A 变频器的恒压供水PID控制详细讲解

关于ABB变频器的恒压供水PID控制详细讲解

本人在造纸行业工作多年,对造纸行业的控制有一定的了解,平时苦恼于手下的员工对

于造纸行业的电控了解不够.后来将造纸行业常用的控制汇编成一本培训资料,发给部

门的所有工人熟读.收到一定的效果,本培训材料完全针对造纸行业的控制按照实际的

电路来详细讲解其工作原理和工作的过程,涵盖造纸电控的外围设备控制,包括电机的

直接启动,变频控制,软启动控制,正反转控制,多速电机控制.两地控制,纸机传动控制,复卷机.切纸机,复合机,包装输送系统.行车控制.可以说覆盖了造纸厂所有的电气控制.现先将其中的一小节发上来和大家交流,希望高手指正.

恒压供水PID控制

PID控制

P：比例环节。也称为放大环节，它的输出量与输入量之间任何时候都是一个固定的比例关系。

I: 积分环节：指输出量等于输入量对时间的积分。

D: 微分环节：指输出等于输入的微分。微分只与变化率有关，而与变化率的绝对值无关，偏差越大，控制越强。其主要作用就是对变化的波动有更强的抑制能力。

PID：比例积分微分调节器。

工作过程：当波动作用的瞬间，由于微分的超前作用，使微分的输出量最大，同时比例控制也开始作用。然后由于波动的变化率为零（理想状态）。故微分输出开始衰减，曲线开始下降。这时由于偏差的作用。积分开始作用，使曲线上升，。随着微分作用的逐渐消失，积分起主导作用，直到偏差完全消失（理想状态）。积分的输出也不再增加。而比例的控制是贯穿始终的。

ABB变频器的过程PID控制

ABB变频器内部有一个内置的PID控制器，它可用于控制压力，流量和液位等过程变量。启动过程PID控制后，过程给定信号将取代速度给定信号。另外一个实际值（过程反馈值）也会反馈给传动单元，过程PID控制会调节传动单元的速度使实际测量值等于给定值。

下图是一个不带PLC控制的一脱二恒压供水电气原理图：

变频器通过3个24V中间继电器来控制外部备用泵。

假设：当前水压的期望值为4.2kg。压力变送器PT的量程为0-10kg。变送器的输出为0 -20mA的电流信号。水泵为2台，一主一备。

要求：供水压力需长期保持在4.2kg，压力波动小于正负0.3kg。当水压小于3.6kg需启动备用泵（此泵为直接启动），当水压高于5.5kg时，停止备用泵。平时有单台主泵保持压力，根据压力不同调节电机的转速。

回路的控制要点：

变频器需保持的过程给定信号为：

4.2kg，量程为0-10kg对应的电流信号为0-20mA,则给定值为42％（以百分数来表示）。（当为4-20mA时为54％。算法为（4+（10）*16）/20＝）。由参数定义为KEYPAD（面板）后，直接在面板上给出。（面板最上面一行）

备用泵的启动：

必须同时满足2个条件，一是水压低于3.6kg，二是主泵的电机转速已经达到满速一定的时间。在这里我们将变频器的继电器输出RO1定义为压力的低限输出（相关参数： A CT1 LOW 38%），继电器输出RO2定义为压力的高限输出(相关参数： ACT2 HIGH 5 5%)。继电器的RO3定义为转速达到输出 SPEED1 48HZ（电机最高转速）)

变频器过程PID控制的激活：－PID-CTRL.

以下是完整的参数：

序号参数内容

1 PID-CTRL

2 DTC

3 380V

4 电机电流

5 50HZ

6 电机转速

7 电机功率

8 电机ID识别

9 DI6

10 FORWARD 禁止反转

11 REF1 给定类型：转速

12 DI3 过程控制有效

13 KEYPAD 从控制盘给定

14 0 最小转速

15 电机转速最大转速

16 KEYPAD 从控制盘给定

17 4mA 模拟输入最小值4ｍA

18 20mA 模拟输入最大值20mA

19 ACT 1 LIM

20 ACT 2 LIM

21 SPEED 1 LIM

22 DI5 运行允许

23 0 最小转速

24 电机转速最大转速

25 ACC/DEC 1 加减速时间选择

26 40S

27 40S

28 HIGH LIMT 输出速度极限值

29 48HZ

30 LOW LIMIT

31 38 低限实际值

32 HIGH LIMIT

33 55 高限实际值

34 1 PID增益值

35 60 积分时间

36 0 微分时间

37 NO 偏差值不取反

38 ACT1 选择过程实际值

39 AI2 过程实际值的信号源

40 AI2

41 0 定义信号源的最小值（当为4-20mA信号时选择4）

42 100

在原理图中可以可以看到，启动信号由原来我们常用的DI1，改为DI6（停止和启动的过程控制），并且将DI3（过程控制选择）、DI5（运行允许）短接。模拟输入由原来的AI3改为AI2。这些都是变频器PID控制的默认端口。大家可以通过对每个参数的了解来体会PID控制的最简单的原理。

用到了PID控制的还有空压机的控制系统，虽然它的PID算法是通过PLC实现的，但它的思路和控制原理是一样的，推而广之，DCS上的有关液位，流量等等一些过程控制也是通过PLC计算PID的算法后输出值直接给定到变频器。