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關于高層二次供水(Water supply)變頻器ABB中的PID控制詳細(xiáng xì)講解 本人在造供水行業(yè)工作(gōng zuò)多年,對供水行業(yè)的控制有一定的了解,平時苦惱于手下的員工對于二次供水行業(yè)的電控了解不夠.后來將供水行業(yè)常用的控制匯編成一本培訓資料,發(fā)給部門(department branch)的所有工人熟讀.收到一定的效果,本培訓材料完全針對二次供水行業(yè)的控制按照實際的電路(Circuits)來詳細講解其工作原理和工作的過程,涵蓋供水電控的外圍設備(shèbèi)控制,包括馬達的直接啟動,變頻控制,軟啟動控制,正反轉控制,多速電機控制.兩地控制,傳動控制,行車控制.可以說覆蓋了二次供水設備所有的電氣(electric)控制.現(xiàn)先將其中的一小節(jié)發(fā)上來和大家交流,希望高手指正. 高層二次供水變頻（frequency conversion)器PID控制 PID控制（control) P：比例環(huán)節(jié)。也稱為放大環(huán)節(jié)，它的輸出(Output)量與輸入量之間任何時候都是一個固定的比例關系。 I: 積分環(huán)節(jié)：指輸出量等于輸入量對時間的積分。供水設備需要建水池或水箱，自來水放入水池或水箱，再從零壓力啟動。系統(tǒng)由水泵、氣壓罐、低位水池（或水井）和自動控制柜組成的供水系統(tǒng)。 D: 微分環(huán)節(jié)：指輸出(Output)等于輸入的微分。微分只與變化率有關，而與變化率的絕對值無關，偏差(deviation)越大，控制越強。其主要作用就是對變化的波動有更強的抑制能力。 PID：比例積分微分調節(jié)器。 工作過程：當波動作用的瞬間，由于微分的超前作用，使微分的輸出量最大，同時比例控制也開始作用。然后由于波動的變化率為零（理想狀態(tài)）。故微分輸出開始衰減，曲線（Curve）開始下降。這時由于偏差(deviation)的作用。積分開始作用，使曲線上升，隨著微分作用的逐漸消失，積分起主導(guiding)作用，直到偏差完全消失（理想狀態(tài)）。積分的輸出也不再增加。而比例的控制是貫穿始終的。 高層二次供水變頻器ABB的過程PID控制 ABB變頻器（Variable-frequency Drive)內部有一個內置的PID控制（control)器，它可用于控制壓力，流量和液位等過程變量。啟動過程PID控制后，過程給定信號將取代速度給定信號。另外一個實際值（過程反饋值）也會反饋給傳動單元，過程PID控制會調節(jié)傳動單元的速度使實際測量值等于給定值。 變頻器通過(tōng guò)3個24V中間繼電器來控制外部備用泵。 假設：當前水壓的期望值為4.2kg。無負壓供水設備是一種理想的節(jié)能供水設備，它是一種能直接與自來水管網連接，對自來水管網不會產生任何副作用的二次給水設備，在市政管網壓力的基礎上直接疊壓供水，節(jié)約能源，并且還具有全封閉、無污染、占地量小、安裝快捷、運行可靠、維護方便等諸多優(yōu)點。壓力變送器PT的量程為0-10kg。變送器的輸出為0-20mA的電流信號。水泵為2臺，一主一備。 要求：供水壓力需長期保持在4.2kg，壓力波動小于正負0.3kg。無塔供水設備顧名思義其實就是用無負壓氣壓罐代替了傳統(tǒng)的水塔或者蓄水池，也叫做變頻無負壓供水設備。傳統(tǒng)的供水方式離不開蓄水池，蓄水池中的水一般自來水管供給，這樣有壓力的水進入水池后變成零，造成大量的能源白白浪費。當水壓小于3.6kg需啟動備用泵（此泵為直接啟動），當水壓高于5.5kg時，停止備用泵。平時有單臺主泵保持壓力，根據(jù)壓力不同調節(jié)電機的轉速。 回路的控制要點： 變頻器需保持的過程給定信號為： 4.2kg，量程為0-10kg對應的電流信號為0-20mA,則給定值為42％（以百分數(shù)來表示）。變頻供水設備由變頻控制柜、無負壓裝置，自動化控制系統(tǒng)及遠程監(jiān)控系統(tǒng)、水泵機組、穩(wěn)壓補償器、負壓消除器、壓力傳感器、閥門、儀表和管路系統(tǒng)等組成。（當為4-20mA時為54％。算法為（4+（4.2/10）*16）/20＝0.536）。由參數(shù)11.03定義為KEYPAD（面板）后，直接在面板上給出。（面板最上面一行） 備用泵的啟動(start up)： 必須同時滿足2個條件，一是水壓（特指：壓強）低于3.6kg，二是主泵的電機轉速已經達到滿速一定的時間。在這里我們將變頻（frequency conversion)器的繼電器輸出(Output)RO1定義為壓力的低限輸出（相關參數(shù)：14.01 ACT1 LIM.32.15 LOW LIMIT.32.16 38%），繼電器輸出RO2定義為壓力的高限輸出(相關參數(shù)：14.02 ACT2 LIM.32.17 HIGH LIMIT.32.8 55%)。繼電器的RO3定義為轉速達到輸出(14.03 SPEED1 LIM.32.01HIGH LIMIT.32.02 48HZ（電機最高轉速）) 變頻器過程PID控制（control)的激活：99.02－PID-CTRL. 以下是完整的參數(shù)： 序號 參數(shù) 內容 1 99.02 PID-CTRL 2 99.04 DTC 3 99.05 380V 4 99.06 電機電流(Electron flow) 5 99.07 50HZ 6 99.08 電機轉速 7 99.09 電機功率 8 99.10 電機ID識別 9 10.01 DI6 10 10.3 FORWARD 禁止反轉 11 11.01 REF1 給定類型：轉速 12 11.02 DI3 過程控制有效 13 11.03 KEYPAD 從控制盤給定 14 11.04 0 最小轉速 15 11.05 電機轉速 最大轉速 16 11.06 KEYPAD 從控制（control)盤給定 17 13.11 4mA 模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)輸入最小值4ｍA 18 13.12 20mA 模擬輸入最大值20mA 19 14.01 ACT 1 LIM 20 14.02 ACT 2 LIM 21 14.03 SPEED 1 LIM 22 16.01 DI5 運行允許 23 20.01 0 最小轉速 24 20.02 電機轉速 最大轉速 25 22.01 ACC/DEC 1 加減速時間選擇 26 22.02 40S 27 22.03 40S 28 32.01 HIGH LIMT 輸出速度極限值 29 32.02 48HZ 30 32.15 LOW LIMIT 31 32.16 38 低限實際值 32 32.17 HIGH LIMIT 33 32.18 55 高限實際值 34 40.01 1 PID增益值 35 40.02 60 積分時間 36 40.03 0 微分時間 37 40.05 NO 偏差值不取反 38 40.06 ACT1 選擇(xuanze)過程(guò chéng)實際值 39 40.07 AI2 過程實際值的信號源 40 40.08 AI2 41 40.09 0 定義信號源的最小值（當為4-20mA信號時選擇(xuanze)4） 42 40.10 100 在原理中可以可以看到，啟動信號由原來我們常用的DI1，改為DI6（停止(stop)和啟動的過程控制），并且將DI3（過程控制選擇）、DI5（運行允許）短接。模擬輸入由原來的AI3改為AI2。這些都是變頻（frequency conversion)器PID控制的默認端口。大家可以通過對每個參數(shù)的了解來體會PID控制的最簡單的原理。 用到了PID控制的還有水泵的控制系統(tǒng)，雖然它的PID算法是通過PLC實現(xiàn)的，但它的思路和控制原理是一樣的，推而廣之，DCS上的有關液位，流量等等一些過程控制也是通過PLC計算PID的算法后輸出值直接給定到變頻器。 |
