变频器恒压供水输出水压不稳定的原因
其实不管是恒压供水、水位调节、炉膛压力控制等,其中核心的控制原理就是PID控制,只有搞明白了PID控制的原理,才能形成一个完整的概念,无论是查找问题还是做设计都会心中有数,外围设备就是水到渠成的事情。
那么什么是PID控制呢?先看下图:

这个是简图,讲解也较为方便。先说说总的概念,PID控制是根据给定值Yd(t)与实际输出值Y(t)构成控制偏差:err = Yd - Y,再根据偏差的大小来调节输出,从而达到设定值的目的。例如恒压供水设定值是0.5MPa,而实际水压由压力变送器测量,可能是0.6MPa,实际水压就会大于设定值0.5MPa,这时控制器会根据差值来减小变频器输出,而减小的同时不一定会正好减小到设定值0.5MPa,可能会减小到0.45MPa,然后控制器又会根据这个差值来增加变频器的输出去靠近设定值,就这样,控制器实时会根据变化的水压与设定值的差值来不断调整输出,不断地去靠近设定值。这是一个振荡的过程。如下图(平直黑线为设定值,红色线为实际水压,通过做调节不断地去接近设定值):
 


下面就需要说明下怎么来调节控制器呢,由上图波形可以看出,振荡的时间长短、振幅大小都关系到能否快速的让控制器达到设定值。PID控制的核心参数P(比例调节)、I(积分调节)、D(微分调节)。
1,P(比例调节):成比例地反映控制系统的偏差信号error(t),偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用,以减少偏差。比例控制的比例系数如果太小,偏差值就小,调节的力度不够,使系统输出量变化缓慢,调节所需的总时间过长。比例系数如果过大,调节力度太强,将造成调节过头,甚至使水压忽高忽低,来回震荡,这也可能是水压不稳的原因。单纯的比例控制很难保证调节得恰到好处,完全消除误差。
2,I(积分调节):主要用于消除静差,提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti,Ti越大,积分作用越弱,反之则越强。积分控制相当于根据当时的误差值,周期性地微调变频器输出(即水压)。
3,D(微分调节):反映偏差信号的变化趋势(变化速率),并能在偏差信号变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。微分调节是根据系统的反馈速度来调节,因为控制目标的反应滞后时间不同,例如温度,执行器输出与温度变送器相应存在较大的响应时间。
总之,PID参数的调试是一个综合的、各参数互相影响的过程,实际调试过程中的多次尝试是非常重要的,也是必须的,由于工况不同,参数并不是固定不变的。
下面是我设计的一个恒压供水的实例,采用的是变频器内部PID控制器,不需要PLC,不需要外置PID控制器,当然如果有多台水泵需要连锁控制还是需要外部控制器的。
主回路图:

变频器端子接线图

PID组参数设定值: