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三菱变频器在PID功能应用中的补充说明

作者: 来源: 日期:2016/6/24 15:55:38 人气:641
  在制造供 / 排水设备时选用三菱变频器后常会用到 PID 功能,技术使用手册中对其已有较详细的说明。而各人对该功能的理解有所不同,主要体现在:机型选用、功能选择、方向确定、设定值定义、上 / 下限作用及 PID 参数的调整等。这里从以往的实际应用中作些简单归纳,就算是产品资料的补充,以方便用户能在较短时间内理解并简便完成该功能的调试。

  1、问:哪些三菱变频器具有 PID 控制功能,它们之间有何区别?

  答:目前所有三菱变频器均有 PID (单泵)控制功能,产品系列有: A500 、 F500 、 F500J 、 F700 、 V500 、 E500 、 S500 。其中 F500J 、 F500 和 F700 为风机水泵专用型产品,而 F500 和 F700 ( 0.75-55kW )还具先进 PID 控制功能,即有多泵切换功能(最多 4 台)。电气原理图和具体操作方法可参阅各产品所对应的使用手册。

  2、问:供测量用的传感器如何选用?

  答:在A500 、F500L(55kw以上)、F500J 、E500 、S500中,只可选用电流型(4-20mA)传感器;F700 中可选用电流(4-20mA)及电压型(0-5V 、0-10V)传感器;在F500(0.75-55kW)中,若采用先进 PID控制(多泵切换)功能的话,二种类型的传感器均可选用,区别是电压型传感器的输出接至变频器的 1号端子;而在V500中只能选用电压型传感器。

  3、问:如何使变频器进入 PID 控制模式?

  答:该过程中的具体操作方法对应各系列产品有所差异:除 E500 外,以上其它系列变频器中均可在未使用的输入端子中重新定义一个 PID 使能端,即该端子接通为 PID 控制方式,而断开为普通的 V/F 控制方式,例如: RL 输入端子未作他用时,可设其为 X14 ,即 P180=14 (用于 A500 、 F500 、 F700 和 V500 )或 P60=14 (用于 F500J 和 S500 );而在 E500 中则通过设定参数 P128 来确定运行模式, P128=0 为普通的 V/F 控制方式, P128=20 或 21 为 PID 控制方式。因此对需要经常进行二种模式切换的场合,建议选用 E500 以外的产品。

  4、问:在PID控制模式中,有些变频器既有检测信号输入,也有偏差值的输入,该如何区别和使用?

  答:由变频器完成偏差值 = 设定值 - 测量值过程时应将测量传感器接于 4 号端子( A500 、 F500 、 F500J 、 F700 、 E500 和 S500 );若该运算过程(虚线框)由变频器以外的专用设备完成(设定值的设置和测量传感器的输入及偏差值运算结果)时,则只需将偏差值输出端接于 1 号端子( A500 、 F500 和 F700 )。另外在 V500 中,无论测量信号还是偏差信号均接于 1 号端子,仅以参数内容予以区别。一般如无特别需要,为简化系统结构,用变频器完成偏差值运算的做法居多。

  5、问:怎样确定 PID 动作方向,换言之在哪些场合用正动作或反动作?

  答:这是整个调试过程的第一步,是非常关键的,必须根据所处行业的系统要求准确选定。一般来说,在供水、流量控制、加温时应为反作用,通俗讲,测量值(水压、液体流量、温度)升高时,应减小执行量,反之则应增大执行量。而在排水、降温时为正作用,测量值(水压、温度)升高时,应增大执行量,反之则应减小执行量。

  6、问:设定值应如何定义,其作用是否与调节电机速度有关?

  答:在该项目中,个别用户容易将其与 V/F 方式时的速度设定混淆,在 PID 方式中,它指的是对测量值全范围中确定一个符合现场控制要求的一个数值,并以该数值为目标值,使系统最终稳定在此值的水平上或范围内,并且越接近越好。例如,在供水系统中所选用传感器的测量范围是 0-1Mpa, 而需保持 0.7MPa 的压力 ,因此 0.7Mpa 就是设定值,它可用模拟量给定,即在外部操作模式时 2 、 5 号端子间施加对应的电压( 5V*70%=3.5V );也可在参数中给定,令 P133=70% (仅限于 PU 和 PU/EXT 模式下有效)。当系统未达到设定压力时,电机以上限速度( P1 )运行,而达到或超过设定压力时,电机降速或停止运行,所以它与电机运行速度的设定无关。

  7、问:PID 参数究竟应如何确定,取什么值为恰当?

  答:因各系统结构特征不同,况且也很难计算出 PID 准确数值,故而需对变频器中默认的 PID 参数进行再调整。为调试简便起见,一般在供排水、流量控制中只需用 P 、 I 控制即可, D 参数较难确定,它容易和干扰因素混淆,在此类场合也无必要,通常用在温度控制场合。 PI 参数中, P 是最为重要的,定性的讲,由于 P=1/K ,所以 P 越小系统的反应越快,但过小的话会引起振荡而影响系统的稳定,它起到稳定测量值的作用。而 I 是为了消除静差,即使测量值接近设定值,原则上不宜过大。试运行时可于在线条件下边观察测量值的变化边反复调节 P 、 I 参数,直至测量值稳定并与设定值接近为止。

  8、问:上 / 下限的设定究竟有何作用,它对系统的运行有无影响?

  答:该设置并非必需,它仅起到一种提示作用,对系统的运行并无影响,可根据实情决定采用与否。有些场合中,当测量值低于下限或高于上限时需报警及驱动其他相关设备配合运行,可在测量范围内选定二点作为上 / 下限值,条件激活时作开关量输出。

  9、问:多泵切换功能中的三种模式有何区别,在制作和使用中有哪些特点?

  答:在 F500 和 F700 产品中都具有多泵切换功能(先进 PID 控制功能,最多 4 台泵),可分别以三种模式工作:

  1)基本方式----固定一台电机由变频器驱动,而根据其输出频率并通过电磁接触器切换来增减其它接于工频电源一端电机的台数。线路结构简单,变频器内不需加装内置输出扩展选件卡即能控制 4 台泵,由于是在变频泵速度下降时直接投入工频泵,因此在变频泵速度过低的情况下接通工频泵的话有时可能会产生压力的波动(水锤效应),另外当电机功率较大而供电容量有限时会对电网造成影响。
  2)交替方式----运行时与基本方式相同,而若用静止功能停止输出时,则通过电磁接触器切换将原来工频电源一端的电机接至变频器上。二台泵以上运行时须加装内置输出扩展选件卡,其它运行时的情况与基本方式相似。
  3)直接方式-----启动时均由变频器驱动电机,当其它电机启动条件满足后,通过电磁接触器切换将已完成启动的电机投至工频电源,而原工频电源一端的电机接至变频器并启动。多台电机运行并具备停止条件时, 从最先启动的电机(已在工频运行)开始停止。线路结构与交替方式相同,由于每台电机均由变频启动,所以运行时能较有效地改善水锤效应和对电网的影响。
  4)在F700产品中,除以上三种模式外,还增加了交替 - 直接方式-----启动过程及线路结构与直接方式相同,区别在于多电机运行后并满足停止条件时,变频泵减速后停止,而工频泵经频率搜索后接入变频器成为变频泵。应当说该方式比原来的直接方式能更好地提高压力的稳定性。

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