运用APRPID自动控制AT控制变频器的频率

阿尔法变频器在涂装设备同步控制上的应用无锡市西尔康电气有限公司曹林建0510-85167 189一.系统配置本系统采用阿尔法变频器控制,有两种方法实现:1. 采用ALPHA5000或者ALPHA6000(功率根据机器配置)系列变频器分别控制主从电动机,通过电气比例控制+下垂控制实现同步2. 采用ALPHA5300+编码器(功率根据机器配置)的控制方案控制同步, ALPHA5000控制从电机工作在速度模式,ALPHA5300+编码器控制主电机工作在力矩控制模式.二.系统概述在涂装生产线的多传动系统中,往往采用多电机驱动同一负载,根据涂装工艺的要求,各部份之间要求达到线速度比例协调.高精度,可靠地保证这个比例系数运行是保证产品质量,确保生产正常运行的重要条件.传统的开环同步控制已不能满足要求,要在任何时候保证这种速度比例关系,就要求这种比例协调应有微调功能,不应在运行过程中出现明显的滞后现象.下面将两种方案分别加以说明:1. 主电机采用ALPHA5000从电机采用ALPHA5000且都为速度模式:2. 主从电机匀采用ALPHA5000且都为速度模式,从变频器采用内置PID进行控制(负荷分配控制):主传动采用基本的速度控制模式,从传动在控制中运用内置PID调节器,主电机频率实际值(0-10VDC对应)作为主给定值，从机内部PID作为辅助频率源与主频率源(来自主变频速度信号)叠加作为频率输出.3. 优点:精度较高,能自动微调,对机械传动精度的依赖小,速度动态响应性和稳定性高;4. 缺点: PID参数的调整需要经验控制原理图:(主从变频器需配I/O扩展卡)控制原理图:参数配置：1. 主机配置参数如下：P0-04=1：端子控制方式P0-01=2：频率源选择AI1P0-21=40：主机加速时间P0-22=40：主机减速时间P3-01=1：主机启动P3-02=6：故障复位P3-03=38：外部故障输入2. 从机配置参数如下：P0-04=1端子控制方式P0-01=9 频率源选择1P0-02=2 频率源选择2P0-03=2 频率源选择1+频率源选择2P0-21=40 加速时间P0-22=40 减速时间P3-01=01启动P3-02=06：故障复位P3-03=38：外部故障输入P7-00=0 PID数字给定P7-01=1 反馈量通道选择AI2P7-02=5.0 PID数字给定P7-05=0.2 PID比例P7-06=0.5 PID积分时间P7-09=0.5 余差容限P7-10=0 PID正作用P7-14=10.0 模拟量程范围3. 采用ALPHA5300+编码器(功率根据机器配置)的控制方案控制同步, ALPHA5000控制从电机工作在速度模式,ALPHA5300+编码器控制主电机工作在力矩控制模式方案:主传动(ALPHA5300)采用转矩控制模式,主传动变频器实际输出转矩(0-10VDC对应)作为从传动变频器(工作速度模式)的速度设定值,以保证从变频器的输出频率自动跟踪负载转矩的变化,实现与主电机速度的比例协调.优点:控制简单,同步好;缺点:主变频器必须有力矩控制功能,需加旋转编码器,成本较较高控制原理参数配置：1. 主机配置参数如下：P0-04=1 端子控制方式P0-01=2 主频率源选择AI1P0-03=0 频率源选择P0-21=40 主机加速时间P0-22=40 主机减速时间P3-01=1 主机启动P3-02=6 故障复位P3-03=38 外部故障输入P4-17=6 AO1输出转矩2. 从机配置参数如下：P0-04=1 端子控制方式P0-01=2 主频率源选择AI1P0-03=0 频率源选择P0-21=40 主机加速时间P0-22=40 主机减速时间P3-01=1 主机启动P3-02=6 故障复位P3-03=38 外部故障输入本篇总结了在涂装设备多传动系统中用阿尔法变频器实现同步控制的方案, 两种方案充分体现了阿尔法的特色,取代了传统实现精确同步用PLC控制的方案,控制更简单,维护更方便.。

关于变频器PID 调节的一些总结及说明变频恒压供水设备的基本要求是保持供水管道内的压力恒定，系统的工作过程如下：假设：P 为目标信号（设定压力值或预设给定值），F 为压力变送器的反馈信号则：变频器的输出频率fx 的大小由合成信号（F、P）决定。

如果压力反馈信号F 超过了目标值P，即F > P → （P – F）< 0 → 变频器的输出频率fx ↓ → 电动机的转速nx ↓ → 管道的压力F ↓ → 直到与所需求的目标压力相符（F ≈ P）为止。

反之，如果管道的压力值F 低于目标值P，即F < P →（P – F）> 0 → 变频器的输出频率fx ↑ → 电动机的转速nx ↑ → 管道的压力F ↑ → 直到与所需求的目标压力相符（F ≈ P）为止。

上述的工作过程存在着一个矛盾：一方面，我们要求供水管道内的实际压力应无限的接近目标压力，就是说P –F → 0 ；另一个方面，变频器的输出频率fx 又是由F 与P 相减的结果来决定的，可以想象，如果我们把（P –F）直接作为给定信号的话，系统将是无法工作的。

解决上述矛盾的方法是：将（P – F）进行放大后，再作为频率给定信号：G = KP(P –F)在该表达式中，由于G 是（P – F）成正比的放大的结果，故称为比例放大环节，显然KP 越大，则（P – F）= G/ KP 越小，F 越接近P。

这里要说明一下，F 只能是无限接近于P，却不能等于P。

就是说P 与F 之间总会有一个差值。

也就是我们常说的静差用（ε）表示，不用说，静差值应该越小越好。

显然，比例增益（KP））越大，静差值（ε）越小。

因此，我们都是直接预置比例增益（KP）的。

但是，比例增益的引入，又出现了新的矛盾，为了减小静差，我们会尽量的增大比例增益，但由于系统有惯性，因此比例增益（KP））太大了，又容易引起被控量（压力）忽大忽小，形成振荡。

引入积分环节的目的是：（1）使给定信号G 的变化与乘积KP(P – F) 对时间的积分成正比，意思是说，尽管KP(P – F) 一下子增大或减小了许多，但是G 只能在“积分时间”内逐渐的增大或减小，从而减慢了G 的变化速度，防止了振荡。

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

PID控制在生产过程中是一种普遍采用的控制方式，在机电、冶金、机械、化工等行业中获得了广泛的应用。

通过变频器实现PID控制有两种情况：一种是变频器内置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；另一种是用外部的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，可以实现对被控制量的自动调节。

PID就是比例微分积分控制，是一种闭环控制。

它将偏差比的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。

1．基本PID控制框图如图1所示为基本PID控制框图。

图1 基本PID控制框图2．PID控制概述在工艺生产和机械设备的自动控制中，一般PID操作不单独作用，即P（增益）、I（积分时间）、D（微分时间）不单独使用。

常使用PI控制、PD控制和PID控制等组合控制方式。

1) PI控制仅用P动作控制，不能完全消除偏差。

为了消除残留偏差，一般采用增加I动作的P+I控制，即P和I运算之和。

用PI控制时，能消除由改变目标值和经常的外来扰动等引起的偏差。

但是I动作过强时，对快速变化偏差响应迟缓。

对于有积分元件的负载系统，也可以单独使用P动作控制。

2) PD控制当发生偏差时，很快会产生比单独D动作还要大的操作量，以抑制偏差的增加。

当偏差减小，P动作的作用减小。

若是控制对象含有积分元件负载的场合，仅P动作控制，有时由于此积分元件作用，系统会发生振荡。

在该场合，为使P动作的振荡衰减和系统稳定，可用PD 控制，即P和D运算之和。

换言之，PD控制适用于过程本身没有制动作用的负载。

3) PID控制PID控制是利用PI控制和PD控制的优点组合成的控制。

用三菱PLC-FX2N与F940变频器设计一个带PID控制的恒压供水系统控制要求：（1）有两台水泵，按设计要求一台运行，一台备用，自动运行时泵运行累计100小时轮换一次，手动时不切换。

（2）两台水泵分别由m1、m2电动机拖动，电动机同步转速为3000转/min，由km1、km2控制。

（3）切换后起动和停电后起动须5s报警，运行异常可自动切换到备用泵，并报警。

（4）采用plc的pid调节指令。

（5）变频器（使用三菱fr-a540）采用plc的特殊功能单元fx0n-3a的模拟输出，调节电动机的转速。

（6）水压在0～10kg可调，通过触摸屏（使用三菱f940）输入调节。

（7）触摸屏可以显示设定水压、实际水压、水泵的运行时间、转速、报警信号等。

（8）变频器的其余参数自行设定。

软件设计：1．fx2n-48mrplc 的i/o分配：根据控制要求及i/o分配，其系统接线图如图所示。

plc输入，x1：1号泵水流开关；x2：2号泵水流开关；x3：过压保护。

plc输出，y1：km1；y2：km2；y4：报警器；10：变频器stf。

2．触摸屏画面设：根据控制要求及i/o分配，制作触摸屏画面。

触摸屏输入：m500：自动起动。

m100：手动1号泵。

m101：手动2号泵。

m102：停止。

m103：运行时间复位。

m104：清除报警。

d300：水压设定。

触摸屏输出：y0：1号泵运行指示。

y1：2号泵运行指示。

t20：1号泵故障。

t21：2号泵故障。

d101：当前水压。

d502：泵累计运行的时间。

d102：电动机的转速。

3. plc的程序：根据控制要求，画出fx2n-48mr的程序梯形图、plc程序如下图所示。

此主题相关图片如下，点击图片看大图：plc的程序简述：plc得电后，通过程序把模块中的摸拟量压力信号转化成压力数字量(d160)，将压力的数据寄存器d160的值除以25以校正压力的实际值(由特殊功能模拟模块fx0n-3a的资料可知：因0-10kg 对应的是数值是0-250，所以压力与数值的关系是1：25)。

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》。

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。

变频器怎样调频率,变频器怎么调速度变频器怎样调频率，变频器怎么调速度调整变频器参数有2种方法，1.通过手动方式，查看手册，调整变频器频率设置参数；2.通过通讯联网远程自动1、手动调整：（1）操作面板按钮或旋钮；（2）外接电位器；2、自动调整：（1）远程通讯（如PLC、DCS等）；（2）外部温度、压力等信号作为反馈信号，内部设定目标值，可以通过变频器自身进行闭环控制来调整转速。

变频器六种调速方式1.变极对数调节法该方法是通过改变定子绕组的连接方式来改变笼型电动机的定子极对数，以达到调速的目的。

其特点是：具有机械特性强、稳定性好、无滑移损失、效率高、接线简单、控制方便、价格低廉、速度快、差动大、无法获得的特点。

它可与调压和电磁滑离合器结合使用，以获得高效率和平滑的调速特性。

该方法适用于无机械无级调速的机械，如金属切削机床、电梯、起重设备、风机、泵等。

〔1〕变频调速是一种改变电动机定子功率频率，从而改变其同步速度的调速方法。

变频调速系统的主要设备是变频器，它提供变频电源。

变频器可分为交流-直流-交流变频器和交-交变频器两类。

目前，AC-DC—AC变换器主要应用于中国。

其特点：效率高，调速过程无附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围宽，特性硬，精度高，工艺复杂，成本高，维修保养困难。

该方法适用于精度高、调速性能好的场合。

变频调速分为基本频率和基本频率。

基本频率以下的调速属于恒转矩调速模式，基本频率为恒功率调速模式。

2.串级调速法通过在绕组电机转子电路中增加可调节的附加电势来改变电机的滑动，达到调速的目的。

传输功率的大部分被附加电势吸收，用于产生额外的装置，以将吸收的功率返回到电网或将能量转换成使用。

根据传输功率吸收和利用方式，串级调速可分为串级调速、机械串联调速和晶闸管串级调速，采用晶闸管串级调速。

其特点是调速过程中的变频损耗可反馈给电网或生产机械，效率高；。

PLC自动控制技术在变频器中的应用发布时间：2022-11-27T01:48:16.941Z 来源：《科学与技术》2022年15期作者：费跃[导读] PLC是依托微电子信息技术，对于电气自动化设备而设置的一套操作系统，是依靠数字化来进行运算的。

在存储器中设置可编程的程序，通过这一方法来进行记录以及控制各种操作的指令。

P费跃盐城市第一人民医院江苏盐城 224001摘要：PLC是依托微电子信息技术，对于电气自动化设备而设置的一套操作系统，是依靠数字化来进行运算的。

在存储器中设置可编程的程序，通过这一方法来进行记录以及控制各种操作的指令。

PLC技术的出现和应用进一步优化的自动化控制技术，将其应用在电气设备中，可以让电气设备的控制过程更加自动和智能，让设备的运行过程更加可靠和安全，加强控制的精确性和有效性，在监控和检测中及时发现故障问题，对故障部位进行处理，使系统和设备的运行更加稳定。

关键词：PLC；自动控制；变频器中图分类号：TP319 文献标识码：A引言随着各领域自动化水平的提升，PLC自动控制技术成为新时期自动化生产、自动化管理的重要基础手段。

PLC自动控制技术的本质是“微型逻辑编辑器”，该技术在实际应用中需要以变频器为载体，促进变频器的自动化控制，从而确保各领域生产活动中变频器自动控制的灵活性、可靠性，帮助各企业建立自动化的生产、工作模式，促进社会经济事业的可持续发展。

1 PLC控制系统原理PLC实际上是一种可编程的控制系统，采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作。

通过引用数字模式的输入，来对一些操作指令实施处理。

PLC系统从硬件上来说，主要包括6个组成部分，即电源部分、中央处理器部分、保存设施部分、输入输出设备部分、功能模板部分和通信部分。

工作流程主要包括3个步骤：首先，输入采样，通过控制结构和其他设备上的控制信息进行共享和转换。

在确保主机能够正常运转的情况下，和除主机以外的设备进行信息传递，从而实现对设备的控制。