1 引言
交流變頻調(diào)調(diào)速技術(shù)以其卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果以及在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的廣泛適用性，已被公認(rèn)為是一種最有前途的調(diào)速方式。在能源日益緊張的今天，變頻器作為交流調(diào)速的一種主要手段，在工業(yè)生產(chǎn)中取得越來越廣泛的應(yīng)用。本文介紹的閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng)采用三墾SAMCO-vm05型變頻器實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)敘述了其實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的內(nèi)藏PID功能主要參數(shù)設(shè)置及閉環(huán)調(diào)試方法。
2 閉環(huán)供水系統(tǒng)的原理
該閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用于工廠的生產(chǎn)用水，其目的是向車間提供連續(xù)的水壓穩(wěn)定的水。圖1是供水系統(tǒng)框圖。它主要由變頻控制箱、超壓排流閥、液位傳感控制器、壓力傳感器等組成。
系統(tǒng)中，1#泵為恒速泵，2#泵為變頻調(diào)速泵。正常工作時(shí)，由1#泵抽取河水，經(jīng)凈化后直接供生產(chǎn)車間，由于1#水泵供水量總大于車間用水量，因此設(shè)置了超壓排流閥，當(dāng)管道水壓超過設(shè)定水壓時(shí)，排流閥開始工作，多余的凈化水被排到水池中，當(dāng)水池水位到達(dá)水位上限時(shí)，系統(tǒng)控制1#泵停機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)2#泵，由變頻器控制2#泵向車間供水，當(dāng)水池水位下降到水位下限時(shí)，2#泵停止工作，1#泵啟動(dòng)運(yùn)行，如此循環(huán)。
圖1 閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng)框圖
3 變頻器閉環(huán)控制
變頻器用于2#泵的控制，即在抽取水池水時(shí)，根據(jù)用水管網(wǎng)壓力的變化，通過變頻器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤來調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持用水管網(wǎng)壓力穩(wěn)定。三墾通用變頻器SAMCO-vm05為用戶實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制提供了內(nèi)藏的PID功能，它能將外部變送器輸入的模擬信號(hào)(4~20mA、0~5V、0~10V)反饋輸入到變頻器，并取得與變頻器設(shè)定頻率指令之間的偏差，進(jìn)行P(比例)、I(積分)、D(微分)控制，從而使負(fù)載一側(cè)的動(dòng)作跟隨指令值的變化而改變。
3.1 硬件原理
閉環(huán)控制的硬件原理如圖2所示。壓力傳感變送器將管網(wǎng)水壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成4~20mA電流信號(hào)作為反饋輸入到變頻器的IRF/VRF2端子，外部壓力設(shè)定器將指定的壓力(0~1.0Mpa)轉(zhuǎn)變?yōu)?~10V電壓信號(hào)輸入到變頻器VRF1端子。變頻器根據(jù)給定值與反饋值的偏差量進(jìn)行PID控制，輸出頻率控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，管網(wǎng)水壓保持恒定。
3.2 閉環(huán)控制的相關(guān)功能代碼與參數(shù)
圖2閉環(huán)控制的硬件原理圖
變頻器的功能參數(shù)很多，這里只介紹與PID閉環(huán)控制相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，需要說明的是SAMCO-vm05型變頻器內(nèi)部PID控制采樣周期Ts為10ms。
Cd071=3 內(nèi)藏PID控制模式
Cd120=5 反饋信號(hào)為4~20mA電流輸入
Cd002=3 給定信號(hào)為0~10V電壓輸入
Cd122=0.00~100.00 PID控制比例增益
Cd123=0.00~100.00 PID控制積分增益
Cd124=0.00~100.00 PID控制微分增益
Cd125=1~500 反饋輸入濾波時(shí)間常數(shù)
3.3 設(shè)定值和反饋值的頻率變換
在利用外部模擬信號(hào)作為設(shè)定值或反饋值時(shí)，輸入模擬信號(hào)最小值(0V或4mA)時(shí)頻率(偏置頻率)和最大值(5V或10V或20 mA時(shí)的頻率(增益頻率)