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关于ABB变频器的恒压供水PID控制详细讲解

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恒压供水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+(4.2/10)*16)/20=0.536)。由参数11.03

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:14.

01 ACT1 LIM.32.15 LOW LIMIT.32.16 38%),继电器输出RO2定义为压力的高限输出(相关参数:14.02 ACT2 LIM.32.17 HIGH LIMIT.32.8 55%)。继电器的RO3定义为转速达到输出(14.03 SPEED1 LIM.32.01HIGH LIMIT.32.02 48HZ(电机最高转速))

变频器过程PID控制的激活:99.02-PID-CTRL.

以下是完整的参数:

1 99.0

2 PID-CTRL

2 99.04 DTC

3 99.05 380V

4 99.06 电机电流

5 99.07 50HZ

6 99.08 电机转速

7 99.09 电机功率

8 99.10 电机ID识别

9 10.01 DI6

10 10.3 FORWARD 禁止反转

11 11.01 REF1 给定类型:转速

12 11.02 DI3 过程控制有效

13 11.03 KEYPAD 从控制盘给定

14 11.04 0 最小转速

15 11.05 电机转速最大转速

16 11.06 KEYPAD 从控制盘给定

17 13.11 4mA 模拟输入最小值4mA

18 13.12 20mA 模拟输入最大值20mA

19 14.01 ACT 1 LIM

20 14.02 ACT 2 LIM

21 14.03 SPEED 1 LIM

22 16.01 DI5 运行允许

23 20.01 0 最小转速

24 20.02 电机转速最大转速

25 22.01 ACC/DEC 1 加减速时间选择

26 22.02 40S

27 22.03 40S

28 32.01 HIGH LIMT 输出速度极限值

29 32.02 48HZ

30 32.15 LOW LIMIT

31 32.16 38 低限实际值

32 32.17 HIGH LIMIT

33 32.18 55 高限实际值

34 40.01 1 PID增益值

35 40.02 60 积分时间

36 40.03 0 微分时间

37 40.05 NO 偏差值不取反

38 40.06 ACT1 选择过程实际值

39 40.07 AI2 过程实际值的信号源

40 40.08 AI2

41 40.09 0 定义信号源的最小值(当为4-20mA信号时选择4)

42 40.10 100

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。

1002 DI1

1101 给定2

1102 外部2

1103 AI2

1402 PFC

2003 25

2008 50

2202 20

2203 25

3415 AI2

4001 2

4002 6

4010 内部

4011 27.50%

4012 1.00%

8103 1.00%

8104 1.00%

8105 1.00%

8109 49HZ

8110 49HZ

8111 49HZ

8112 20

8113 23

8114 26

8116 10

8117 2

8120 DI3

8124 10

8125 10

8127 3

9902 7

4011是反馈修整值,要自己算的

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