變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)

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1、電 子教 案陳 立 香 主 編變 頻 調(diào) 速 本 章 應(yīng) 知 本 章 應(yīng) 會 1.了 解 水 泵 供 水 系 統(tǒng) 的 主 要 參 數(shù)及 其 特 性 ， 理 解 供 水 系 統(tǒng) 的 節(jié) 能原 理 。2.了 解 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的組 成 。1.掌 握 變 頻 調(diào) 速 PID閉 環(huán) 運 行 在 恒壓 供 水 系 統(tǒng) 中 的 應(yīng) 用 。2.熟 悉 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的改 造 、 調(diào) 試 方 法 。第 六 章 變 頻 器 在 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 中 的 應(yīng) 用 第 一 節(jié) 概 述一 、 水 泵 供 水 的 基 本 模 型 與 主 要 參 數(shù)1.基 本 模

2、 型如 圖 6 1所 示 是 一 個 生 活 小 區(qū) 供 水 系 統(tǒng) 的 基 本 模 型 ， 水 泵 將 水 池中 的 水 抽 出 并 上 揚 至 所 需 高 度 ， 以 便 向 生 活 小 區(qū) 供 水 。 圖 6-1 水 泵 供 水 的 基 本 模 型a)全 揚 程 的 概 念 b)基 本 模 型 2.供 水 系 統(tǒng) 的 主 要 參 數(shù)(1)流 量 流 量 是 泵 在 單 位 時 間 內(nèi) 所 抽 送 液 體 的 數(shù) 量 ， 常 用 的 流量 是 體 積 流 量 ， 以 字 母 Q表 示 ， 其 單 位 是 m3/h。(2)揚 程 是 指 單 位 質(zhì) 量 的 液 體 通 過 泵 后 所 獲 得

3、 的 能 量 ， 通 常 稱為 揚 程 。(3)全 揚 程 也 叫 總 揚 程 ， 是 表 征 水 泵 泵 水 能 力 的 物 理 量 ， 包 括把 水 從 水 池 的 水 面 上 揚 到 最 高 水 位 所 需 的 能 量 ， 以 及 克 服 管 阻 所需 的 能 量 和 保 持 流 速 所 需 的 能 量 ， 符 號 是 HT。第 一 節(jié) 概 述 (4)實 際 揚 程 即 通 過 水 泵 實 際 提 高 水 位 所 需 的 能 量 ， 符 號 是 HA。(5)損 失 揚 程 全 揚 程 與 實 際 揚 程 之 差 ， 即 為 損 失 揚 程 ， 符 號 是 HL。HT=HA+HL（ 6 1

4、）(6)管 阻 表 示 管 道 系 統(tǒng) (包 括 水 管 、 閥 門 等 )對 水 流 阻 力 的 物 理量 ， 符 號 是 P。二 、 供 水 系 統(tǒng) 的 特 性 與 工 作 點1.供 水 系 統(tǒng) 的 特 性(1)揚 程 特 性 即 水 泵 的 特 性 。第 一 節(jié) 概 述 (2)管 阻 (路 )特 性 是 反 映 為 了 維 持 一 定 的 流 量 而 必 須 克 服 管 阻所 需 的 能 量 。從 圖 6 3中 可 以 看 出 在 供 水 流 量 較 小 （ QG=Q1） 時 ， 所 需 揚 程 也較 小 （ HT=HT1） 如 B1點 ； 反 之 ， 在 供 水 流 量 較 大 （ Q

5、G=Q2） 時 ，所 需 揚 程 也 較 大 （ HT=HT2） 如 B2點 。 圖 6-2 揚 程 特 性 第 一 節(jié) 概 述 圖 6-3 管 阻 特 性 第 一 節(jié) 概 述 2.供 水 系 統(tǒng) 的 工 作 點 圖 6-4 供 水 系 統(tǒng) 的 工 作 點 第 一 節(jié) 概 述 (1)工 作 點 揚 程 特 性 曲 線 和 管 阻 特 性 曲 線 的 交 點 ， 稱 為 供 水 系統(tǒng) 的 工 作 點 ， 如 圖 6-4中 的 A點 所 示 。(2)供 水 功 率PG=CPHTQ（ 6 2）三 、 泵 的 特 性 分 析 與 節(jié) 能 原 理1.調(diào) 節(jié) 流 量 的 方 法在 供 水 系 統(tǒng) 中 ，

6、最 根 本 的 控 制 對 象 是 流 量 ， 因 此 要 研 究 節(jié) 能 問 題必 須 從 考 慮 如 何 調(diào) 節(jié) 流 量 入 手 。第 一 節(jié) 概 述 圖 6-5 調(diào) 節(jié) 流 量 的 方 法 與 比 較 第 一 節(jié) 概 述 (1)閥 門 控 制 法 即 通 過 關(guān) 小 、 開 大 閥 門 來 調(diào) 節(jié) 流 量 ， 而 轉(zhuǎn) 速 則保 持 不 變 ， 通 常 為 額 定 轉(zhuǎn) 速 。(2)轉(zhuǎn) 速 控 制 法 即 通 過 改 變 水 泵 的 轉(zhuǎn) 速 來 調(diào) 節(jié) 流 量 ， 而 閥 門 開度 則 保 持 不 變 (通 常 為 最 大 開 度 )。2.轉(zhuǎn) 速 控 制 法 的 節(jié) 能 效 果第 一 節(jié) 概

7、 述 (1)供 水 功 率 的 比 較 比 較 上 述 兩 種 調(diào) 節(jié) 流 量 的 方 法 ， 可 以 看 出 ，在 所 需 流 量 小 于 額 定 流 量 的 情 況 下 ， 轉(zhuǎn) 速 控 制 時 的 揚 程 比 閥 門 控制 時 小 得 多 ， 所 以 轉(zhuǎn) 速 控 制 方 式 所 需 供 水 功 率 比 閥 門 控 制 方 式 小很 多 ， 即 圖 6-5中 CBFH陰 影 部 分 的 面 積 ， 兩 者 之 差 P便 是 轉(zhuǎn) 速 控制 方 式 節(jié) 約 供 水 的 功 率 ， 它 與 CBFH的 面 積 成 正 比 ， 這 也 是 采 用 調(diào)速 供 水 系 統(tǒng) 具 有 節(jié) 能 效 果 的 最

8、 基 本 方 面 。(2)從 水 泵 的 工 作 效 率 看 節(jié) 能1)工 作 效 率 的 定 義 。 P=PG/PP（ 6 3）第 一 節(jié) 概 述 2)水 泵 工 作 效 率 的 近 似 計 算 公 式 。 *=C1（ Q*/N*） C2（ Q*/N*） 2（ 6 4）3)不 同 控 制 方 式 下 的 工 作 效 率 。(3)從 電 動 機 的 效 率 看 節(jié) 能 水 泵 廠 在 生 產(chǎn) 水 泵 時 ， 由 于 對 用 戶的 管 路 情 況 無 法 預(yù) 測 ， 而 且 管 阻 特 性 難 以 準(zhǔn) 確 計 算 ； 同 時 ， 還 必須 對 用 戶 的 需 求 留 有 足 夠 余 量 。采 用

9、 了 轉(zhuǎn) 速 控 制 方 式 后 ， 可 將 排 水 閥 完 全 打 開 而 適 當(dāng) 降 低 轉(zhuǎn) 速 ，由 于 電 動 機 在 低 頻 運 行 時 變 頻 器 的 輸 出 電 壓 也 將 下 降 ， 從 而 提 高電 動 機 的 工 作 效 率 ， 這 是 變 頻 調(diào) 速 供 水 系 統(tǒng) 具 有 節(jié) 能 效 果 的 第 三個 方 面 。第 一 節(jié) 概 述 圖 6-6 水 泵 的 效 率 曲 線 第 一 節(jié) 概 述 圖 6-7 水 泵 的 軸 功 率 曲 線 第 一 節(jié) 概 述 四 、 二 次 方 律 負(fù) 載 實 現(xiàn) 變 頻 調(diào) 速 后 是 如 何 得 到 最 佳 節(jié)能 效 果 的如 圖 6 8

10、a所 示 ， 曲 線 0是 二 次 方 律 負(fù) 載 的 機 械 特 性 。 圖 6-8 電 動 機 的 有 效 轉(zhuǎn) 矩 與 低 頻 U/f曲 線a)有 效 轉(zhuǎn) 矩 與 二 次 方 律 負(fù) 載 b)低 頻 U/f曲 線 第 一 節(jié) 概 述 1)U/f線 選 用 曲 線 01。2)適 當(dāng) 加 大 起 動 頻 率 ， 以 避 免 死 點 區(qū) 域 。應(yīng) 該 注 意 的 是 ， 幾 乎 所 有 變 頻 器 在 出 廠 時 都 將 U/f線 設(shè) 定 在 具 有一 定 補 償 量 的 情 況 下 （ U/f 1） 。第 一 節(jié) 概 述 第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn)一 、 變

11、 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 組 成1.恒 壓 供 水 的 控 制 要 求對 供 水 系 統(tǒng) 進 行 控 制 ， 實 質(zhì) 就 是 為 了 滿 足 用 戶 對 流 量 的 需 求 ， 所以 流 量 是 供 水 系 統(tǒng) 的 基 本 控 制 對 象 ， 而 流 量 的 大 小 取 決 于 水 泵 的揚 程 。1)如 供 水 能 力 QG 用 水 需 求 QU， 則 壓 力 上 升 (p )。2)如 供 水 能 力 QG 用 水 需 求 QU， 則 壓 力 下 降 (p )。3)如 供 水 能 力 QG=用 水 需 求 QU， 則 壓 力 不 變 (p=常 數(shù) )。 可 見 ， 供 水 能

12、 力 與 用 水 需 求 之 間 的 矛 盾 具 體 地 反 映 在 流 體 壓 力 上的 變 化 ， 從 而 壓 力 就 成 為 用 來 作 為 控 制 流 量 大 小 的 參 變 量 。2.恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 構(gòu) 成 和 工 作 原 理 圖 6-9 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 框 圖 第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) (1)恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 框 圖 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 框 圖 如 圖 6-9所 示 。由 圖 6 9可 知 ， 變 頻 器 有 兩 個 控 制 信 號 。1)目 標(biāo) 信 號 XT： 即 給 定 端 2上 得 到 的 信 號 ， 該 信

13、 號 是 一 個 與 壓 力的 控 制 目 標(biāo) 相 對 應(yīng) 的 值 ， 通 常 用 百 分 數(shù) 表 示 ， 也 可 以 用 鍵 盤 直 接給 定 。2)反 饋 信 號 XF： 即 反 饋 信 號 端 4上 得 到 的 信 號 ， 是 壓 力 傳 感 器 SP反 饋 回 來 的 信 號 ， 該 信 號 是 一 個 反 映 實 際 壓 力 的 信 號 。(2)某 生 活 小 區(qū) 恒 壓 供 水 控 制 系 統(tǒng) 圖 6-10是 某 生 活 小 區(qū) 住 宅 樓宇 自 動 恒 壓 供 水 泵 站 的 控 制 系 統(tǒng) 電 路 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 1)主 電 路

14、 ： 該 裝 置 主 電 路 采 用 變 頻 常 用 泵 和 工 頻 備 用 泵 自 動 與手 動 雙 重 運 行 模 式 。 圖 6-10 某 生 活 小 區(qū) 恒 壓 供 水 控 制 系 統(tǒng) 電 路 第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 2)控 制 系 統(tǒng) 電 路 ： 該 系 統(tǒng) 主 要 由 三 菱 FR A540變 頻 器 和 外 圍 控 制電 路 組 成 。 該 控 制 電 路 可 以 實 現(xiàn) 變 頻 、 工 頻 、 一 用 一 備 自 動 與 手 動 轉(zhuǎn) 換控 制 運 行 ， 通 過 內(nèi) 置 的 頻 率 信 號 變 化 范 圍 ， 設(shè) 定 開 關(guān) 量 輸 出

15、， 控制 主 泵 電 動 機 和 備 用 泵 電 動 機 之 間 的 相 互 切 換 。 壓 力 給 定 和 壓 力 流 量 反 饋 通 過 電 位 器 RP1和 R1實 現(xiàn) 。 利 用 變 頻 器 內(nèi) PID控 制 ， 比 較 給 定 壓 力 信 號 和 反 饋 信 號 的 大小 ， 輸 出 相 應(yīng) 的 0 5V電 壓 控 制 信 號 ， 自 動 控 制 水 泵 進 行 調(diào) 速 運行 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 控 制 系 統(tǒng) 的 各 控 制 參 數(shù) 可 通 過 變 頻 器 面 板 進 行 顯 示 。 具 有 短 路 、 過 電 流 、 過 載 等 保

16、護 功 能 。(3)PID調(diào) 節(jié) 功 能 系 統(tǒng) 之 所 以 能 實 現(xiàn) 恒 壓 供 水 ， 主 要 就 是 利 用 變頻 器 的 PID調(diào) 節(jié) 功 能 。 圖 6-11 變 頻 器 的 PID控 制 第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 表 6-1 各 控 制 量 間 的 關(guān) 系二 、 變 頻 器 的 選 型 及 功 能 預(yù) 置1.變 頻 器 的 選 型 與 控 制 方 式(1)變 頻 器 的 選 型 現(xiàn) 在 大 部 分 變 頻 器 制 造 廠 都 專 門 設(shè) 計 生 產(chǎn) 適用 于 “ 風(fēng) 機 、 水 泵 專 用 型 ” 的 變 頻 器 ， 無 特 殊 情 況 下

17、可 直 接 選 用 。1)過 載 能 力 較 低 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 2)具 有 閉 環(huán) 控 制 和 PID調(diào) 節(jié) 功 能 。3)具 有 “ 1控 X” 的 切 換 功 能 。(2) 控 制 方 式 與 U/f設(shè) 定 對 于 二 次 方 律 負(fù) 載 ， 以 選 用 U/f控 制 方式 為 宜 。2.變 頻 器 的 基 本 功 能 預(yù) 置(1) 最 高 頻 率 水 泵 屬 二 次 方 律 負(fù) 載 ， 當(dāng) 轉(zhuǎn) 速 超 過 其 額 定 轉(zhuǎn) 速 時 ，轉(zhuǎn) 矩 將 按 平 方 規(guī) 律 增 加 。(2) 上 限 頻 率 一 般 上 限 頻 率 也 可 以 等

18、于 額 定 頻 率 ， 但 最 好 預(yù) 置得 低 一 點 為 宜 ， 主 要 有 如 下 考 慮 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 1)由 于 變 頻 器 內(nèi) 部 往 往 具 有 轉(zhuǎn) 差 初 始 補 償 功 能 ， 因 此 ， 同 是 在 50Hz的 情 況 下 ， 水 泵 在 變 頻 運 行 時 ， 實 際 轉(zhuǎn) 速 高 于 工 頻 運 行 時 的 轉(zhuǎn)速 ， 從 而 增 大 了 水 泵 和 電 動 機 的 負(fù) 載 。2)變 頻 調(diào) 速 系 統(tǒng) 如 在 50Hz運 行 時 ， 還 不 如 直 接 在 工 頻 下 運 行 為 好 ，這 樣 可 減 少 變 頻 器 本

19、 身 的 損 耗 。所 以 ， 將 上 限 頻 率 預(yù) 置 為 49Hz或 49 5Hz是 恰 當(dāng) 的 。(3) 下 限 頻 率 在 供 水 系 統(tǒng) 中 ， 轉(zhuǎn) 速 過 低 ， 會 出 現(xiàn) 水 泵 的 全 揚 程小 于 實 際 揚 程 ， 形 成 水 泵 “ 空 轉(zhuǎn) ” 的 現(xiàn) 象 。(4) 起 動 頻 率 起 動 前 ， 水 泵 葉 輪 全 部 在 水 中 ， 起 動 時 ， 存 在 著一 定 的 阻 力 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) (5) 升 速 與 降 速 時 間 對 于 水 泵 ， 它 不 屬 于 頻 繁 地 起 動 與 制 動 的負(fù) 載 ， 其

20、升 、 降 速 時 間 的 長 短 并 不 涉 及 生 產(chǎn) 效 率 問 題 。(6) 暫 停 功 能 在 日 常 供 水 系 統(tǒng) 中 ， 夜 間 的 用 水 量 常 常 是 很 少 的 ，即 使 水 泵 在 下 限 頻 率 下 運 行 ， 供 水 壓 力 仍 能 超 過 目 標(biāo) 值 。 圖 6-12 暫 停 運 行 功 能 第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 1)暫 停 運 行 (睡 眠 )功 能 ： 在 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 中 ， 當(dāng) 由 于 用 水 流 量 太小 而 使 壓 力 超 過 其 預(yù) 置 值 (如 圖 6-12中 的 pSL所 示 )時 ， 便 開

21、 始 計時 。2)暫 停 中 止 (喚 醒 )功 能 ： 當(dāng) 由 于 用 水 流 量 增 大 ， 使 供 水 壓 力 低 于壓 力 下 限 值 pWU時 ， 暫 停 中 止 (喚 醒 )， 重 又 進 入 正 常 的 恒 壓 供 水運 行 狀 態(tài) 。三 、 變 頻 器 的 PID調(diào) 節(jié) 功 能 的 實 現(xiàn)PID控 制 屬 于 閉 環(huán) 控 制 ， 是 使 控 制 系 統(tǒng) 的 被 控 量 在 各 種 情 況 下 ，都 能 迅 速 而 準(zhǔn) 確 地 無 限 接 近 控 制 目 標(biāo) 的 一 種 手 段 。1.變 頻 器 的 PID接 線第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 各

22、種 系 列 的 變 頻 器 都 有 標(biāo) 準(zhǔn) 接 線 端 子 ， 只 不 過 標(biāo) 識 的 符 號 各 廠 家有 所 區(qū) 別 ， 它 們 的 這 些 接 線 端 子 、 功 能 和 使 用 要 求 相 差 不 大 。(1)PID控 制 基 本 原 理 接 線 PID控 制 基 本 原 理 接 線 如 圖 6-13所 示 。 圖 6-13 PID控 制 基 本 原 理 接 線 第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) (2) 控 制 系 統(tǒng) 的 接 線1)反 饋 信 號 的 接 入 。2)目 標(biāo) 信 號 的 接 入 。2.PID控 制 的 工 作 過 程PID控 制 的 基 本

23、 工 作 過 程 流 程 如 圖 6 14所 示 。 圖 6-14 PID控 制 的 基 本 工 作 過 程 流 程 第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 圖 6-15 PID控 制 過 程 中 各 參 數(shù) 的 功 能 第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 3.變 頻 器 中 PID的 調(diào) 節(jié) 功 能 設(shè) 定 和 調(diào) 整(1)PID輸 入 與 輸 出 (I/O)端 子 功 能 PID輸 入 與 輸 出 (I/O)端 子 功能 見 表 6-2。 表 6-2 PID輸 入 與 輸 出 (I/O)端 子 功 能第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供

24、 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 表 6-3 設(shè) 定 信 號 與 反 饋 信 號 的 實 現(xiàn)1)輸 入 信 號 。 PID控 制 選 擇 端 X14。 X14的 閉 合 、 斷 開 由 參 數(shù) Pr.180 Pr.186設(shè) 定 。 當(dāng) X14信 號 接 通 時 ， 開 始 PID控 制 ； 反 之 信 號 關(guān) 斷 時 ， 變頻 器 的 運 行 不 含 PID的 作 用 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 設(shè) 定 值 輸 入 端 子 25。 由 變 頻 器 端 子 2 5輸 入 PID設(shè) 定 值 (目標(biāo) 值 )。 Pr.73設(shè) 定 為 5， 且 AU端 子 開 通 ， 運

25、行 有 效 ； 否 則 外 部 輸入 無 效 。 0V電 壓 對 應(yīng) 0 ， 5V電 壓 對 應(yīng) 于 100 變 化 量 。 偏 差 信 號 輸 入 端 子 15。 偏 差 信 號 由 端 子 1 5輸 入 。 當(dāng) 輸 入外 部 計 算 偏 差 信 號 時 ,參 數(shù) Pr.128設(shè) 定 為 “ 10” 或 “ 11” 。 0V電壓 對 應(yīng) 0 ， 5V電 壓 對 應(yīng) 于 100 變 化 量 。 反 饋 量 輸 入 端 子 45。 從 傳 感 器 來 的 4 20mA 的 反 饋 量 由 端子 4 5輸 入 。 4mA對 應(yīng) 于 0 ， 20mA對 應(yīng) 于 100 變 化 量 。第 二 節(jié) 變

26、頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 注 意 ： 反 饋 量 選 擇 電 流 信 號 控 制 時 ， 選 擇 電 流 輸 入 端 子 AU一 定 要接 通 ， 否 則 無 效 。2)輸 出 信 號 。 上 限 輸 出 端 FUP： 輸 出 指 示 反 饋 量 信 號 已 超 過 上 限 值 。 下 限 輸 出 端 FDN： 輸 出 指 示 反 饋 量 信 號 已 超 過 下 限 值 。 正 (反 )轉(zhuǎn) 方 向 信 號 輸 出 端 子 RL： 按 照 參 數(shù) Pr.191Pr.195的要 求 設(shè) 定 。 參 數(shù) 單 元 顯 示 “ Hi” 表 示 正 轉(zhuǎn) (FWD)或 顯 示 “ Lo

27、w” 表示 反 轉(zhuǎn) (REV)或 停 止 (STOP)。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 輸 出 公 共 端 子 SE是 FUP、 FDN和 RL的 公 共 端 子 。(2)端 子 功 能 設(shè) 定1)設(shè) 定 PID控 制 用 的 輸 入 端 子 功 能 。表 6-4 參 數(shù) 功 能 的 選 定 (一 )2)設(shè) 定 PID控 制 用 的 輸 出 端 子 功 能 。表 6-5 參 數(shù) 功 能 的 選 定 (二 )(3)PID參 數(shù) 功 能 的 設(shè) 定1)PID參 數(shù) 的 功 能 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) Pr.128。 PID動

28、 作 選 擇 ， 該 功 能 設(shè) 定 范 圍 為 0 34種 控 制 方式 ， 具 體 說 明 如 下 。參 數(shù) 值 為 10： 對 于 加 熱 或 壓 力 等 控 制 ， PID為 負(fù) 作 用 。 Pr.129。 P增 益 ， 該 功 能 設(shè) 定 范 圍 分 為 兩 種 控 制 。 一 種 是 無比 例 控 制 ， 參 數(shù) 值 為 9999； 另 一 種 是 有 比 例 控 制 ， 參 數(shù) 設(shè) 置 范 圍為 0.1 10。P（ 增 益 ） 是 決 定 P動 作 對 偏 差 響 應(yīng) 程 度 的 參 數(shù) ， 增 益 取 大 時 響 應(yīng)快 ， 增 益 取 小 時 響 應(yīng) 滯 后 ， 但 過 大 將

29、 產(chǎn) 生 振 蕩 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) Pr.130。 I積 分 時 間 常 數(shù) ， 該 功 能 設(shè) 定 范 圍 分 為 兩 種 控 制 。一 種 是 無 積 分 控 制 ， 設(shè) 定 值 為 9999； 另 一 種 是 有 積 分 控 制 ， 參 數(shù)設(shè) 定 范 圍 為 0.1 3600s。 積 分 時 間 長 時 響 應(yīng) 遲 緩 ， 對 外 部 擾 動 的控 制 能 力 變 差 ； 積 分 時 間 短 時 ， 響 應(yīng) 速 度 快 ， 過 小 時 將 發(fā) 生 振 蕩 。通 常 在 0.1 0.5s之 間 。 Pr.131、 Pr.132。 PID檢 測

30、 值 的 上 限 與 下 限 ， 該 功 能 設(shè) 定 范圍 同 樣 分 為 兩 種 方 式 控 制 。 一 種 是 上 、 下 限 功 能 無 效 ； 另 一 種 是上 、 下 限 功 能 有 效 。 當(dāng) 設(shè) 定 上 限 、 下 限 時 ， 如 果 檢 測 值 超 過 此 設(shè)定 范 圍 ， 就 輸 出 FUP信 號 與 報 警 信 號 ， 檢 測 值 的 4mA等 于 0%， 20mA等 于 100%變 化 量 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) Pr.133。 用 PU操 作 面 板 模 式 設(shè) 定 PID目 標(biāo) 值 ， 設(shè) 定 值 范 圍 0%100%。 僅

31、在 PU操 作 或 PU/外 部 組 合 模 式 下 對 于 PU指 令 有 效 。對 于 外 部 操 作 ， 頻 率 設(shè) 定 電 壓 值 由 端 子 2 5間 的 電 壓 決 定 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) Pr.134。 D微 分 時 間 常 數(shù) ， 該 功 能 設(shè) 定 范 圍 也 同 樣 分 為 兩 種控 制 。 一 種 是 無 微 分 控 制 ， 參 數(shù) 值 為 9999； 另 一 種 是 有 微 分 控 制 ，參 數(shù) 值 在 0.01 10.00s之 間 。 微 分 時 間 常 數(shù) 僅 向 微 分 作 用 提 供 一個 與 比 例 作 用 相 同

32、 的 檢 測 值 ， 隨 著 時 間 的 增 加 ， 偏 差 改 變 會 有 較大 的 響 應(yīng) 。 通 常 在 0.01 0.2s之 間 設(shè) 定 。2)PID功 能 參 數(shù) 的 設(shè) 定 。 Pr 128=20 壓 力 控 制 為 負(fù) 作 用4.PID控 制 的 調(diào) 試(1)正 作 用 和 負(fù) 作 用第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 1)正 作 用 ： 當(dāng) 偏 差 fX為 負(fù) 時 ,增 加 執(zhí) 行 量 (輸 出 頻 率 上 升 )； 如 果偏 差 fX為 正 值 ， 則 減 小 執(zhí) 行 量 (輸 出 頻 率 下 降 )。例 如 ， 制 冷 或 流 量 控 制 如 下

33、 ： 37A.TIF 第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 2)負(fù) 作 用 ： 就 是 當(dāng) 偏 差 fX值 為 正 時 ， 增 加 執(zhí) 行 量 (輸 出 頻 率 上 升 )；當(dāng) 偏 差 fX為 負(fù) 值 ， 則 減 小 執(zhí) 行 量 (輸 出 頻 率 下 降 )。例 如 ， 加 熱 或 壓 力 控 制 如 下 ： 37A.TIF 第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 表 6-6 偏 差 與 執(zhí) 行 量 之 間 的 關(guān) 系(2)PID控 制 的 模 擬 調(diào) 試第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 圖 6-16 PID功 能

34、 手 動 模 擬 調(diào) 試 第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 1)手 動 模 擬 調(diào) 試 。 模 擬 量 確 定 。 Pr.73=5即 模 擬 量 電 壓 5V， 0V對 應(yīng) 于 設(shè) 定 輸 出值 為 0%， 5V對 應(yīng) 于 設(shè) 定 輸 出 值 為 100%。 控 制 運 轉(zhuǎn) 頻 率 范 圍 0Hz，實 際 頻 率 設(shè) 定 為 30Hz左 右 。 實 際 控 制 壓 力 范 圍 0 1MPa。 給 定 電 壓 范 圍 是 0 5V。 目 標(biāo) 值 設(shè) 定 為 0.5MPa， 對 應(yīng) 的 電 壓為 2.5V， 變 化 量 為 50%。2) 反 饋 信 號 確 定 。 模

35、 擬 量 選 擇 ： 電 壓 外 接 0 24V。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 模 擬 電 流 信 號 范 圍 ： 電 流 變 化 隨 RP2的 阻 值 變 化 而 變 化 ， 最小 值 為 24V/(4.7+1.2)k =0.0041A， 最 大 值 為 24V/1.2k =0.02A；4mA對 應(yīng) 于 傳 感 器 的 輸 出 值 為 0%， 20mA對 應(yīng) 于 傳 感 器 的 輸 出 值 為 100%。3) 執(zhí) 行 量 信 號 調(diào) 整 范 圍 ： 流 量 傳 感 器 壓 力 為 0 1MPa,對 應(yīng) 于 RP2電 阻 值 變 化 引 起 的 流 量 傳 感

36、 器 內(nèi) 電 流 值 變 化 如 下 ：0MPa (0%) 2550 6 4mA0.5MPa (50%) 605 12.8mA第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) (3)系 統(tǒng) 調(diào) 試 由 于 PID的 取 值 與 系 統(tǒng) 的 慣 性 大 小 有 很 大 的 關(guān) 系 ，因 此 ， 很 難 一 次 調(diào) 定 ,這 里 根 據(jù) 經(jīng) 驗 介 紹 一 個 大 致 的 調(diào) 試 過 程 。調(diào) 試 過 程 中 ,首 先 將 微 分 功 能 D調(diào) 為 0， 即 無 微 分 控 制 。四 、 基 本 技 能 訓(xùn) 練1.步 驟 訓(xùn) 練1)根 據(jù) 控 制 要 求 選 擇 合 適 的 器 件

37、及 型 號 ， 并 合 理 選 擇 變 頻 器 。2)按 圖 6-10和 圖 6-13進 行 安 裝 接 線 。3)根 據(jù) 控 制 要 求 進 行 參 數(shù) 設(shè) 置 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 表 6-7 有 關(guān) 參 數(shù) 的 設(shè) 置4)對 變 頻 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 進 行 模 擬 調(diào) 試 。2.成 績 評 定成 績 評 定 見 表 6 8。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 表 6-8 成 績 評 定第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 表 6-8 成 績 評 定3.能 力 測 試若 采 用 PLC控 制 代 替 本 任 務(wù) 中 的 有 關(guān) 繼 電 器 接 觸 器 控 制 ， 試 設(shè)計 有 關(guān) 控 制 電 路 ， 并 編 寫 控 制 程 序 ， 以 及 進 行 安 裝 調(diào) 試 。第 二 節(jié) 變 頻 調(diào) 速 恒 壓 供 水 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn)