工廠供水設(shè)備系統(tǒng)變頻器PID控制應(yīng)用
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所謂工廠供水設(shè)備系統(tǒng)PID控制，就是在一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)中，使被控物理量能夠迅速而準(zhǔn)確地?zé)o限接近于控制目標(biāo)的一種手段。PID控制功能是變頻器應(yīng)用技術(shù)的重要領(lǐng)域之一，也是變頻器發(fā)揮其卓越效能的重要技術(shù)手段。
工廠供水設(shè)備系統(tǒng)變頻調(diào)速產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)人員應(yīng)該充分熟悉并掌握PID控制的基本理論。
一、工廠供水設(shè)備系統(tǒng)PID控制的實(shí)現(xiàn)
1 ．工廠供水設(shè)備系統(tǒng)PID的反饋邏輯
各種變頻器的反饋邏輯稱(chēng)謂各不相同，甚至有類(lèi)似的稱(chēng)謂而含義相反的情形。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以所選用變頻器的說(shuō)明書(shū)介紹為準(zhǔn)。所謂反饋邏輯，是指被控物理量經(jīng)傳感器檢測(cè)到的反饋信號(hào)對(duì)變頻器輸出頻率的控制極性。例如中央空調(diào)系統(tǒng)中，用回水溫度控制調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率和水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。冬天制熱時(shí)，如果回水溫度偏低，反饋信號(hào)減小，說(shuō)明房間溫度低，要求提高變頻器輸出頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速，加大熱水的流量；而夏天制冷時(shí)，如果回水溫度偏低，反饋信號(hào)減小，說(shuō)明房間溫度過(guò)低，可以降低變頻器的輸出頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速．減少冷水的流量。由上可見(jiàn)，同樣是溫度偏低，反饋信號(hào)減小，但要求變頻器的頻率變化方向卻是相反的。這就是引入反饋邏輯的原由。幾種變頻器反饋邏輯的功能選擇見(jiàn)表 1 。
2、工廠供水設(shè)備系統(tǒng)打開(kāi)PID功能
要實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的PID控制功能，首先應(yīng)將PID功能預(yù)置為有效。具體方法有兩種：一是通過(guò)變頻器的功能參數(shù)碼預(yù)置，例如，CVF-G2 系列變頻器，將參數(shù)H-48設(shè)為O時(shí)，則無(wú)PID功能；設(shè)為1時(shí)為普通PID控制；設(shè)為2時(shí)為恒壓供水PID。二是由變頻器的外接多功能端子的狀態(tài)決定。例如CIMR-G A系列變頻器，在多功能輸入端子Sl-S10中任選一個(gè)，將功能碼H1-01～H1-10( 與端子 S1-S10 相對(duì)應(yīng) ) 預(yù)置為19，則該端子即具有決定PId控制是否有效的功能，該端子與公共端子 SC “ ON ”時(shí)無(wú)效，“ OFF ”時(shí)有效。應(yīng)注意的是．大部分變頻器兼有上述兩種預(yù)置方式，但有少數(shù)品牌的變頻器只有其中的一種方式。
在一些控制要求不十分嚴(yán)格的系統(tǒng)中，有時(shí)僅使用 PI 控制功能、不啟動(dòng) D 功能就能滿足需要，這樣的系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程比較簡(jiǎn)單。
3、工廠供水設(shè)備系統(tǒng)目標(biāo)信號(hào)與反饋信號(hào)
欲使變頻系統(tǒng)中的某一個(gè)物理量穩(wěn)定在預(yù)期的目標(biāo)值上，工廠供水設(shè)備系統(tǒng)變頻器的PID功能電路將反饋信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)不斷地進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來(lái)實(shí)時(shí)地調(diào)整輸出頻率和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所以，變頻器的 PID 控制至少需要兩種控制信號(hào)：目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)。這里所說(shuō)的目標(biāo)信號(hào)是某物理量預(yù)期穩(wěn)定值所對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，亦稱(chēng)目標(biāo)值或給定值；而該物理量通過(guò)傳感器測(cè)量到的實(shí)際值對(duì)應(yīng)的電信號(hào)稱(chēng)為反饋信號(hào)，亦稱(chēng)反饋量或當(dāng)前值。 PID 控制的功能示意圖見(jiàn)圖 2 。圖中有一個(gè) PID 開(kāi)關(guān)?？赏ㄟ^(guò)變頻器的功能參數(shù)設(shè)置使 PID 功能有效或無(wú)效。 PID 功能有效時(shí)，由 PID 電路決定運(yùn)行頻率； PID 功能無(wú)效時(shí)，由頻率設(shè)定信號(hào)決定運(yùn)行頻率。 PID 開(kāi)關(guān)、動(dòng)作選擇開(kāi)關(guān)和反饋信號(hào)切換開(kāi)關(guān)均由功能參數(shù)的設(shè)置決定其工作狀態(tài)。
4、工廠供水設(shè)備系統(tǒng)目標(biāo)值給定
如何將目標(biāo)值 ( 目標(biāo)信號(hào) ) 的命令信息傳送給變頻器，各種變頻器選擇了不同的方法，而歸結(jié)起來(lái)大體上有如下兩種方案：一是自動(dòng)轉(zhuǎn)換法，即變頻器預(yù)置 PID 功能有效時(shí)，其開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí)的頻率給定功能自動(dòng)轉(zhuǎn)為目標(biāo)值給定．如表 2 中的安川 CIMR-G 7A 與富士 P11S 變頻器。二是通道選擇法，如表 2 中的康沃 CVF-G2 、森蘭 SB12 和普傳 P17000 系列變頻器。
以上介紹了目標(biāo)信號(hào)的輸入通道，接著要確定目標(biāo)值的大小。由于目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)通常不是同一種物理量。難以進(jìn)行直接比較，所以，大多數(shù)變頻器的目標(biāo)信號(hào)都用傳感器量程的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。例如，某儲(chǔ)氣罐的空氣壓力要求穩(wěn)定在 1 ． 2MPa ，壓力傳感器的量程為 2MPa ，則與 1 ． 2MPa 對(duì)應(yīng)的百分?jǐn)?shù)為 60 ％，目標(biāo)值就是 60 ％。而有的變頻器的參數(shù)列表中，有與傳感器量程上下限值對(duì)應(yīng)的參數(shù)，例如富士 P11S 變頻器，將參數(shù) E40( 顯示系數(shù) A) 設(shè)為 2 ，即壓力傳感器的量程上限 2MPa ：參數(shù) E41( 顯示系數(shù) B) 設(shè)為 0 ，即量程下限為 0 ，則目標(biāo)值為 1 ． 2 。即壓力穩(wěn)定值為 1 ． 2 MPa 。目標(biāo)值即是預(yù)期穩(wěn)定值的絕對(duì)值。
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