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1、变频器内内置PIID功能能在恒压供供水设备备中的应应用宗红星天俱时电电议试验验中心摘要：以以往的恒恒压供水水设备往往往采用用诸如利利用电接接点压力力表等来来控制泵泵的起停停，把压力力控制在在一定的的范围之之内亦或或是采用用带有模模入/模模出的可可编程控控制器或或PIDD调节器器与变频频器配合合使用来来实现恒恒压供水水，前者者为机械械式的联联锁,运行中中存在较较大的压压力波动动而后者者设备成成本高，PPID算算法编程程难度大大，调试试困难。随着电力力电子技技术的发发展，变变频器的的功能也也越来越越强，充充分利用用变频器器内置的的各种功功能，合合理采用用带有内内置PIID功能能的变频频器和压压力传
2、感感设备来来实现恒恒压供水水，既做做到了无无级调速速下稳定定的、高高品质的的供水质质量，又降低了了设备成成本，提提高了生生产效率率，节省省了安装装调试的的时间。本本文以AABB公公司生产产的ACCS5110系列列变频器器为例，讲讲述了变变频器内内置PIID功能能在恒压压供水系系统中的的应用。关键词：变频器器 PIDD 恒压供供水目录1变频频调速恒恒压供水水系统的的现状和和发展41.1变变频调速速恒压供供水的目目的和意意义41.2变变频调速速技术的的特点及及应用442. 变变频调速速内置PPID控控制的恒恒压供水水系统52.1系系统构成成52.1.1ACS5510变变频器概概述52.1.2系统统
3、中的感感压元件件62.2系系统运行行中的三三个状态态62.3PPID控控制概述述62.3.1 系系统的工工作过程程662.3.2PID的调节原理理883. 内内置PIID与变频器器功能的的预置113.1PPID功功能的预预置113.2 PIDD调节的的运行特特点1123.3 变频频器参数数预置1223.4 暂停停（睡眠眠与苏醒醒）功能能113总结144致谢155参考文献献161变频频调速恒恒压供水水系统的的现状和和发展1.1变变频调速速恒压供供水的目目的和意意义对供水系系统进行行控制，是是为了满满足用户户对流量量的需求求，所以以流量是是供水系系统的基基本控制制对象。但但流量的的测量比比较复杂杂
4、，考虑虑到在动动态情况况下，管管道中某某一点的的水压pp的大小小与供水水能力和和用水流流量之间间的平衡衡情况有有关，如如果以安安装压力力表的位位置作为为分界点点，把压压力表之之前的流流量称为为供水流流量（QQG），压压力表之之后的流流量称为为用水流流量（QQU），则则：如QQGQQU，则则p；如QGGQQU时，则则供水压压力pXFFXXDX电动动机转速速nXQGGQQG=QQU直至至压力大大小回复复到目标标值（XXFXXT），从从而达到到平衡；反之当当用水流流量增加加使QGGQUU时，则pXFFXXDXnXXQQGQGQUXFXT，又又达到新新的平衡衡。因此此，供水水系统总总是根据据用户的的用
5、水情情况不断断地处于于自动调调整状态态中。在此例中中选用的的是ABBB公司司生产的的ACSS510系列列变频器器，根据据现场操操作要求求分手自自动控制制，当DDI2得得电时选选择PIID调节节下的自自动控制制，DII2失电电时为手手动控制制。启动动停止两两种方式式均为两两线制，为为了防止止误启动动变频器器，还设设有允许许运行功功能，只只有在DDI5得得电的情情况下才才能启动动变频器器。详细细的控制制回路端端子接线线图如图图3所示：图3 端子子接线图图2.3.2 PPID的调节原原理问题题的提出出 恒压压供水过过程存在在着一个个矛盾：一方面面，我们们要求水水管的实实际压力力（其大大小与XXF成正
6、正比）应应无限接接近于目目标压力力（其大大小与XXT成正正比），即即要求XXD=|XT-XF|0；另一方方面，变变频器的的输出频频率XX又是由由XT和和XF相相减的结结果来决决定的。所所以，如如果把(XT-XF)直接作作为给定定信号XXG，系系统将无无法工作作。 比例例增益环环节(PP) 解解决上述述矛盾的的方法是是：将|XT-XF|进行放放大后再再作为频频率给定定信号：XG=KP(XT-XF) (1)式式(1)中，KKP为放放大倍数数，即比比例增益益。上述述关系如如图4所示。由由于XGG是(XXT-XXF)成成正比放放大的结结果，故故称为比比例放大大环节。另另一方面面，XGG又是使使变频器器
7、输出某某一频率率X所所必须的的信号。显显然，KKP越大大，则(XT-XF)= 越越小，XXF越接接近于XXT。图4 比例例放大前前后各量量间的关关系框图图(a) 输出出与输入入的比例例关系(b) 比例例带的概概念图5 比例与与比例带带这里，XXF只能能是无限限接近于于XT，却却不能等等于XTT，即XXF和XXT之间间总会有有一个差差值，称称为静差差，用表示。该该值应该该越小越越好。显显然，比比例增益益KP越越大，越小。在专用PID调节器中，比例增益的大小常常是通过“比例带”来进行调节的。比例带就是按比例放大的区域，用P表示（等于KP的倒数），如图5所示。P越小，相当于KP越大。但在几乎所有变频
8、器内置的PID调节功能中，都是直接预置KP的。比例增益环节的引入，减小了系统稳定后的静差，如图6(a)所示。于是又出现了新的矛盾：为了减小静差，应尽量增大比例增益KP，但由于系统有惯性，KP过大容易引起被控量（压力）忽大忽小，形成振荡，如图6(b)所示。(a) P调调节 (b) 振荡荡现象(c) PII调节 (dd) PIDD调节图图6 P、II、D的的综合作作用示意意图积分环环节（II）引入入积分环环节的目目的：使给定信信号XGG的变化化与乘积积KP(XT-XF)对时间间的积分分成正比比。即尽尽管KPP(XTT-XFF)一下下子增大大（或减减小）了了许多，但但XG只只能在“积积分时间间”内逐
9、逐渐地增增大（或或减小），从从而减缓缓了XGG的变化化速度，防防止了振振荡。积积分时间间越长，XXG的变变化越慢慢；只要要偏差不不消除(XT-XF0)，积积分就不不停止，从从而有效效地消除除静差，如如图6(c)所示。但但积分时时间太长长，又会会发生当当被控量量（压力力）急剧剧变化时时难以迅迅速恢复复的情况况。微分分环节(D) 其作用用是：可可根据偏偏差的变变化趋势势，提前前给出较较大的调调节动作作，从而而缩短调调节时间间，克服服了因积积分时间间过长而而使恢复复滞后的的缺点，如如图6(d)所示。在供水系统中，当对过渡过程时间的要求并不严格时，通常用PI调节。3. 内置PID与变频器功能的预置3.
10、1 PIDD功能的的预置预置PPID功功能 预预置的内内容是：变频器器的PIID功能能是否有有效。当当变频器器的PIID调节节功能有有效后，其其升、降降速过程程将完全全取决于于由P、II、D数数据所决决定的动动态响应应过程，而而原来预预置的“升升速时间间”和“降降速时间间”将不不再起作作用。目标值值XT的的预置 PIDD调节的的根本依依据是反反馈量XXF与目目标值XXT之间间进行比比较的结结果。因因此，准准确地预预置目标标值XTT是十分分重要的的。主要要有以下下两种方方法：面板输输入式 只需通通过键盘盘输入目目标值XXT。其其确定方方法通常常是：目目标压力力与传感感器量程程之比的的百分数数。例
11、如如，某供供水系统统要求的的压力（目目标压力力）为22MPaa，所用用压力表表的量程程是05MPPa时，则则目标值值为400%。外接给给定式 由外接接电位器器进行预预置，但但显示屏屏上仍显显示目标标值的百百分数。在此例中选用第一种方法，此法易懂、操作简单、直观。结合ABB变频说明书PID参数设置如表一所示,其实际设定值应根据工艺要求以实际为依据。表一：启启动数据据设定99011语言选择择1（中文文）99022宏设置6（PIID控制制宏）99055电机额定定电压380VV99066电机额定定电流要与实际际相符99077电机额定定频率要与实际际相符99088电机额定定转速要与实际际相符99099电
12、机额定定功率要与实际际相符表二： 过程PPID设设置 参数代码码内容设定参数数代码40066单位11（mmA）40077显示格式式140100给定值选选择19（内内部给定定）40111内部给定定值恒压目标标值40188实际值11下限0%3.2 PIDD调节的的运行特特点当变频器器按P、II、D调调节规律律运行时时，需要要注意以以下两点点：变频器器的输出出频率（X）只只根据实实际压力力(XFF)与目目标压力力(XTT)比较较的结果果进行调调整，所所以，频频率的大大小与被被控量之之间并无无对应关关系；变频器器的输出出频率(X)始终处处于调整整状态，因因此，其其数值常常不稳定定。3.3变变频器参参数
13、预置置对变频器器参数的的预置，首首先要把把调速对对象泵铭铭牌上的的基本参参数（如如电压、电电流、功功率、转转速等）对对照选用用变频器器的参数数表输入入到变频频器中去去，其次次要对模模拟输入入进行设设置，模模拟量有有0-220mAA的，有有4-220mAA的，以以实际为为准。以以ABBB变频AACS5510系系列为例例，参数见见下表：表三： 给定选选择设定定11022外部控制制选择211033给定值11选择111044给定值11下限0Hz / 00rpmm11055给定值11上限50Hzz / 额定转转速rppm11066给定值22选择19（内内部PIID给定定）11077给定值22下限20%1
14、1088给定值22上限100%表四： 模拟输输入设定定13011AI1下下限0%13022AI1上上限100%13044AI2下下限20%13055AI2上上限100%表五： 限幅设设定20011最小转速速020022最大转速速电机额定定转速20033最大电流流1.5IIn3.4 暂停停（睡眠眠与苏醒醒）功能能在实际生生产过程程中有时时用水量量会很小小甚至用用水量为为零，使使变频器器一直处处于低速速运转既既浪费了了能源也也对设备备会造成成一定程程度的寿寿命损失失，因此此在这种种情况下下需要让让变频器器休眠，直直到压力力下降到到一定程程度时才才允许变变频启动动。睡眠眠功能 当变频频器的工工作频率
15、率已经降降至下限限频率，而而压力仍仍偏高时时，水泵泵应暂停停工作（使使变频器器处于睡睡眠状态态）。以以ABBB的ACCS5110系列变变频器为为例，当当压力传传感器的的量程为为1MPPa，而而所要求求的供水水压力为为0.44MPaa时，则则目标值值为40%，“睡睡眠值”可可设定为为41%45%（相相当于压压力的上上限，即即40223的设设定值）。 苏苏醒功能能 当水水管中的的压力小小于某一一下限值值时，应应使系统统中止睡睡眠而重重新开始始工作（即即中止暂暂停或称称之为“苏苏醒”），苏苏醒值可可设定为为15%199%。总结随着科技技的进步步，变频频器的功功能将会会越来越越强大，应应用范围围也会随
16、随之越来来越广，合合理选用用具有内内置功能能的变频频器将会会给人们们带来很很大的便便捷。本文以AABB生生产的AACS5510系列列变频器器为例，简简单的讲讲述了变变频器内内置PIID控制制的恒压压供水系系统以及及一些参参数的设设置，只只要功能能选用的的合理，在在实际的的整个过过程中最最重要的的环节就就是根据据具体的的工艺要要求合理理的设置置参数，强强大的内内置功能能使人们们省去了了繁杂的的计算与与操作，使使工作过过程更简简易化。致谢来公司的的这几年年里我学学到了不不少的东东西，使使我的技技术能力力有了日日新月易易的变化化，尤其其是实践践能力，这这些都是是无法从从书本中中学到的的。而所所有的这
17、这一切都都是在公公司的大大家庭里里所享受到的温暖，在这个个大家庭庭里有领领导的栽栽培，有有师父的的教诲，有有同事的的帮助，才才使我有有了今天天的成绩绩，在这这里我对对你们说说一声谢谢谢！同同时也感感谢家人人对我的的支持，有了你们的支持我才能在外安心的工作。在今后我我会更加加的努力力工作，用用我的工工作成绩绩来感谢谢温暖，感感谢亲情情！参考文献献1.盛克克仁.过过程测量量仪表.化学工工业出版版社.220011.3.第一版版2.乐嘉嘉谦.仪仪表工手手册.化化学工业业出版社社.19998.4.第第一版3.仇慎慎谦.PPID调调节规律律和过程程控制.江苏科科学技术术出版社社.19987.12第第一版4.ABBB公司司生产的的ACSS510系列列变频器器说明书书15