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技術文章

三菱變頻器在PID功能應用中的補充說明

三菱變頻器在PID功能應用中的補充說明

三菱電機自動化（上海）有限公司工業控制部李昉

　　在制造供/排水設備時選用三菱變頻器后常會用到PID功能，技術使用手冊中對其已有較詳細的說明。而各人對該功能的理解有所不同，主要體現在：機型選用、功能選擇、方向確定、設定值定義、上/下限作用及PID參數的調整等。這里從以往的實際應用中作些簡單歸納，就算是產品資料的補充，以方便用戶能在較短時間內理解并簡便完成該功能的調試。

1、問：　　哪些三菱變頻器具有PID控制功能，它們之間有何區別？

　　答：　　目前所有三菱變頻器均有PID（單泵）控制功能，產品系列有：A500、F500、F500J、F700、V500、E500、S500。其中F500J、F500和F700為風機水泵專用型產品，而F500和F700（0.75-55kW）還具先進PID控制功能，即有多泵切換功能（*多4臺）。電氣原理圖和具體操作方法可參閱各產品所對應的使用手冊。

2、　問：　　供測量用的傳感器如何選用？

　　　答：　　在A500、F500L（55kw以上）、F500J、E500、S500中，只可選用電流型（4-20mA）傳感器；F700中可選用電流（4-20mA）及電壓型（0-5V、0-10V）傳感器；在F500（0.75-55kW）中，若采用先進PID控制（多泵切換）功能的話，二種類型的傳感器均可選用，區別是電壓型傳感器的輸出接至變頻器的1號端子；而在V500中只能選用電壓型傳感器。

3、　問：　　如何使變頻器進入PID控制模式？

　　　答：　　該過程中的具體操作方法對應各系列產品有所差異：除E500外，以上其它系列變頻器中均可在未使用的輸入端子中重新定義一個PID使能端，即該端子接通為PID控制方式，而斷開為普通的V/F控制方式，例如：RL輸入端子未作他用時，可設其為X14，即P180=14（用于A500、F500、F700和V500）或P60=14（用于F500J和S500）；而在E500中則通過設定參數P128來確定運行模式，P128=0為普通的V/F控制方式，P128=20或21為PID控制方式。因此對需要經常進行二種模式切換的場合，建議選用E500以外的產品。

4、　問：　　在PID控制模式中，有些變頻器既有檢測信號輸入，也有偏差值的輸入，該如何區別和使用？

　　　答：　　由變頻器完成偏差值=設定值-測量值過程時應將測量傳感器接于4號端子（A500、F500、F500J、F700、E500和S500）；若該運算過程（虛線框）由變頻器以外的專用設備完成（設定值的設置和測量傳感器的輸入及偏差值運算結果）時，則只需將偏差值輸出端接于1號端子（A500、F500和F700）。另外在V500中，無論測量信號還是偏差信號均接于1號端子，僅以參數內容予以區別。一般如無特別需要，為簡化系統結構，用變頻器完成偏差值運算的做法居多。

5、　問：　　怎樣確定PID動作方向，換言之在哪些場合用正動作或反動作？

　　　答：　　這是整個調試過程的**步，是非常關鍵的，必須根據所處行業的系統要求準確選定。一般來說，在供水、流量控制、加溫時應為反作用，通俗講，測量值（水壓、液體流量、溫度）升高時，應減小執行量，反之則應增大執行量。而在排水、降溫時為正作用，測量值（水壓、溫度）升高時，應增大執行量，反之則應減小執行量。

　　　　　　　　
6、　問：　　設定值應如何定義，其作用是否與調節電機速度有關？

　　　答：　　在該項目中，個別用戶容易將其與V/F方式時的速度設定混淆，在PID方式中，它指的是對測量值全范圍中確定一個符合現場控制要求的一個數值，并以該數值為目標值，使系統*終穩定在此值的水平上或范圍內，并且越接近越好。例如，在供水系統中所選用傳感器的測量范圍是0-1Mpa,而需保持0.7MPa的壓力,　因此0.7Mpa就是設定值，它可用模擬量給定，即在外部操作模式時2、5號端子間施加對應的電壓（5V*70%=3.5V）；也可在參數中給定，令P133=70%（**于PU和PU/EXT模式下有效）。當系統未達到設定壓力時，電機以上限速度（P1）運行，而達到或超過設定壓力時，電機降速或停止運行，所以它與電機運行速度的設定無關。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

7、　問：　　PID參數究竟應如何確定，取什么值為恰當？

　　答：　　因各系統結構特征不同，況且也很難計算出PID準確數值，故而需對變頻器中默認的PID參數進行再調整。為調試簡便起見，一般在供排水、流量控制中只需用P、I控制即可，D參數較難確定，它容易和干擾因素混淆，在此類場合也無必要，通常用在溫度控制場合。PI參數中，P是*為重要的，定性的講，由于P=1/K，所以P越小系統的反應越快，但過小的話會引起振蕩而影響系統的穩定，它起到穩定測量值的作用。而I是為了消除靜差，即使測量值接近設定值，原則上不宜過大。試運行時可于在線條件下邊觀察測量值的變化邊反復調節P、I參數，直至測量值穩定并與設定值接近為止。

8、　問：　　上/下限的設定究竟有何作用，它對系統的運行有無影響？

　　答：　　該設置并非必需，它僅起到一種提示作用，對系統的運行并無影響，可根據實情決定采用與否。有些場合中，當測量值低于下限或高于上限時需報警及驅動其他相關設備配合運行，可在測量范圍內選定二點作為上/下限值，條件激活時作開關量輸出。

9、　問：多泵切換功能中的三種模式有何區別，在制作和使用中有哪些特點？

　　答：在F500和F700產品中都具有多泵切換功能（先進PID控制功能，*多4臺泵），可分別以三種模式工作：
　　　　　　
　　　1）基本方式　----　固定一臺電機由變頻器驅動，而根據其輸出頻率并通過電磁接觸器切換來增減其它接于工頻電源一端電機的臺數。線路結構簡單，變頻器內不需加裝內置輸出擴展選件卡即能控制4臺泵，由于是在變頻泵速度下降時直接投入工頻泵，因此在變頻泵速度過低的情況下接通工頻泵的話有時可能會產生壓力的波動（水錘效應），另外當電機功率較大而供電容量有限時會對電網造成影響。
　　　　
　　　2）交替方式　----　運行時與基本方式相同，而若用靜止功能停止輸出時，則通過電磁接觸器切換將原來工頻電源一端的電機接至變頻器上。二臺泵以上運行時須加裝內置輸出擴展選件卡，其它運行時的情況與基本方式相似。

　　　3）直接方式　-----　啟動時均由變頻器驅動電機，當其它電機啟動條件滿足后，通過電磁接觸器切換將已完成啟動的電機投至工頻電源，而原工頻電源一端的電機接至變頻器并啟動。多臺電機運行并具備停止條件時，　從*先啟動的電機（已在工頻運行）開始停止。線路結構與交替方式相同，由于每臺電機均由變頻啟動，所以運行時能較有效地改善水錘效應和對電網的影響。

　　　4）在F700產品中，除以上三種模式外，還增加了交替-直接方式-----啟動過程及線路結構與直接方式相同，區別在于多電機運行后并滿足停止條件時，變頻泵減速后停止，而工頻泵經頻率搜索后接入變頻器成為變頻泵。應當說該方式比原來的直接方式能更好地提高壓力的穩定性。

來自:三菱電機自動化（上海）有限公司

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三菱變頻器在PID功能應用中的補充說明