,控制器的P项将变大以提供更大的校正量。
3.接线
PID接线根据反馈信号的不同有2种方法主要差别:反馈信号为电流时用4-5端子,反馈信号为电压信号时用2-5端子。
以反馈信号为电压信号为例:
⑴先接好变频器和马达的连线
⑵在马达的散热端支好转速器
⑶将变速器与运放连接,
⑷将运放接到变频器的2-5端子上
相关参数
相关参数 名 称 设定值 说 明
③ 当Pr162偏大时,反馈信号波动变大,马达的运转速度在变化不稳定,同时噪音变大。
变频器PID功能设置
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PID的概念及优点
1.PID的概念及优点.
PID既比例-积分-微分控制,是对闭环控制中的误差信号进行响应,并对控制量进行调节,以获得期望的系统响应。被控参数可测系统量,如转速、转矩或磁通。
PID功能的优点:可通过对一个或多个增益值进行调节以及观测系统响应变化的方法,以实验为根据进行调节。
Pr161 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
回升时间 4.01 4.34 5.01 5.73 6.45 7.01 7.63 8.38 9.13 9.78
回降时间 4.02 4.34 5.01 5.75 6.45 7.05 7.58 8.35 9.13 9.76
②把Pr162=1不动改变Pr161的值,变化如下表

基于一个PID控制两台变频器的方法及应用

基于一个PID控制两台变频器的方法及应用

第41卷第5期2019年10月甘㊀肃㊀冶㊀金GANSU㊀METALLURGYVol.41No.5Oct.ꎬ2019文章编号:1672 ̄4461(2019)05 ̄0103 ̄04基于一个PID控制两台变频器的方法及应用陈兰芳ꎬ柴㊀山ꎬ王义顺(酒钢(集团)宏兴钢铁股份有限责任公司ꎬ甘肃㊀嘉峪关㊀735100)摘㊀要:介绍了一个PID控制两台变频器的方法及应用ꎬ该方法用一个PID控制1336PLUS 和Powerflex700系列变频器ꎬ实现远程对变频器的监控功能ꎬ通过该方法的实施ꎬ对不同型号变频器的控制提供了一种方法ꎬ此方法对变频器升级改造有推广意义ꎮ关键字:PIDꎻ1336PLUS 和Powerflex700系列变频器ꎻ监控功能中图分类号:TP273.5㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:BMethodandApplicationofControllingTwoFrequencyConvertersBasedonOnePIDCHENLan ̄fangꎬCHAIShanꎬWANGYi ̄shun(Jiugang(Group)HongxingIronandSteelCo.Ltd.ꎬJiayuguan735100ꎬChina)Abstract:Thispaperintroducesthemethodandapplicationoftwoinverterscontrolledbypid.Themethodusesapidtocontrol1336plusandpowerflex700seriesinverterstorealizethefunctionoflong ̄distancemonitoringandcontrolofthein ̄vertersꎬandthroughtheimplementationofthismethodꎬthispaperprovidesamethodforthecontrolofdifferenttypesofin ̄vertersꎬandthismethodisofgreatsignificancetotheupgradingoftheinverter.KeyWords:PIDꎻ1336PLUSandPowerflex700seriesinverterꎻmonitoringfunction1㊀工艺和控制系统设备简介2003年选矿综合自动化项目对一段球磨给矿电振采用变频控制ꎬ变频器采用DeviceNet(设备网)控制ꎬ见图1ꎮDeviceNet(设备网)控制精度高㊁节能㊁稳定ꎬ在选矿广泛应用ꎮ选矿一段球磨给矿电振有四台弹联振动给料机组成ꎬ1#(1和3为一组)㊁2#(2和4为一组)采用斜对角给料ꎬ每组给矿电振用一台变频器控制两台弹联振动给料机ꎬ在电气回路中对两组给矿电振变频器进行互锁ꎮ原设计采用ControlLogix5000控制系统ꎬ系统包括机架电源㊁处理器㊁通讯模块1756-DNB㊁AI/AO模板及DI/DO模板ꎮ用1个PID控制1#和2#给矿电振频率给定ꎮ目前ꎬ1336PLUS 变频器属于落后产品ꎬ部分已被用PowerFlex700变频器替代ꎮ为了降低成本和故障率ꎬ1#给矿电振采用1336PLUS 变频器[1]ꎬ2#给矿电振采用PowerFlex700变频器[2]ꎮ用1个PID控制1#和2#给矿电振时ꎬ2#电振的PowerFlex700变频器出现频率给定超限ꎬ造成变频器故障[3]㊁2#给矿电振停机ꎬ球磨给矿出现断料现象ꎬ致使球磨机衬板砸坏ꎬ造成球磨机停机而影响生产ꎮ图1㊀DviceNet网络图㊀㊀为了满足球磨给矿稳定㊁均匀ꎬ既不影响生产又能顺利完成变频器升级改造工作ꎬ对PID控制采用智能自动控制ꎬ准确控制变频器频率达到球磨给矿稳定㊁均匀的目的ꎬ用一个PID控制两台变频器的方法及应用ꎮ2㊀技术措施要确保一段球磨给矿稳定㊁均匀用一个PID控制两台不同型号变频器的方法ꎻ通过解决上述现象ꎬ在不影响生产㊁完成变频器升级改造ꎬ包括以下步骤:⑴对1#给矿电振1336PLUS 变频器ꎬ2#给矿电振PowerFlex700变频器ꎬ使用RSNetWroxforDe ̄viceNet组态软件对通讯模块1756-DNB进行参数配置[4]ꎮ⑵1#给矿电振1336PLUS 变频器3输入字Local:2:I.Data[0]~Local:2:I.Data[3]㊁输出字Lo ̄cal:2:O.Data[0]~Local:2:O.Data[3]保持不变ꎮ⑶2#给矿电振1336PLUS 变频器输入字Lo ̄cal:2:I.Data[4]~Local:2:I.Data[7]改变成Power ̄Flex700变频器4输入字Local:2:I.Data[4]~Local:2:I.Data[6]ꎻ2#给矿电振1336PLUS 变频器输出字Local:2:O.Data[4]~Local:2:O.Data[7]改变成PowerFlex700变频器4输出字Local:2:O.Data[4]~Local:2:O.Data[6]ꎮ⑷1#给矿电振1336PLUS 变频器3控制变量最大值32767ꎬ1Hz对应单位值655ꎬ最小频率10Hz对应最小值6550ꎻ2#给矿电振PowerFlex700变频器4控制变量最大值27306ꎬ1Hz对应单位值546ꎬ最小频率10Hz对应最小值5460ꎮ⑸PID指令PIDGK8ꎻ过程变量(反馈值)WT_RC8ꎻ控制变量PLGD8ꎻinhold值(设定值)WT_801aꎻ手动频率设置GK8_HZꎻPID手自动转换PIDGK8.SWMꎻ设置输出PIDGK8.SOꎻ最大控制变量值PIDGK8.MAXCVꎻ单位频率值XL8JD1ꎮ⑹1336PLUS 变频器3㊁PowerFlex700变频器4智能自动控制过程(图2)ꎮ1336PLUS 变频器3在使能㊁自动㊁互锁及非故障状态下ꎬ启动1336PLUS 变频器3ꎬ将最大值32767赋值到最大控制变量值PIDGK8.MAXCVꎬ单位值655赋值到单位频率值XL8JD1ꎮPID指令PIDGK8在手动状态时ꎬ手动频率设置GK8_HZˑ2ꎬ运算结果赋值到设置输出PIDGK8.SO(手动㊁自动转换平滑过渡)㊁手动频率设置GK8_HZˑ单位频率值XL8JD1ꎬ运算结果赋值到控制变量PLGD8ꎬ执行PID指令手动调节ꎻPID指令PIDGK8在自动状态时ꎬinhold值(设定值)WT_801a与过程变量(反馈值)WT_RC8比较执行PID指令形成闭环控制ꎬ运算结果由控制变量PLGD8输出ꎻ所述1336PLUS 变频器3运行ꎬ控制变量PLGD8小于最小值6550时ꎬ将最小值6550赋值Local:2:O.Data[1]ꎻ控制变量PLGD8大于最大值32767时ꎬ将最大值32767赋值Local:2:O.Data[1]ꎻ控制变量PLGD8不满足上述条件时ꎬ将控制变量PLGD8赋值Local:2:O.Data[1]ꎮPowerFlex700变频器4在使能㊁自动㊁互锁及非故障状态下ꎬ启动PowerFlex700变频器4ꎬ将最大值27306赋值到最大控制变量值PIDGK8.MAXCVꎬ单位值546赋值到单位频率值XL8JD1ꎮ在PID指令PIDGK8手动状态时ꎬ手动频率设置GK8_HZˑ2ꎬ运算结果赋值到设置输出PIDGK8.SO(手动㊁自动转换平滑过渡)㊁手动频率设置GK8_HZˑ单位频率值XL8JD1ꎬ运算结果赋值到控制变量PLGD8ꎬ执行PID指令手动调节ꎻPID指令PIDGK8在自动状态时ꎬinhold值(设定值)WT_801a与过程变量(反馈值)WT_RC8比较执行PID指令形成闭环控制ꎬ运算结果由控制变量PLGD8输出ꎻPowerFlex700变频器4运行ꎬ控制变量PLGD8小于最小值5460时ꎬ将最小值5460赋值Local:2:O.Data[4]高16位ꎻ控制变量PLGD8大于最大值27306时ꎬ将最大值27306赋值Local:2:O.Data[4]高16位ꎻ控制变量PLGD8不满足上述条件时ꎬ将控制变量PLGD8赋值Local:2:O.Data[4]高16位ꎮ该方法主要对原控制策略进行优化ꎬ将固定参数控制改变成智能参数自动控制ꎬ通过智能参数自动控制选择最大控制变量值PIDGK8.MAXCVꎬ此方法适用于不同型号的变频器ꎮ3㊀项目实施步骤用一个PID控制两台不同型号变频器的方法ꎬ包括以下步骤ꎮ⑴在ControlLogix5000控制系统1中ꎬ增加处理器模块㊁设备网通讯模块ꎬ用DeviceNet网络2将ControlLogix5000控制系统1㊁1336PLUS 变频器3㊁PowerFlex700变频器4连接[4](图1)ꎬ使用RSNetWroxforDeviceNet组态软件对通讯模块1756-DNB进行参数配置(表1㊁表2)ꎮ⑵1#给矿电振1336PLUS 变频器3参数控制变量最大值32767ꎬ1Hz对应单位值655ꎬ最小频率10Hz对应最小值6550ꎻ2#给矿电振PowerFlex700变频器4参数控制变量最大值27306ꎬ1Hz对应单位值546ꎬ最小频率10Hz对应最小值5460ꎮ401㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀甘㊀肃㊀冶㊀金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第41卷图2 一个PID控制两台不同型号变频器流程图㊀㊀⑶PID指令PIDGK8ꎻ过程变量(反馈值)WT_RC8ꎻ控制变量PLGD8ꎻinhold值(设定值)WT_801aꎻ手动频率设置GK8_HZꎻPID手自动转换PIDGK8.SWMꎻ设置输出PIDGK8.SOꎻ最大控制变量值PIDGK8.MAXCVꎻ单位频率值XL8JD1ꎮ⑷1336PLUS 变频器3㊁PowerFlex700变频器4智能自动控制过程(图2)ꎮ①1336PLUS 变频器3上电㊁使能Local:2:I.Data[0].0置1㊁自动Local:2:I.Data[2].0置1㊁互锁PowerFlex700变频器4Local:2:I.Data[4].1置0㊁故障Local:2:I.Data[0].7置0状态下ꎬ启动1336PLUS 变频器3将Local:2:I.Data[0].1置1ꎬ将最大值32767赋值到最大控制变量值PIDGK8.MAX ̄CVꎬ单位值655赋值到单位频率值XL8JD1ꎮ②PID指令PIDGK8在手动状态下ꎬPID手自动转换PIDGK8.SWM置1时ꎬ手动频率设置GK8_HZˑ2ꎬ运算结果赋值到设置输出PIDGK8.SO(手动㊁自动转换平滑过渡)㊁手动频率设置GK8_HZˑ单位频率值XL8JD1ꎬ运算结果赋值到控制变量PL ̄GD8ꎬ执行PID指令手动调节ꎻPID指令PIDGK8在自动状态下ꎬPID手自动转换PIDGK8.SWM置0时ꎬinhold值(设定值)WT_801a与过程变量(反馈501第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀陈兰芳ꎬ等:基于一个PID控制两台变频器的方法及应用㊀㊀㊀㊀㊀㊀值)WT_RC8比较执行PID指令形成闭环控制ꎬ运算结果由控制变量PLGD8输出ꎮ表1㊀1336PLUS 变频器3㊁PowerFlex700变频器4应用字功能介绍名称输入字功能输出字功能1336PLUS 变频器3Local:2:I.Data[0]低16位逻辑状态字反馈高16位速度反馈Local:2:O.Data[0]命令字Local:2:I.Data[1]低16位电流反馈高16位功率反馈Local:2:O.Data[1]频率给定Local:2:I.Data[2]低16位变频器状态反馈高16位变频器故障反馈Local:2:O.Data[2]Local:2:I.Data[3]Local:2:O.Data[3]PowerFlex700变频器4Local:2:I.Data[4]低16位逻辑状态字反馈高16位速度反馈Local:2:O.Data[4]低16位命令字高16位频率给定Local:2:I.Data[5]电流反馈Local:2:O.Data[5]Local:2:I.Data[6]功率反馈Local:2:O.Data[6]表2㊀1336PLUS 变频器3㊁PowerFlex700变频器4逻辑状态字及命令字名称变频器使能变频器自动变频器故障变频器运行变频器停止变频器启动1336PLUS 变频器3Local:2:I.Data[0].0Local:2:I.Data[2].0Local:2:I.Data[0].7Local:2:I.Data[0].1Local:2:O.Data[0].0Local:2:O.Data[0].1PowerFlex700变频器4Local:2:I.Data[4].0Local:2:I.Data[4].12Local:2:I.Data[4].7Local:2:I.Data[4].1Local:2:O.Data[4].0Local:2:O.Data[4].1㊀㊀③1336PLUS 变频器3运行Local:2:I.Data[0].1置1ꎬ控制变量PLGD8小于最小值6550时ꎬ将最小值6550赋值到Local:2:O.Data[1]ꎻ控制变量PLGD8大于最大值32767时ꎬ将最大值32767赋值到Local:2:O.Data[1]ꎻ控制变量PLGD8不满足上述条件时ꎬ将控制变量PLGD8赋值到Local:2:O.Data[1]ꎮ④PowerFlex700变频器4上电㊁使能Local:2:I.Data[4].0置1㊁自动Local:2:I.Data[4].12置1㊁互锁1336PLUS 变频器3Local:2:I.Data[0].1置0㊁故障Local:2:I.Data[4].7置0状态下ꎬ启动Power ̄Flex700变频器4ꎬ将最大值27306赋值到最大控制变量值PIDGK8.MAXCVꎬ单位值546赋值到单位频率值XL8JD1ꎮ在PID指令PIDGK8手动状态下ꎬPID手自动转换PIDGK8.SWM置1时ꎬ手动频率设置GK8_HZˑ2ꎬ运算结果赋值到设置输出PIDGK8.SO(手动㊁自动转换平滑过渡)㊁手动频率设置GK8_HZˑ单位频率值XL8JD1ꎬ运算结果赋值到控制变量PLGD8ꎬ执行PID指令手动调节ꎻ所述PID指令PIDGK8在自动状态下ꎬPID手自动转换PIDGK8.SWM置0时ꎬinhold值(设定值)WT_801a与过程变量(反馈值)WT_RC8比较执行PID指令形成闭环控制ꎬ运算结果由控制变量PLGD8输出ꎻPower ̄Flex700变频器4运行Local:2:I.Data[4].1置1ꎬ控制变量PLGD8小于最小值5460时ꎬ将最小值5460赋值到Local:2:O.Data[4]高16位ꎻ控制变量PLGD8大于最大值27306时ꎬ将最大值27306赋值到Local:2:O.Data[4]高16位ꎻ控制变量PLGD8不满足上述条件时ꎬ将控制变量PLGD8赋值到Lo ̄cal:2:O.Data[4]高16位ꎮ4㊀推广应用⑴变频器升级改造后智能自动控制保持原控制方式ꎬ降低操作风险ꎮ⑵采用智能自动控制将复杂控制简单化ꎬ利于项目的改造㊁降低检修成本ꎮ⑶通过此项目改造成功应用ꎬ可以推广到Com ̄pactlogix控制系统和ABPowerFlex755变频器中应用[5]ꎮ参考文献:[1]㊀1336PLUSꎬAdjustableFrequencyACDrive[M].UserManual.[2]㊀Powerflex700高性能交流变频器Phase[M].控制用户手册.[3]㊀柴㊀山ꎬ陈兰芳ꎬ曹怡梅.基于控制系统的变频器故障诊断技术在实际生产中的应用[J].自动化与仪器仪表ꎬ2015(10).[4]㊀陈兰芳ꎬ柴㊀山ꎬ孔彦虎.基于AB_ControlLogix控制器实现不同网络控制变频器的方法[J].甘肃冶金ꎬ2015(03).[5]㊀孔彦虎ꎬ陈兰芳ꎬ柴㊀山ꎬ等.基于DeviceNet网络实现ABPowerFlex755变频器自动控制方法研究[J].自动化与仪器仪表ꎬ2017(03).收稿日期:2019 ̄03 ̄22作者简介:陈兰芳(1965 ̄)ꎬ女ꎬ甘肃省嘉峪关市人ꎬ大学ꎬ高级工程师ꎮ主要从事工业自动化系统的应用开发与变频器维护工作ꎮ601㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀甘㊀肃㊀冶㊀金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第41卷。

变频器PID控制应用方法

变频器PID控制应用方法

关键宇 :P I D ; 变频控制;频率调节
O 引 曹
在现在的在工业 自 动化控制系统中,最为常见的是 由P I D  ̄ ] 变频 器 ,来控制 电动机频率 的改变从而实现速度控制 。但企业在生产中 , 往往需要有精密稳定 的压力 、温度 、流量 、液位或转速 ,以此作为保 证产 品质量 、提高生产效率 、满足工艺要求的前提 ,这就要用到变频 器的P I D控制功能 ,从而实现对被控量的时时控制 ,以此来实现更为 准确 自动控制 。以下简单介绍P I D 控制应用方法。 1 变频器简介 变频器 是将固定频率的交流电转换成频率和大小连续可调的交 流 电的装置。如 图1 — 1 所示 ;
调饵 转距调速) o因此变频调速方式 ,比改变极对数p 和转差率s 两个参 数简单得 多。同时还具有很好 的性价 比、操作方便 、机械特 陛较硬 、 静差率小 、 转速稳定性好 、调速范 围广等优点 ,因此变频调速方式拥
有广 阔的发展前景 。
2 变频嚣 的P I D j 空 制 2 . 1 P I D 控制闭环控制简介
n ∞ 1 一 s ) ; 式中 —频率 ; p —极对数 ; s _ —转 差率 ( 0—3 %或 0 —6 。
( 1 ) 变频器 的P mK , 制基本原理接线图如图所示

由转速公式可见 ,通过变频器改变三相异步 电动机电源频率 ,可 以改变旋 转磁通 势的 同步转 速 ,达 到调速 的 目的。额 定频率 称为基 频 ,变频调速时,可以从基频向上调饵 功率调速) ,也可以从基频 向下
科学技术
变频器 P I D 控 制应用 方法
陈昶宏
( 江 苏 省盐 城盂 德 机 电有 限公 司 ,江苏 盐城 2 2 4 0 0 0) .

变频器的PID控制运行操作

变频器的PID控制运行操作

变频器的PID控制运行操作一、背景介绍变频器是一种能够控制电机转速的调节装置,通过改变电源的频率来改变电机的转速。

PID控制是一种常用的自动控制方法,可以对变频器进行精确的转速控制。

PID控制器由比例(P)、积分(I)和微分(D)三个控制参数组成,通过对这些参数的调整可以实现准确的速度控制。

二、PID控制的原理PID控制器通过测量物理过程的输出(变频器的转速)与期望的输入(设定的转速)之间的误差来调整输出信号,从而使物理过程的输出尽可能地接近期望的输入。

具体来说,PID控制器实时计算输出信号,其计算公式为:输出信号=Kp×误差+Ki×积分(误差)+Kd×微分(误差)其中,Kp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分参数,需要根据具体的应用进行调整。

三、PID控制在变频器中的实现1.设定转速:首先需要通过变频器的控制面板或者计算机软件设定期望的转速,将该值作为PID控制的目标输入。

2.传感器测量:使用传感器实时测量变频器的转速,将测量值作为PID控制的实际输出。

3.计算误差:将目标输入与实际输出进行比较,计算出PID控制需要的误差值。

4.控制器计算输出信号:根据PID控制的公式,通过调整参数Kp、Ki和Kd计算出控制器的输出信号。

5.输出信号传递:将控制器的输出信号传递给变频器,用于调节电源的频率,从而实现转速的控制。

6.参数调整:根据实际应用的需要,对PID控制器的参数进行调整,以提高控制的稳定性和精度。

7.循环控制:PID控制器会根据实时的误差值进行不断的计算和调整,以实现持续的转速控制。

四、PID控制在变频器中的优势1.高精度稳定性:PID控制器能够根据实时的误差值进行精确的调整,从而实现高精度的转速控制,提高了系统的稳定性。

2.快速响应:PID控制器能够快速地根据实时的误差值进行调整,从而具有快速的控制响应能力,适用于需要实时控制的场景。

3.鲁棒性:PID控制器具有较强的鲁棒性,对系统参数的变化和外部扰动具有一定的适应能力,能够保持较好的控制效果。

变频器PID参数整定方法

变频器PID参数整定方法

变频器PID参数整定方法在投用变频器PID掌握功能时,对变频器PID参数整定可按以下方法进行。

1、先用纯比例作用进行投运即把积分I和微分D关闭了。

先把比例增益设定为较小值,并观看变频器的输出频率变化及测量参数的变化状况,对比例增益进行调整时,可渐渐加大比例增益值,当系统波动大发生等幅振荡时,记录此时的比例增益值,设定比例增益为记录值的0.6-0.8。

在此基础上对比例增益进行微调,经几次调整以使系统稳定在允许范围内。

调试的关键是怎样来推断等幅振荡,比例作用很强时,振荡是正弦波形,且振荡周期是有规律的,这是推断的依据。

2、在比例作用的基础上加入积分作用积分作用和比例作用是相互关联的,当比例作用增加时,积分作用也会随着增加,比例作用减弱时,积分作用也会随之减弱,积分作用协作比例作用,目的是消退余差。

加人积分作用前,把积分时间设定为最大值或较大值,把调好的比例增益值再调大1倍,然后将积分时间从大到小进行转变,以得到较满足的掌握曲线,在此积分时间下再转变比例增益,看掌握效果是否变好,假如变好再按同方向转变比例增益,反之,则减小比例增益并转变积分时间,再观看系统掌握曲线,反复调试几次就可得到满足的积分时间和比例增益了。

假如系统稳定性不够抱负,可试将比例增益和积分时间适当加大一点。

3、按需要打算是否使用微分作用压力、流量掌握系统可以不用微分作用,所以微分时间(微分增益)一般不用设定,为0即可。

但温度掌握由于温度参数的滞后性,就要使用微分作用来提高掌握质量了。

如有需要进行设定即可,投用时可先将微分时间设定为较小值,然后渐渐加大,同时观看系统掌握曲线的变化,假如曲线响应较慢可适当加大微分时间,假如曲线不稳定则可能是微分时间大了,可适当削减之,加大比例增益也可加快曲线的响应速度,可与微分作用协作调试。

4、关于系统的振荡问题在变频器PID参数整定中,怎样来推断系统是否存在振荡现象,这要通过观看,但要留意的是,有无振荡现象不能以变频器的输出频率来推断,而是要看被控参数的变化,如对于恒压供水掌握系统,是观看供水总管的水压波动来推断是否有振荡现象。

变频器PID控制原理及调试

变频器PID控制原理及调试

变频器PID控制原理及调试文章介绍通用变频器PID功能组原理,给定方法、及参数的调试和应用案例。

标签:变频器;PID;智能PID调节仪引言目前,随着我国科学技术、电子技术、计算机网络等高新技术的不断发展,变频器的功能越来越丰富,制造商在开发、制造变频器时,充分考虑到用户需求,设计了多种可供用户选择的功能,其中PID控制技术是过程控制的一种常用方法,在保证系统平稳安全运行方面起着十分关键的作用。

1 变频器PID控制工作原理分析1.1 结构原理PID控制属于闭环控制,是指将被控量的检测信号(即由传感器测得的实际值)反馈到变频器,与被控量的目标信号进行比例、积分、微分运算,来调整变频器的输出频率,如尚未达到,则根据两者的差值进行调整,使被控量始终稳定在目标量上,通常适用于流量控制,压力控制及温度控制等,过程控制基本原理框图如下:1.2 PID控制的工作过程以空气压缩机为例,某变频调整系统基本构成如下图所示:图中BP是压力变送器,用以测量储气罐的实际压力。

R.S.T为变频器三相电源进线,U.V.W为变频器三相电源出线,+5V为频率设定用电源,VRF、VPF为模拟量输入端子,GND为公共端,RP为频率调节电位器,其中,5V、VFRF、GND构成变频器外部频率给定。

空气压缩机变频调速系统的基本要求是保持储气罐压力的恒定,系统工作过程介绍如下。

设XT为目标信号,其大小与所需的储气罐压力相对应,XF为压力变送器的反馈信号,则变频器输出频率f的大小由合成信号(XT-XF)决定。

如储气罐压力超过目标值,则XF>XT→(XT-XF)O→变频器输出频率↑→电动机转速↑→储气罐压力P↑→直至与所要求的目标压力相符(XF≈XT)为止。

以上举例说明为PID输出特性为正特性,即当反馈信号大于PID的给定量时,要求变频顺输出频率下降才能使PID达到平衡,如收卷的张力PID控制。

PID的负特性指当反馈信号大于PID给定,要求变频器输出频率上升,才能使PID达到平衡,如放卷的张力PID控制。

PID在变频器中应用

PID在变频器中应用

企业在生产中,往往需要有稳定的压力、温度、流量、液位或转速,以此作为保证产品质量、提高生产效率、满足工艺要求的前提,这就要用到变频器的PID 控制功能。

所谓PID 控制,就是在一个闭环控制系统中,使被控物理量能够迅速而准确地无限接近于控制目标的一种手段。

PID 控制功能是变频器应用技术的重要领域之一,也是变频器发挥其卓越效能的重要技术手段。

变频调速产品的设计、运行、维护人员应该充分熟悉并掌握PID 控制的基本理论。

一、PID 控制的实现1 .PID 的反馈逻辑各种变频器的反馈逻辑称谓各不相同,甚至有类似的称谓而含义相反的情形。

系统设计时应以所选用变频器的说明书介绍为准。

所谓反馈逻辑,是指被控物理量经传感器检测到的反馈信号对变频器输出频率的控制极性。

例如中央空调系统中,用回水温度控制调节变频器的输出频率和水泵电机的转速。

冬天制热时,如果回水温度偏低,反馈信号减小,说明房间温度低,要求提高变频器输出频率和电机转速,加大热水的流量;而夏天制冷时,如果回水温度偏低,反馈信号减小,说明房间温度过低,可以降低变频器的输出频率和电机转速.减少冷水的流量。

由上可见,同样是温度偏低,反馈信号减小,但要求变频器的频率变化方向却是相反的。

这就是引入反馈逻辑的原由。

几种变频器反馈逻辑的功能选择见表 1 。

2 .打开PID 功能要实现闭环的PID 控制功能,首先应将PID 功能预置为有效。

具体方法有两种:一是通过变频器的功能参数码预置,例如,康沃CV F-G2 系列变频器,将参数H-48 设为O 时,则无PID 功能;设为1 时为普通PID 控制;设为2 时为恒压供水PID 。

二是由变频器的外接多功能端子的状态决定。

例如安川CIMR-G 7A 系列变频器,如图1 所示,在多功能输入端子Sl-S10 中任选一个,将功能码H1-01 ~H1-10( 与端子S1-S10 相对应) 预置为19 ,则该端子即具有决定PI[) 控制是否有效的功能,该端子与公共端子SC “ ON ”时无效,“ OFF ”时有效。

变频器PID控制应用方法

变频器PID控制应用方法

变频器PID控制应用方法作者:陈昶宏来源:《卷宗》2013年第11期摘要:随着电力电子技术和自动控制技术的日益发展,变频器的调速已经从继电器控制时代发展到今天的由变频器控制调速,而且在工业各个领域中得到了极为广泛的应用。

本文以变频调速基本原理及特点,重点阐述了如何通过PID控制来实现对变频器的频率调节。

关键字:PID;变频控制;频率调节0 引言在现在的在工业自动化控制系统中,最为常见的是由PID控制变频器,来控制电动机频率的改变从而实现速度控制。

但企业在生产中,往往需要有精密稳定的压力、温度、流量、液位或转速,以此作为保证产品质量、提高生产效率、满足工艺要求的前提,这就要用到变频器的PID 控制功能,从而实现对被控量的时时控制,以此来实现更为准确自动控制。

以下简单介绍PID控制应用方法。

1 变频器简介变频器是将固定频率的交流电转换成频率和大小连续可调的交流电的装置。

如图1-1所示;图1-1 变频器的组成如上图;变频器主要由主电路和控制电路组成。

主电路包括整流电路(工频电源的交流电变换成直流电且对直流电进行平滑滤波)和逆变电路(直流电变换成各种频率的交流电)两部分,逆变器是通过改变晶体管的导通顺序来改变电机的旋转方向的。

控制电路是完成对主电路的控制和保护的电路。

已知交流电动机的转速n公式为:n=60f/p(1-s);式中:f—频率;p—极对数;s—转差率(0~3%或0~6%)。

由转速公式可见,通过变频器改变三相异步电动机电源频率,可以改变旋转磁通势的同步转速,达到调速的目的。

额定频率称为基频,变频调速时,可以从基频向上调(恒功率调速),也可以从基频向下调(恒转距调速)。

因此变频调速方式,比改变极对数p和转差率s 两个参数简单得多。

同时还具有很好的性价比、操作方便、机械特性较硬、静差率小、转速稳定性好、调速范围广等优点,因此变频调速方式拥有广阔的发展前景。

2 变频器的PID控制2.1 PID控制闭环控制简介PID 闭环控制是指将被控量的检测信号反馈到变频器,并与被控量的目标信号相比较以判断是否已经达到预定的控制目标。

变频器的PID调节解读

变频器的PID调节解读

• 2.常用的 PID 参数整定方法 a)确定控制器参数 数字PID 控制器控制参数的选择,可按连续-时间 PID 参数整定方法进行。在选择数字 PID 参数之
前,首先应该确定控制器结构。对允许有静差 (或稳态误差)的系统,可以适当选择 P 或 PD
控制器,使稳态误差在允许的范围内。对必须消 除稳态误差的系统,应选择包含积分控制的PI或 PID 控制器。一般来说,PI、PID 和 P控制器应 用较多。对于有滞后的对象,往往都加入微分控制。
微分调节作用:
• 微分调节作用:微分作用反映系统偏差信号的变 化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能 产 生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微 分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。 在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调 节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过 强 的加微分调节,对系统抗干扰不利。此外,微分反应 的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为 零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节 规律相结合,组成PD或PID控制器。
变频器的PID调节
PID是比例,积分,微分的缩写
比例调节作用:
•. 比例调节作用:是按比例反应系统的偏差, 系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调 节作用用以减少 偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差, 但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至 造成系统的 不稳定。
积分调节作用:
• 积分调节作用:是使系统消除稳态误差,提高无差 度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分 调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱 取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。 反 之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定 性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节 规律 结合,组成PI调节器或PID调节器。

项目5任务六:变频器的PID控制运行操作解读

项目5任务六:变频器的PID控制运行操作解读
任务六
变频器的PID控制运行操作
知识与能力目标
1 2 2 3 3 4 3 5 4
掌握面板设定目标值的接线方法及参数设置
掌握端子设定多个目标值的接线方法及参数设置
熟悉P、I、D参数调试方法
变频器PID参数设置
PID 控制原理 PID控制是闭环控制中的一种常见形式。 由给定信号,反馈信号, P、I、D调节器构成闭环控制系统。 反馈信号取自拖动系统的输出端,当输出量偏离所要求的给定值时,反 馈信号成正比例 变化。 在输入端,给定信号与反馈信号相比较,存在一个偏差值。对该偏差, 经过P、I、D调节,控制变频器的输出频率,从而迅速、准确地消除拖动系 统的偏差,振荡和误差都比较小。适用于压力、温度、流量控制等。
3
0 2250 60 0 100 0
用户访问级为专家级
参数过滤显示全部参数 已激活的PID设定值(PID设定值信号源) 由面板BOP(▲▼)设定的目标值(%) 无PID微调信号源 PID设定值的增益系数 PID微调信号增益系数
*P2257 *P2258
定值斜坡上升时间 PID设定值的斜坡下降时间
变频器PID参数设置
变频器PID控制原理 MM440变频器内部有PID调节器。MM440变频器PID控制原理简图如下 图所示。
变频器PID参数设置
PID控制的给定值(主设定值)可以通过面板进行设定,也可以通过模 拟量输入通道AIN1和AIN2进行设定。具体选择哪一种方式,由参数P2253
的设定值决定,参数P2253的设定值作用如下表所示。
任务实施
5)设置反馈参数
参数号 P0003 P0004 P2264 *P2265 *P2267 *P2268 *P2269 出厂值 1 0 755.0 0 100 0 100 设置值 3 0 755.1 0 100 0 100 说明 用户访问级为专家级 参数过滤显示全部参数 PID反馈信号由AIN2+(即模拟输入2)设定 PID反馈信号无滤波 PID反馈信号的上限值(%) PID反馈信号的下限值(%) PID反馈信号的增益(%)

变频器PID控制方式分类及调整方法

变频器PID控制方式分类及调整方法

变频器PID控制方式分类及调整方法变频器PID控制的目的是通过控制对象的传感器等检测控制量(反馈量),将其与目标值(温度、压力等设定值)进行比较。

若有偏差,则通过PID功能的控制动作使偏差为0,即要使反馈量与目标值一致的一种较通用的控制方式。

适用于流量、压力、温度控制等过程控制。

有些变频器对PID调节器的输出可根据反馈信号的输入值进行切换,可选择正动作或反动作,因此按照PID调节器的输出,能使电动机的转速增加或减小。

PID调节器正动作输出时,反馈量电压输入为0-10V(电流输入为4-20mA),反动作输了时,反馈量电压输入为10-0V(电流输入为20-4mA)。

(一)变频器PID控制器动作原理变频器的PID控制是指速度控制器的P---增益、I---积分时间、D---微分时间控制。

(1)P动作操作量(输出频率)和偏差之间有比例关系的动作称为P动作,因此P动作就是输出和偏差成比例的输出频率。

但是只是P动作不能使偏差为0。

P(增益):是决定P动作对偏差响应程度的参数。

增益取大时,响应快,但过大将产生振荡,增益取小时,响应滞后。

它定义了速度控制器的比例增益,大增益可能引起速度波动。

偏差在100%时,最高频率为100%,P增益为1时:下图显示了在偏差阶跃信号作用下,速度控制器的输出:(2)I动作操作量(输出频率)的变化速度和偏差成比例关系的动作称为I动作。

因此,I动作即是输出按偏差积分的操作量,由此可达到使控制量(反馈量)和目标量(设定频率)一致的效果,但对变化急剧的偏差,响应就差。

因此积分时间参数I决定了I动作效果的大小,积分时间大时,响应迟缓,但对外部扰动的控制能力变差,积分时间小时,响应速度快,过小时,将发生振荡。

I定义了变频器控制器在偏差阶跃信号作用下,控制器输出信号的变化率,积分时间越短,连续偏差值的校正就越快,但是如果太短,会造成控制不稳定。

下图显示了在偏差发生之后,偏差值不变时,速度控制器的输出:(3)D动作操作量(输出频率)和偏差的微分值成比例的动作称为D动作。

V20变频器PID控制恒压供水操作指南

V20变频器PID控制恒压供水操作指南

V20变频器PID控制恒压供水操作指南PID控制是一种常用的自动控制方法,常用于恒压供水系统中,V20变频器具备PID控制功能,可以实现对水泵的流量和压力进行精准控制。

本文将为您介绍V20变频器PID控制恒压供水的操作指南。

1.变频器参数设置首先,需要对V20变频器进行参数设置。

进入参数调整界面,找到PID控制相关的参数,包括KP(比例系数)、KI(积分时间)、KD(微分时间)等。

根据实际需求和系统特点进行调整,以实现最佳控制效果。

2.设定目标值在恒压供水系统中,水泵的流量和压力是需要控制的目标值。

可以通过人机界面或者远程监控系统设定目标值,设置为系统所需的流量和压力。

3.开启恒压供水模式将变频器设置为恒压供水模式,在人机界面上找到相应的设置选项,启动恒压供水控制功能。

4.监测反馈信号在恒压供水过程中,需要实时监测反馈信号,包括水泵的流量和压力。

通过传感器等设备获取这些信号,并反馈给变频器进行控制。

5.PID控制算法基于反馈信号和设定目标值,V20变频器内部的PID控制算法会自动进行计算,并控制变频器输出的电压和频率,以调节水泵的运行状态,使得流量和压力能够稳定在目标值附近。

6.调整PID参数根据实际运行情况,可能需要进行PID参数的调整。

可以根据系统的响应速度和稳定性要求,逐步调整KP、KI和KD的数值,直到达到最佳控制效果。

7.故障处理在恒压供水过程中,可能会出现一些故障,如水泵堵塞、传感器故障等。

变频器会监测这些故障,并及时报警,需要及时处理故障并修复,确保系统的正常运行。

8.定期维护为了保证恒压供水系统的长期稳定运行,需要进行定期维护和检查。

包括检查传感器的准确性,清洗水泵和管道等,以确保系统的运行状态和控制效果。

总结:通过V20变频器的PID控制功能,可以实现恒压供水系统的精准控制。

通过参数设置、设定目标值、开启恒压供水模式、监测反馈信号、PID控制算法、PID参数调整、故障处理和定期维护等步骤,可以实现稳定的供水效果,并保证系统的正常运行。

PID控制操作

PID控制操作

1.熟悉变频器的基本使用控制要求, 熟悉变频器在自动调节控制中PID 的应用。

2. 掌握变频器PID 运行控制的外部连接和有关参数设置及含义。

3.掌握面板操作和外端子操作的PID 运转控制技能。

[基础知识]PID 就是比例、微分、积分控制, 通过变频器实现PID 控制有两种情况:一是变频器内置的PID 控制功能,给定信号通过变频器的键盘面板或端子输入,反馈信号反馈给变频器的控制端,在变频器内部进行PID 调节以改变输出频率;二是用外部的PID 调节器将给定量与反馈量比较后输出给变频器加到控制端子作为控制信号。

总之,变频器的PID 控制是与传感器元件构成的一个闭环控制系统,实现对被控制量的自动调节,在温度、压力等参数要求恒定的场合应用十分广泛,是变频器在节能方面常用的一种方法。

一、FRN2.2G11S-4富士变频器PID 控制线路的连接1、主电路的连接(1)输入端子L1/R 、L2/S 、L3/T 接三相电源。

(2)输出端子U 、V 、W 接电动机,输入、输出端子的接线图参照图2-1-1连接。

(3)PID 控制回路的连接如图2-6-1所示。

第六节 变频器的PID 控制运行操作三相交流380阀门水泵电动机压力变送器外部给定直流电源4~20图2-6-1 PID 控制接线图二、相关功能参数的含义详解及设定操作技能(1)参数设定 按表2-6-1设定相关参数。

表2-6-1 PID 控制参数设定表(2)相关参数含义及设定操作E01 设定值为11,(X1)端子功能频率2/频率1切换此设定参数为频率2/频率1的切换,由外部接点输入信号ON或OFF切换F01和C30预设的频率设定方法。

如表2-5-2所示。

表2-6-2频率设定切换表注意:不要和设定值35同时使用。

如同时选择设定值11和35的话会显示Er6错误代码。

E02 设定值为20,(X2)端子功能PID控制取消此参数为PID控制取消,当外部接点输入信号ON或OFF时PID控制无效或有效。

变频器的PID控制功能

变频器的PID控制功能

变频器的PID控制功能PID控制是一种常用的控制方法,广泛应用于各种自动控制系统中,包括变频器。

PID控制器能够通过不断调整输出信号,使得被控制对象的输出能够尽可能接近设定值,从而实现精确的控制。

在变频器中,PID控制功能能够提高变频器的性能和稳定性,使得其更加适用于各种实际运行场景。

变频器的PID控制功能主要包括三个部分:比例控制、积分控制和微分控制。

比例控制对应于比例(P)项,积分控制对应于积分(I)项,微分控制对应于微分(D)项。

这些项分别反映了控制过程中的偏差、历史偏差和未来偏差对输出信号的影响,通过综合这些项的作用,PID控制器能够实现精确的控制。

在变频器中,PID控制器通常会采用闭环控制方式,即通过对输出信号进行反馈,不断调整控制器的输出。

首先,需要测量被控对象的输出信号和设定值的偏差,然后通过比例控制器根据偏差的大小来调整输出信号的幅度。

比例控制器的输出信号与偏差成正比,当偏差增大时,输出信号的幅度也会增大。

这样可以快速地将输出信号调整到接近设定值的范围内。

然而,仅仅使用比例控制器往往会导致过调和震荡的问题。

因此,需要引入积分控制和微分控制来消除震荡。

积分控制器会根据偏差的累积值来调整输出信号的幅度。

当偏差存在一定的累积值时,积分控制器的输出信号会逐渐增大,从而加快接近设定值的速度。

微分控制器则根据偏差变化的速率来调整输出信号。

当偏差的变化速率较快时,微分控制器的输出信号会增大,从而迅速调整输出信号的幅度。

PID控制器通常需要进行一定的参数调整,以便实现更好的控制效果。

这些参数包括比例系数、积分时间和微分时间。

比例系数决定了比例控制对输出的影响程度,积分时间决定了积分控制对输出的累积影响程度,微分时间决定了微分控制对输出的快速调整程度。

对于不同的被控对象和控制要求,需要根据实际情况进行参数调整,以获得最佳的控制效果。

综上所述,变频器的PID控制功能能够实现精确的控制,提高变频器的性能和稳定性。

变频器的PID控制功能

变频器的PID控制功能

[日期:2011-01-31]来源:?作者:山西杨德印[字体:大中小]一、PID控制的实现1.打开PID功能要实现闭环的PID控制功能,首先应将PID功能预置为有效。

具体方法有两种:一是通过变频器的功能参数码预置,例如,康沃CVF-G2系列变频器,将参数H-48设为O时,则无PID功能;设为1时为普通PID控制;设为2时为恒压供水PID。

二是由变频器的外接多功能端子的状态决定。

例如安川CIMR-G7A系列变频器,如右图所示,在多功能输入端子Sl-S10中任选一个,将功能码H1-01~H1-10(与端子S1-S10相对应)预置为19,则该端子即具有决定PI[)控制是否有效的功能,该端子与公共端子SC“ON”时无效,“OFF”时有效。

应注意的是。

大部分变频器兼有上述两种预置方式,但有少数品牌的变频器只有其中的一种方式。

在一些控制要求不十分严格的系统中,有时仅使用PI控制功能、不启动D 功能就能满足需要,这样的系统调试过程比较简单。

的反馈逻辑各种变频器的反馈逻辑称谓各不相同,甚至有类似的称谓而含义相反的情形。

系统设计时应以所选用变频器的说明书介绍为准。

所谓反馈逻辑,是指被控物理量经传感器检测到的反馈信号对变频器输出频率的控制极性。

例如中央空调系统中,用回水温度控制调节变频器的输出频率和水泵电机的转速。

冬天制热时,如果回水温度偏低,反馈信号减小,说明房间温度低,要求提高变频器输出频率和电机转速,加大热水的流量;而夏天制冷时,如果回水温度偏低,反馈信号减小,说明房间温度过低,可以降低变频器的输出频率和电机转速。

减少冷水的流量。

由上可见,同样是温度偏低,反馈信号减小,但要求变频器的频率变化方向却是相反的。

这就是引入反馈逻辑的原由。

几种变频器反馈逻辑的功能选择见下表。

3.目标信号与反馈信号欲使变频系统中的某一个物理量稳定在预期的目标值上,变频器的PID功能电路将反馈信号与目标信号不断地进行比较,并根据比较结果来实时地调整输出频率和电动机的转速。

PID控制在变频调速中的应用研究

PID控制在变频调速中的应用研究

1 一
,O z
() 1
,0 z
异 步 电机 的 同步转 速 为 :
: () 2
2 水 泵 变 频 调 速 的 节 能原 理
近 年来 , 出于 节能 的迫切需 要和对 产 品质量不 断提 高 的要求 , 加之 采用变 频器易 操作 、免维 护 、控 制精度

异 步 电机 的转 速为 :
o x ei na d vc sp at a e u gn rq e c d lt ni gv nS e dp rmeeso ep rmee dut f pr e me tl e ie, rci l b g igf u n ymo uai ie p e aa tr fh aa traj s c d e o s t —
此 , 水 系统变 频 的实质 是异 步 电动机 的变 频调 速 , 供 而
异 步 电动机 的变频 调 速是 通 过改 变定 子供 电频率 来 改
可知 , 当极对 数 P 不 变时 , 电机 转子转 速 n与定 子 电源 频率 . 成 正 比 , 因此 连续调 节异 步 电机 供 电电源 频率 ,
Ab t a t s r c :Th sp pe a e h o l r wa e s x m p e e c i e h I c n r lT c no o y n t e a p i a i n o r q e c i a rt k st e b ie t r a e a l ,d s rb st e P D o to e h l g i h p l to f fe u n y c c n r l i c u i g e e g — a i g a a y i o r q e c o to , D n r lS se f rt e d sg n m p e e t to o to , n l d n n r y s v n n l ss ffe u n y c n r l PI Co to y t m o h e i n a d i l m n a i n

变频器恒压供水系统应用之PID控制

变频器恒压供水系统应用之PID控制

变频器恒压供水系统应用之PID控制
变频器PID控制; 变频器PID控制是闭环控制,被控系统和变频器要形成闭环。

变频器内部要设PID控制电路。

PID控制应用场合:(1)应用于过程控制。

如恒压供水控制,恒压供气、恒温控制等。

(2)应用于稳速控制。

变频恒压供水系统
1. PID控制组态
1)设置目标量给定端子和目标量。

2)设置反馈量给定端子和反馈量。

3)安装传感器
假设设备为水泵,要求压力为0.6MPa,传感器量程为0~1MPa,输出电压为0~10V,目标信号给定为6V。

反馈电压小于目标电压,升速;反馈电压大于目标电压,降速;反馈电压等于目标电压,恒速运行。

2. PID控制特性
PID控制主要作用是消除震荡和提高恢复的快速性
P控制器——放大器,提高系统反应的快速性,减小静差。

I控制器——积分器,消除系统的振荡。

P、I 参数在现场进行调试。

PID 在恒压供水中的应用
1. 两种控制方式
独立PID控制
间接PID控制,由PLC恒压供水控制系统等和变频器共同组成的供水系统
2.应用举例;
PID应用案例——丹佛斯FC51 变频器PID应用
丹佛斯FC51系列变频器有着非常优良的闭环控制特性,反馈信号取自什么量,就稳定什么量。

取自水泵的压力就组成恒压供水,取自温度就组成恒温控制。

参数选择
工作原理接线图
共同学习,提高技能,服务社会,不足之处欢迎批评指正!本文转自《机电工程家园》。

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浅谈变频器PID控制应用方法
作者:韩雪
来源:《科学与财富》2014年第04期
摘要:随着电力电子技术和自动控制技术的日益发展,变频器的调速已经从继电器控制时代发展到今天的由变频器控制调速,而且在工业各个领域中得到了极为广泛的应用。

本文以变频调速基本原理及特点,重点阐述了如何通过PID控制来实现对变频器的频率调节。

关键字:PID,变频控制,频率调节
引言:在现在的在工业自动化控制系统中,最为常见的是由PID控制变频器,来控制电动机频率的改变从而实现速度控制。

但企业在生产中,往往需要有精密稳定的压力、温度、流量、液位或转速,以此作为保证产品质量、提高生产效率、满足工艺要求的前提,这就要用到变频器的 PID 控制功能,从而实现对被控量的时时控制,以此来实现更为准确自动控制。

以下简单介绍PID控制应用方法。

1. 变频器简介
变频器是将固定频率的交流电转换成频率和大小连续可调的交流电的装置。

如图1-1所示;
图1-1 变频器的组成
如上图;变频器主要由主电路和控制电路组成。

主电路包括整流电路(工频电源的交流电变换成直流电且对直流电进行平滑滤波)和逆变电路(直流电变换成各种频率的交流电)两部分,逆变器是通过改变晶体管的导通顺序来改变电机的旋转方向的。

控制电路是完成对主电路的控制和保护的电路。

已知交流电动机的转速n公式为:
n=60f/p(1-s);
式中:f—频率;
p—极对数;
s—转差率(0~3%或0~6%)。

由转速公式可见,通过变频器改变三相异步电动机电源频率,可以改变旋转磁通势的同步转速,达到调速的目的。

额定频率称为基频,变频调速时,可以从基频向上调(恒功率调
速),也可以从基频向下调(恒转距调速)。

因此变频调速方式,比改变极对数p和转差率s 两个参数简单得多。

同时还具有很好的性价比、操作方便、机械特性较硬、静差率小、转速稳定性好、调速范围广等优点,因此变频调速方式拥有广阔的发展前景。

2. 变频器的PID控制
2.1 PID控制闭环控制简介
PID 闭环控制是指将被控量的检测信号反馈到变频器,并与被控量的目标信号相比较以判断是否已经达到预定的控制目标。

如尚未达到,则根据两者的差值进行调整,直到达到预定的的控制目标为止。

变频器的输出频率只根据实际数值与目标值的比较结果进行调整,使被控物理量能够迅速而准确地无限接近于控制目标,变频器输出的频率与被控量之间无对应关系。

变频器的PID控制有两种情况:一种是变频器的内置PID功能,给定信号通过变频器的端子输入,反馈信号也反馈给变频器的控制端,在变频器内部进行PID调节以改变输出频率;另外一种的PID调节器将给定量与反馈量比较好后输出给变频器,加到控制端子作为控制信号。

PID 控制功能是变频器应用技术的重要领域之一,也是变频器发挥其卓越效能的重要技术手段。

2.2 系统方案
案例:假如现有一个冶炼的锅炉,由于对冶炼金属质量要求非常高,要求时刻保持恒温,那么我们采取什么方法对炉温进行准确的控制呢?
传统的控制方法是在炉身的四周打开几个通风口,当温度过高就把通风口打开,温度低时就闭,以此来达到控制的目的。

这种控制方法虽然简单,但是对于其精密控制要求,不论是在时间上还是在准确性上都还不够理想,冶炼出来的产品在质量上往往达不到最佳。

现代的控制方法是利用变频器的PID闭环的自动控制,PID 控制是利用PI控制的优点组合而成的控制。

PI控制由比例(P)和积分(I)组成根据偏差及时间变化,产生一个执行量。

PD控制由比例控制(P)和微分控制(D)组成,根据改变动态特性的偏差速率,产生一个执行量。

积分控制可以消除静差或减小静差,提高精度;微分控制可以抑制过大的超调量,加快过渡过程。

对上述的控制要求可以得到很好的控制效果。

炉的温度主要由与电机相连的风机调节,在锅炉内安装一个温度传感器,温度传感器检测到锅炉的实际温度,然后将其转换成电压信号或电流信号,反馈到变频器的接收端子,使温度反馈值与目标值进行比较,然后得出偏差,根据偏差利用变频器的PID控制功能,使变频器输出适当的频率控制风机的转速,使温度达到预定的目标。

这样就可以方便有效及时地对炉温进行控制,简单方便,准确性高。

目标值通常是被测量的实际大小与传感器量程之比的百分数。

例如:锅炉的要求温度为60摄氏度,所用温度表量程是0-100摄氏度,则目标值是60%。

PID目标值预置可以通过面板输入式由键盘直接给定,也可由外接电位器进行预置,调整方便。

2.3 系统硬件接线图
(1)变频器的PID控制基本原理接线图如图所示
PID控制接线图
(2)控制系统的接线
1)反馈信号的接入将温度传感器的红线与黑线分别接到+24V电源与负极上,绿线接到变频器4端上,电源负极接到5端子上。

2)目标信号的接入这里采用电位器输入目标信号的方式,目标信号要接在给定频率的输入端,当变频器为PID工作方式时,2端就是目标信号。

(3)定义变频器端子功能
定义端子功能参数
参数号作用功能
Pr.183=14 将RT端子设定为X14的功能 PID 控制有效
Pr.184=4 接通电流输入端子AU 电流输入选择
Pr.192=16 从IPF端子输出正反转信号 PID正反转方向显示
Pr.193=14 从OL端子输出下限信号 PID下限
Pr.194=15 从FU端子输出上限信号 PID上限
Pr.128=20 对于温度的控制,PID为负作用。

Pr.129=30 P增益是决定P动作对偏差响应程度的参数,P取大时响应快,取小时响应滞后,但过大产生振荡。

Pr.130=10 I积分时间常数,设定范围为0.1-3600S。

积分时间长相应迟缓,对外部扰动控制能力差;积分时间短,响应速度快,会发生振荡。

Pr.131=100% Pr.132=0% PID检测值上限与下限。

当设定上、下限时,如果检测值超过此设定范围,就会输出报警信号。

检测值为4mA时为0%,20mA为100%的变化量。

Pr.134=3S D微分时间常数,参数值在0.01-10S之间。

微分时间常数仅向微分作用提供一个与比例作用相同的检测值,随着时间的增加,偏差改变会有较大的响应。

3. 结束语
上述的PID控制方法在实际使用过程中节能、环保、控制方便,对于要求较高的控制可以收到很好的效果,为现代企业提高生产效率和产品质量,获得更好的经济效益有十分重要的意义。

所以作为一个技术人员,掌握好更新、更先进的设备和应用方法是十分必要的。


参考文献
(1)唐修波,《变频技术及应用》,中国劳动社会保障出版社。

(2)王廷才王伟,《变频原理及应用》,机械工业出版社。

(3)丁斗章,《变频调速技术与系统应用》,机械工业出版社。

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