高壓變頻器PID閉環(huán)調(diào)節(jié)功能實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化
時(shí)間:2007-06-18 10:08:00來(lái)源:hanjuan
導(dǎo)語(yǔ):?隨著PowerSmart系列高壓變頻器規(guī)模的不斷發(fā)展壯大,用戶現(xiàn)場(chǎng)為了滿足工礦需要
隨著PowerSmart系列高壓變頻器規(guī)模的不斷發(fā)展壯大,用戶現(xiàn)場(chǎng)為了滿足工礦需要,對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求也在不斷提高。尤其在工業(yè)控制領(lǐng)域,如恒壓供水系統(tǒng),用戶往往要求變頻調(diào)速系統(tǒng)具備良好的閉環(huán)控制能力,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制調(diào)節(jié)。
根據(jù)公司PowerSmart系列變頻器功能特點(diǎn),通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間分析論證,實(shí)現(xiàn)變頻系統(tǒng)穩(wěn)定的閉環(huán)控制可以依靠外圍PLC進(jìn)行過(guò)程控制,并通過(guò)相關(guān)軟件編程加以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)一年多不斷實(shí)踐,同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行工礦,也查閱了一些PLC相關(guān)書(shū)籍,最終使PowerSmart變頻器閉環(huán)功能得以實(shí)現(xiàn)、并得到充分完善。同時(shí)通過(guò)在丹陽(yáng)自來(lái)水公司恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用,變頻器閉環(huán)功能的穩(wěn)定運(yùn)行得到了充分、有效的驗(yàn)證。
我們知道在過(guò)程控制中,按偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)進(jìn)行控制的PID控制器(亦稱PID調(diào)節(jié)器)是應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)控制器。它具有原理簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),適用面廣,控制參數(shù)相互獨(dú)立,參數(shù)的選定比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn);而且在理論上可以證明,對(duì)于過(guò)程控制的典型對(duì)象──“一階滯后+純滯后”與“二階滯后+純滯后”的控制對(duì)象,PID控制器是一種最優(yōu)控制。PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法,它的參數(shù)整定方式簡(jiǎn)便,結(jié)構(gòu)改變靈活(PI、PD、…)。
長(zhǎng)期以來(lái)被廣大科學(xué)技術(shù)人員及現(xiàn)場(chǎng)操作人員所采用,并積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。但是我們通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用調(diào)研,也不得不注意到傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)應(yīng)用在閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí),會(huì)因?yàn)榉答伭康乃矔r(shí)突變給變頻設(shè)備造成的很大沖擊,這一弊端嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定甚至導(dǎo)致?lián)p壞設(shè)備。
PowerSmart系列高壓變頻設(shè)備的閉環(huán)系統(tǒng)是在借鑒傳統(tǒng)閉環(huán)基礎(chǔ)上,將PID算法(逼近式)與漸進(jìn)式比較算法(做差)溶于一體,這樣使閉環(huán)功能更加穩(wěn)定、可靠,避免了以前因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)反饋量的突變對(duì)設(shè)備造成的沖擊過(guò)大而損壞設(shè)備,通過(guò)對(duì)閉環(huán)采集環(huán)節(jié)的濾波處理,可以減少因擾動(dòng)信號(hào)而造成的設(shè)備誤動(dòng)作。通過(guò)軟件參數(shù)設(shè)置,可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)閉環(huán)功能的靈活控制。
下面截取了PLC程序中的一小部分,在這里不做詳細(xì)說(shuō)明。
采用PID控制如下圖:
采用比較算法如下圖:
反饋輸入量采集如下圖:
開(kāi)閉環(huán)無(wú)擾轉(zhuǎn)換回路:
簡(jiǎn)單點(diǎn)講本例閉環(huán)功能是依據(jù)下面的開(kāi)、閉環(huán)平衡公式實(shí)現(xiàn)的,這保證了開(kāi)環(huán)、閉環(huán)切換前后變頻系統(tǒng)的穩(wěn)定性:
PLC程序編寫(xiě)思路是根據(jù)控制過(guò)程系統(tǒng)流程圖實(shí)現(xiàn)的:
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)恒壓供水系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用,進(jìn)一步證明了依靠外圍PLC控制參與,并通過(guò)PLC相關(guān)軟件編程,完全可以實(shí)現(xiàn)PowerSmart變頻器完善的閉環(huán)
控制功能,使變頻器能夠朝著良好的方向快速發(fā)展。