Для процессов системы требуется способность параметров к реагированию на внешнее действие и поддержание системных постоянных величин. Для примера, система насосов с клапанами отвода. Для каждого клапана поддержание потока в постоянном виде обеспечивает постоянное давление в трубах. Помпа в системе приводится в действие приводом, при открывании клапана скорость двигателя увеличивается и снижается при закрытии, чтобы поддерживать давление в трубах на одном уровне.
Настраивание ПИД-регулятора общего вида
Для такого поддержания давления существует прибор, который называется регулятором задания. Давление в трубах на датчике идет в сравнение с параметром заданного давления. Регулятор сравнивает системное давление с давлением задания, определяет задачу скорости для двигателя для изменения ошибки. Простой вид регулятора применяет план действий ПИД-регулирования. В нем применяются три составляющие типа регуляторов для удаления ошибки: дифференциальный, интегральный и пропорциональный регулятор.
Регулятор пропорционального типа
Такой регулятор – главный, скорость задается в прямой зависимости от ошибки. При применении пропорционального регулятора система будет иметь ошибку. Малые значения коэффициента регулятора пропорционального типа дают вялость системы, а высокие параметры к колебаниям и нестабильности системы.
Регулятор интегрального типа
Такой регулятор применяется для удаления ошибки. Скорость увеличится до удаления ошибки (снизится при негативной ошибке). Небольшие значения суммирующей составляющей слишком оказывают влияние на деятельность регулятора в общем. При установлении больших значений происходит промахивание системы, она функционирует с перерегулированием.
Регулятор дифференциального типа
Такой регулятор измеряет скорость корректировки ошибки, применяет для повышения системного быстродействия, увеличивает регуляторное быстродействие в общем. Во время увеличения быстродействия регулятора повышается перерегулирование. Это обуславливает к системной нестабильности. Во многих случаях составляющая дифференциальная становится равной нулю или близкой к наименьшему значению для того, чтобы предотвратить это состояние. Она бывает полезной в позиционирующей системе.
Работа регулятора в обратном и прямом действии
Множество регуляторов имеют принцип прямого действия. Повышение скорости двигателя приводит к повышению переменной величины процесса. Это случай в системе насосов, давление это величина переменная процесса. Повышение скорости двигателя обуславливает повышение давления. Во многих системах повышение скорости двигателя обуславливает к снижению параметра переменной процесса. Температура вещества, которое обдувается вентиляционной системой теплообменника – процессная переменная величина: при повышении скорости вентиляционной системы температура вещества снижается. В этом разе нужно применить регулятор действия обратного вида.
Настраивание ПИД-регулятора
Для моторной управляемости системы настраивание ПИД-регулятора бывает сложным процессом. Расскажем, какие шаги для настройки могут сделать проще эту процедуру.
- Определите значение дифференциальной и интегральной равной нулю. Определите наибольшую скорость и контролируйте системную реакцию.
- Повышайте составляющую прямопропорционально и выполните первый пункт. Продолжайте действия до момента начала процесса с автоматическими колебаниями возле точки определения скорости.
- Снижайте пропорциональную величину, пока система не стабилизируется. Волны колебаний начнут затухать.
- Определите пропорциональную величину около 15% меньше этого постоянного пункта.
- Определяйте наибольшую скорость прерывисто, повышайте суммирующую составляющую до начала уменьшения колебаний скорости перед стабильным состоянием системы. Снижайте суммирующую составляющую до достижения системой определенной скорости без ошибки и колебаний.
- Во многих системах настраивание составляющей дифференциального вида не нужно. Если нужно быстродействие системы больше, то можно достигнуть этого путем настройки составляющей дифференциального вида. Устанавливайте скорость по интервалам, повышайте составляющую дифференциального вида, пока не стабилизируется система с наименьшим временем действия (повышайте медленно, избегая состояния нестабильности). Система станет оптимальной при одном перерегулировании.
- Контролируйте стабильность системы, устанавливая значения скорости с интервалами и периодами для гарантированной стабильности системы при плохом исполнении задания.
Настраивание датчика на 20 миллиампер ПИД-регулированием
1. Действия в программном меню
Управляющая панель частотного преобразователя А300 состоит из 3-уровневой структуры:
- Группы опциональных значений (1 уровень).
- Опциональные значения (2 уровень).
- Параметр опционального значения.
2. Настраивание характеристик электромотора и определение направления момента
Установить метод управления частотником в значении Р0-02:
- Р0-02=0 (настройка завода, пульт преобразователя).
- Р0-02=1 (входные команды внешнего управления D1-D7).
Установить характеристики номинального значения электромотора (применяйте параметры с таблички и паспорта электромотора):
- Мощность номинала Р1-01= установите значения.
- Напряжение номинала Р1-02= установите значения (по заводским настройкам 380 вольт).
- Ток номинала Р1-03= установите значения.
- Частота номинала Р1-04= установите значения (по заводским настройкам 50 герц).
- Обороты номинального значения Р1-05= установите значения.
После подсоединения и введения параметров нужно проконтролировать направление вращающего момента электромотора. После отключения меню программы на экране покажется 50 герц, клавишей «вниз» установите наименьшую частоту для задания направления вращающего момента. Для пуска мотора нажмите клавишу «пуск» (параметр Р0-02=0), определите направление момента вращения, затормозите мотор, нажав клавишу «стоп».
Если вращение не совпадает с направлением, то измените две любые фазы питания мотора (замену фаз производить при отключенном частотнике) или поменяйте параметр настройки Р0-09= (0-вперед, 1-назад). Еще раз проконтролируйте момент вращения, нажав клавишу «пуск», если направление момента вращения совпадает, то затормозите мотор, нажав клавишу «стоп». Нажмите клавишу «вверх» и возвратите настроенную частоту 50 герц.
3. Подсоединение датчика (выход на 20 миллиампер)
- Установку производить при выключенном питании частотного преобразователя.
- Напряжение датчика подсоединить к контакту «+24В», сигнал соединить с контактом «AI1», установить перемычку на контакты «COM» и «GND».
Переставить соединение «J1» в состояние «I».
4. Контроль обратной связи
- Подключите напряжение на частотный преобразователь, на экране возникнет подсветка 50 герц.
- Нажмите клавишу «сдвиг» 2 раза.
- На экране будет параметр обратной связи в интервале 0-10 (0-20 мА), зависит от настраиваемого параметра.
Связь обратного вида (4 мА).
- После подтверждения обратной связи нажмите три раза клавишу «сдвиг», появится на экране 50 герц.
- Установите наименьшее значение сигнала входа в величине Р4-13=2.00 (4 мА).
5.Как настраивать значение параметра ПИД-регулирования.
- Установите источник основной частоты Р0-03=8 (частоту определяет ПИД-регулятор).
- Поставьте значение ПИД-регулятора в значение РА-01= результат поддерживаемой величины в процентах (от 0 до 100%) от интервала датчика, РА-01= (результат поддерживаемого параметра/интервал датчика)*100%.
Пример установки значения:
Подсоединен датчик давления на 16 бар с сигналом выхода от 4 до 20 мА. Для давления в 10 бар нужно установить значение
РА-01=(10/16)*100%=62,5%
Произведите тестовый пуск. Проверяйте поддерживаемое значение параметра по приборам, дублирующим измерения (ротаметр, термометр, манометр). Если система регулировки функционирует нестабильно или долгий отклик на замену проверяемого параметра, то применяйте настройки значений РА-05, -06, -07. Эти значения предназначены для точной настройки ПИД-регулятора.
Пример использования регулирования ПИД
Данные
- Механизм вентиляторного управления.
- Характеристика градуировочная датчика давления, интервал 1000-5000 Па, ток 4-20 мА.
- Значение давления 1500 Па.
- Мощность механизма и инерционные данные вентилятора отсутствуют.
Наружные подключения
Датчик обратной связи подсоединен к токовому входу аналогового типа, датчик значения уставки к входу аналогового типа напряжения.
Обратная связь
Датчик связи определен по токовому выходу, входом связи обратного вида применяется токовый вход. Задается РR.10-00=02 (обратная связь с минусом по входу, повышение частоты выхода, повышает давление).
Отградуированная характеристика датчика
Сигнал связи обратного вида в масштабе
Вход связи обратного вида не создает масштаб по усилению и смещению. Применяя параметр PR10-01 можно изменять значение сигнала связи обратного вида в расчетах.
Применение параметра PR10-01 для корректировки значения сигнала связи обратного типа.
Значением PR10-01 можно корректировать значение сигнала связи обратного вида, который применяется в вычислениях. Интервал пропорциональности 0-10, по настройкам завода 1.
Сигнал связи обратного вида повышается в 2 раза перед установкой в ПИД-регулятор. Это равно снижению интервала входа в 2 раза.
Сигнал связи обратного вида снижается в 2 раза перед установкой в регулятор, это эквивалентно увеличению интервала входа в 2 раза. Сейчас интервал ограничен значением датчика.
Пример установки значения параметра PR10-01 (масштаб усиления обратной связи).
Интервал действия датчика:
-1000Ра – 5000Ра.
Наибольшее давление функционирования: 2000Ра.
Применяемая часть интервала работы датчика (закрепленная): -1000Ра-2000Ра.
Это будет равно: 2000Ра –(-1000Ра)
5000Ра –(-1000Ра) = 50%
Если интервал действия не больше 2000Ра с датчиком, то величина параметра
PR10-01 = 1/50%=2
Формула вычисления параметра PR10-01.
Наибольший сигнал датчика: MaxVal
Наименьший сигнал датчика: MinVal
Наибольший нужный сигнал связи обратного вида MaxFBVal
Величина значения ПИД (установленная частота).
Установленную частоту можно изменять операторами наклона и перемещения опции преобразования.
Направление момента вращения установки вентилятора не изменяется, лучше применять AVI вход с заданием значения PR 02-00=01.
PR10-01 (наибольшая частота).
Задать в PR01-00 величину наибольшей частоты механизма вентиляции (PR01-00 = 50 герц).
Наименьшая частота.
Наименьшая частота не оказывает влияния на действие регулировки.
Наклон и перемещение опции преобразования.
Задать PR04-00 AVI перемещение интервала.
PR04-01 AVI полярность.
PR04-02 AVI корректировка наклона.
Вращение производится в одну сторону, PR04-03 = 0 (по заводским настройкам).
Величина уставки.
Для установки величины входа интервал частоты рассчитывается 0-100%.
Установка значения уставки.
При функционировании вентилятора давлению в 1500 Ра равен сигнал датчика 10,67 мА. Величине уставки 1500 Ра равна частота выхода 42%*50 герц = 21 герц и 84%*50 герц = 42 герц.
Можно устанавливать значение в Ра. Если 100% интервала равно 2000 Ра, то при коэффициенте 00-05 = 2000/Fmax = 2000/50 = 40, установленная величина 1500 и задается 1500 Ра.
Интервал частоты выхода.
Верхняя граница частоты выхода при регулировке определяется формулой:
Fmax=Pr01-00хPr10-07.
ПИД-регулирование
Ускорение – замедление.
При взаимодействии с регулированием ПИД нужно время ускорения и замедления устанавливать минимальным для качественной регулировки.
Настраивание регулятора:
- Задать величину I для легкого отклика, без перерегулировки.
- Значение параметра для вентилятора не нужно, из-за замедления процесса.
- Задать другие значения величин.
Советы по настраиванию:
- Повышение Р разгоняет процесс, снижает ошибки.
- При большом Р появляется неустойчивость процесса.
- Снижение величины I ускоряет процесс, делает нестабильным.
- Быстрота дает снижение Р и I.
- Замедление вентилятора определяет большего значения Р.
- Задайте время ускорения и замедления наименьшим.
настройка ПИД регулирование частотного преобразователя
