PID控制應(yīng)用
往往需要有穩(wěn)定的壓力、溫度、流量、液位或轉(zhuǎn)速，以此作為保證產(chǎn)品質(zhì)量、
PID 控制功能。
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
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
PID 控制的基本理論。
PID 控制的實(shí)現(xiàn)
． PID 的反饋邏輯
甚至有類似的稱謂而含義相反的情形。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)
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
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
冬天制熱時(shí)，如果回水溫度偏低，反饋信號(hào)減小，說明房間溫度
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
反饋信號(hào)減小，說明房間溫度過低，可以降低變頻器的輸出頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速．減少冷
由上可見，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
1 。
．打開 PID 功能
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
CVF-G2 系列變頻器，將參數(shù) H-48 設(shè)為 O 時(shí)，
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
CIMR-G 7A 系列變頻器，如圖 1 所示，在多功
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)
19 ，則該端子即具有決定 PI[) 控制是否有效的功能，該端子與公共端子 SC “ ON ”
“ 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)
PI 控制功能、不啟動(dòng) D 功能就能滿足
．目標(biāo)信號(hào)與反饋信號(hào)
PID 功能電路將反饋信
并根據(jù)比較結(jié)果來實(shí)時(shí)地調(diào)整輸出頻率和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所
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)。這里所說的目標(biāo)信
亦稱目標(biāo)值或給定值；而該物理量通過傳感器測(cè)
PID 控制的功能示意圖
2 。圖中有一個(gè) PID 開關(guān)。可通過變頻器的功能參數(shù)設(shè)置使 PID 功能有效或無效。
功能有效時(shí)，由 PID 電路決定運(yùn)行頻率； PID 功能無效時(shí)，由頻率設(shè)定信號(hào)決定運(yùn)
PID 開關(guān)、動(dòng)作選擇開關(guān)和反饋信號(hào)切換開關(guān)均由功能參數(shù)的設(shè)置決定其工作狀
．目標(biāo)值給定
( 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
PID 功能有效時(shí)，其開
2 中的安川 CIMR-G 7A 與富士
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
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
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
1 ． 2MPa ，壓力傳感器的量程為
，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
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
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 ，
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
．反饋信號(hào)的連接
在這些輸入端子中，如果已經(jīng)確定一個(gè)為目標(biāo)信號(hào)
則其他輸入端子均可作為反饋信號(hào)的輸入端?？赏ㄟ^相應(yīng)的功能參數(shù)碼選擇其
3 。
． P 、 I 、 D 參數(shù)的預(yù)置與調(diào)整
比例增益 P
PID 功能是利用目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)的差值來調(diào)節(jié)輸出頻率的，一方面，我們希
即差值很小，從而滿足調(diào)節(jié)的精度：另一方面，我們又希
以保證調(diào)節(jié)的靈敏度。解決這一矛盾的方法就是事先將差值信
P 就是用來設(shè)置差值信號(hào)的放大系數(shù)的。任何一種變頻器的參數(shù) P
P 可按中間偏大值預(yù)置．或者暫時(shí)默
積分時(shí)間
P 越大，調(diào)節(jié)靈敏度越高，但由于傳動(dòng)系統(tǒng)和控制電路都有慣性，調(diào)
，然后反過來調(diào)整，再次超調(diào)，形成振蕩。
I ，其效果是，使經(jīng)過比例增益 P 放大后的差值信號(hào)在積分時(shí)間內(nèi)逐漸
( 或減小 ) ，從而減緩其變化速度，防止振蕩。但積分時(shí)間 I 太長(zhǎng)，又會(huì)當(dāng)反饋信號(hào)
I 的取值與拖動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)：拖
積分時(shí)間應(yīng)短些；拖動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)較大時(shí)，積分時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)些。
微分時(shí)間 D
D 是根據(jù)差值信號(hào)變化的速率，提前給出一個(gè)相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而縮短了調(diào)節(jié)
克服因積分時(shí)間過長(zhǎng)而使恢復(fù)滯后的缺陷。 D 的取值也與拖動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)：
微分
、 I 、 D 參數(shù)的調(diào)整原則
、 I 、 D 參數(shù)的預(yù)置是相輔相成的，運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行如下細(xì)調(diào)：被控物
I ，如仍有振蕩，可適當(dāng)減小比例增益 P 。被
P ，如果恢復(fù)仍較緩慢，可適當(dāng)減小
I ，還可加大微分時(shí)間 D 。
PlD 應(yīng)用實(shí)例
．項(xiàng)目描述
C ： SBG 型變頻器，利用其 PID 功能對(duì)某辦公樓中央空調(diào)的冷凍水循環(huán)系統(tǒng)
PID
PID 功能。
如果冷凍主機(jī)的出水溫度比較穩(wěn)定，只要測(cè)量系統(tǒng)的回水溫度，利用變頻
PID 功能．即可實(shí)現(xiàn)與恒溫差控制相同的控制效果。本實(shí)例選用的是這種方案，應(yīng)用
．應(yīng)用電路
3 。圖中的變頻器為?
CSB 型，規(guī)袼為 30kW ，其參數(shù)設(shè)置見表 4 。設(shè)置時(shí)首先通過 P126( 見表 4) 使所有
這樣做的好處是，盡管該變頻器的參數(shù)有一百多個(gè)，但有相當(dāng)一部分在本
默認(rèn)使用出廠值。這使得參數(shù)設(shè)置變
P98 的設(shè)置 ( 見表 4) 使． PID 功能有效，反饋邏輯為正動(dòng)作。創(chuàng)世
即 PID ／ FBl 和 GND 端子 ( 見圖 3) ，由參數(shù) P99
0 ～ 5V 。目標(biāo)信號(hào)由參數(shù)． P03 設(shè)定，由于參數(shù) P103 和 P104
所以這里可設(shè)定回水期望的溫度絕對(duì)值，具體數(shù)值，
5 -10 ℃ ，根據(jù)空調(diào)房間的降溫要求確定。
P16 和 P105 進(jìn)行了設(shè)置。變頻器的其
4 中沒有列出，默認(rèn)使用出廠值。
門恩萊公司的 XST 型自動(dòng)化儀表，將儀表的溫度測(cè)量范圍設(shè)置為 0 ～
℃ ，相應(yīng)的輸出信號(hào)為 0-5V ，即溫度為 100 ℃ 時(shí)輸出 5V 電壓信號(hào)， 0 ℃ 時(shí)輸
0V 電壓信號(hào)，這與參數(shù) P99 設(shè)定的反饋信號(hào)選擇相吻合。這個(gè)測(cè)溫輸出信號(hào)就是對(duì)變
．應(yīng)用效果變頻器與空調(diào)系統(tǒng)安裝完成后，投入正式運(yùn)行，獲得節(jié)約 30 ％電能與房間溫
