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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SkSIO中任选一个，将功能码H1-01〜HblO（与端子SkSIO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2 .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C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地他骨功能含史曲感与应含义WII隰T冷这捍PH，陀止依膂愕41处»出火.:构侪反专l：PW■出巾笈"ttt®板施）LPtISH20PlDttA01春曲祚崔】正前忻正展馆h九应助作1%近责，雕一CTF-C2用・51反流代目情怦毡正相性工正反底门11"一忡霭士陋工FSI灰尸母”产由tth1通舐秀HE阮切的世PID巫潮博技二不动情“,正动土।却近通作传物女*PM金造霭靖北.力”带用.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所以，变频器的PID控制至少需要两种控制信号：目标信号和反馈信号。

这里所说的目标信号是某物理量预期稳定值所对应的电信号，亦称目标值或给定值；而该物理量通过传感器测量到的实际值对应的电信号称为反馈信号，亦称反馈量或当前值PID控制的功能示意图见下图图中有一个PID开关可通过变频器的功能参数设置使PID功能有效或无效PID功能有效时，由PID电路决定运行频率；PID功能无效时，由频率设定信号决定运行频率PID开关、动作选择开关和反馈信号切换开关均由功能参数的设置决定其工作状态4 .目标值给定如何将目标值（目标信号）的命令信息传送给变频器，各种变频器选择了不同的方法，而归结起来大体上有如下两种方案：一是自动转换法，即变频器预置PID功能有效时，其开环运行时的频率给定功能自动转为目标值给定如下表中的安川CIMR-G7A与富士P11S变频器二是通道选择法，如下表中的康沃CVF-G2、森兰SB12和普传P17000系列变频器H能亩.m*喑义靠用品瓦含义-史叫£西苕比当舞业-01域样PG动作*臧时昌学伯需峪至通的闵裨冉门除使博久图通Pl耳任昌寺比当旧百日血还舞力口动而布丽明口鼎装药；**四】九*港*1"逸母的鼻面\OtH匚YF-G2诚随西送送卡小服而屯广名心加气制学工•.-3外寓电珏怙挈州b九制觐电孑恺"式」配MA,卜省扑腾电M贮4：外-；帆冲L年；Q副INT47目於哈电力Kd面盘蜥良7L打祖翅于组Jl外露彳“咄足I1TOQ0PCU纳，此*74H,畀餐曜字JXOEAGm外神看(VLO-H)V口!・■・人1%弼ik3看就电出割申配Mtp7/www.go"gddqxom以上介绍了目标信号的输入通道，接着要确定目标值的大小。

由于目标信号和反馈信号通常不是同一种物理量难以进行直接比较，所以，大多数变频器的目标信号都用传感器量程的百分数来表示例如，某储气罐的空气压力要求稳定在1.2MPa,压力传感器的量程为2MPa,则与1.2MPa对应的百分数为60%,目标值就是60%而有的变频器的参数列表中，有与传感器量程上下限值对应的参数，例如富士P11S变频器，将参数E40(显示系数A)设为2即压力传感器的量程上限2MPa:参数E41(显示系数B)设为0,即量程下限为0,则目标值为1.2即压力稳定值为1.2MPa目标值即是预期稳定值的绝对值5 .反馈信号的连接各种变频器都有若干个频率给定输入端，在这些输入端子中，如果已经确定一个为目标信号的输入通道，则其他输入端子均可作为反馈信号的输入端可通过相应的功能参数码选择其中的一个使用比较典型的几种变频器反馈信即刷功修生史康戌C\'f-Gl无情国白逮捧电外部电压临号1；」也假轴人心赫寤施人力站MJ也玉普甘雪-lON-WVj息々恼展覆月我九慢防鱼压4■髀e盟也曲QqMAJ；模儡电”，［4tZJtJVEMU叫我斗㈤屏任用剧依附血-fefliH比择口外填耕臼丸卜工崎乐打电・门R+^&rA=外呢选f¥F：X0V3外用WPVFJTW汽M2.ItSP【KM器工除加的人现支院恼1l1「式际值1+发尿也liZiAffttl值】它修情2号通道选择见下表。

中Mg/gW6 .P、I、D参数的预置与调整(1)比例增益P变频器的PID功能是利用目标信号和反馈信号的差值来调节输出频率的，一方面，我们希望目标信号和反馈信号无限接近，即差值很小，从而满足调节的精度：另一方面，我们又希望调节信号具有一定的幅度，以保证调节的灵敏度解决这一矛盾的方法就是事先将差值信号进行放大比例增益P就是用来设置差值信号的放大系数的任何一种变频器的参数P都给出一个可设置的数值范围，一般在初次调试时，P可按中间偏大值预置或者暂时默认出厂值，待设备运转时再按实际情况细调2)积分时间如上所述比例增益P越大，调节灵敏度越高，但由于传动系统和控制电路都有惯性，调节结果达到最佳值时不能立即停止，导致超调”,然后反过来调整，再次超调，形成振荡为此引入积分环节I,其效果是，使经过比例增益P放大后的差值信号在积分时间内逐渐增大(或减小)，从而减缓其变化速度，防止振荡但积分时间I太长，又会当反馈信号急剧变化时，被理物理量难以迅速恢复因此，I的取值与拖动系统的时间常数有关：拖动系统的时间常数较小时，积分时间应短些；拖动系统的时间常数较大时，积分时间应长些3)微分时间D微分时间D是根据差值信号变化的速率，提前给出一个相应的调节动作，从而缩短了调节时间，克服因积分时间过长而使恢复滞后的缺陷。

D的取值也与拖动系统的时间常数有关：拖动系统的时间常数较小时，微分时间应短些；反之，拖动系统的时间常数较大时，微分时间应长些4)P、I、D参数的调整原则P、I、D参数的预置是相辅相成的，运行现场应根据实际情况进行如下细调：被控物理量在目标值附近振荡，首先加大积分时间I,如仍有振荡，可适当减小比例增益P被控物理量在发生变化后难以恢复，首先加大比例增益P,如果恢复仍较缓慢，可适当减小积分时间I,还可加大微分时间Dh即:#www.g(rgduq上om二、PlD应用实例1.项目描述选用创世C:SBG型变频器，利用其PID功能对某办公楼中央空调的冷冻水循环系统进行自动控制对于冷冻水循环系统的控制方式，有以下几种方案可供选择：一是恒温差控制，就是以回水温度和出水温度之差作为控制依据，利用温差控制器的PID功能，输出变频器的频率给定信号，这种方案无须启用变频器的PID功能二是恒压差控制，即根据冷冻水泵的出水压力和进水压力之差进行控制三是恒温度控制如果冷冻主机的出水温度比较稳定，只要测量系统的回水温度，利用变频器的PID功能即可实现与恒温差控制相同的控制效果本实例选用的是这种方案，应用于夏天制冷2,应用电路应用电路见右图。

图中的变频器为创世CSB型，规格为30kW,其参数设置见表4设置时首先通过P126（见下表）使所有参数恢复出厂值，这样做的好处是，尽管该变频器的参数有一百多个，但有相当一部分在本实例中并无实际意义；而有用的参数又有一部分可以默认使用出厂值这使得参数设置变得相对简单参数P98的设置（见表4）使PID功能有效，反馈逻辑为正动作创世变频器有专用的反馈信号输入通道，即PID/FBI和GND端子（见图3）,由参数P99设定反馈信号为电压输入目标信号由参数P03设定，由于参数P103和P104已设定了温度传感器的量程上限和下限，所以这里可设定回水期望的温度绝对值，具体数值，可比出水温度高5・100根据空调房间的降温要求确定冷冻水循环水泵在运行中不允许停机所以对参数P16和P105进行了设置变频器的其他有效应用参数在表4中没有列出，默认使用出厂值测温仪为厦门恩莱公司的XST型自动化仪表，将仪表的温度测量范围设置为0〜工00笛，相应的输出信号为0・5V,即温度为100空时输出5V电压信号,0空时输出0V电压信号，这与参数P99设定的反馈信号选择相吻合这个测温输出信号就是对变频器的反馈信号3,应用效果变频器与空调系统安装完成后，投入正式运行，获得节约30%电能与房间温度稳定的良好效果。

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