變頻器的運(yùn)行方式

1、變頻器的運(yùn)行方式    變頻器的運(yùn)行方式是指變頻器應(yīng)該選擇如何負(fù)載的工作方式。本節(jié)內(nèi)容就是介紹了變頻器的一些運(yùn)行方式。         1普通運(yùn)行        普通運(yùn)行，是最常用的運(yùn)行方式，它是在變頻器最初設(shè)置的頻率給定方式和運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式下的運(yùn)行方式。    2點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行    所謂點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，就是變頻器在停機(jī)

2、狀態(tài)時(shí)，接到點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)指令（如操作器鍵盤點(diǎn)動(dòng)jog鍵、定義為點(diǎn)動(dòng)的多功能端子信號(hào)接通、通訊命令為點(diǎn)動(dòng)）后按點(diǎn)動(dòng)頻率和點(diǎn)動(dòng)加減速時(shí)間運(yùn)行。    圖1點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行說明             點(diǎn)動(dòng)的參數(shù)設(shè)置包括點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行頻率、點(diǎn)動(dòng)間隔時(shí)間、點(diǎn)動(dòng)加速時(shí)間和點(diǎn)動(dòng)減速時(shí)間4個(gè)。如圖1所示，t1、t3為實(shí)際運(yùn)行的點(diǎn)動(dòng)加速和點(diǎn)動(dòng)減速時(shí)間，t2為點(diǎn)動(dòng)時(shí)間，t4為點(diǎn)動(dòng)間隔時(shí)間，f1為點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行頻率。點(diǎn)動(dòng)間隔時(shí)間是從上次點(diǎn)動(dòng)命令取消時(shí)刻起到下次點(diǎn)動(dòng)命令有

3、效必須等待的時(shí)間間隔。在間隔時(shí)間內(nèi)的點(diǎn)動(dòng)命令不會(huì)使變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)，變頻器以無輸出的零頻狀態(tài)運(yùn)行，如果點(diǎn)動(dòng)命令一直存在，則間隔時(shí)間結(jié)束后開始執(zhí)行點(diǎn)動(dòng)命令。        如無特別指明，點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行均按照從起動(dòng)頻率起動(dòng)的方式和減速停車的方式進(jìn)行起停。    3多段速運(yùn)行    多段速運(yùn)行，是指通過多功能輸入端子的邏輯組合，可以選擇多段頻率進(jìn)行多段速運(yùn)行。最多可以達(dá)到16段速運(yùn)行。    在多段速運(yùn)行下，變頻器

4、能連續(xù)、斷續(xù)，保持最終值，可以方便在如下情況使用:風(fēng)機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)根據(jù)季節(jié)進(jìn)行風(fēng)量切換;涂裝設(shè)備根據(jù)需漆的零件切換等等。    圖2多段速運(yùn)行         如圖2所示為多段速示意，通過多功能輸入端子x1、x2、x3的不同邏輯組合，可以按照表1選擇普通運(yùn)行頻率和17段速進(jìn)行多段速運(yùn)行。    表1多段速運(yùn)行    4pid閉環(huán)運(yùn)行    4.1基本概

5、念    在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱pid控制，又稱pid調(diào)節(jié)。pid控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握時(shí)，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用pid控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象或不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用pid控制技術(shù)。pid控制，實(shí)際中也有pi和pd控制。pid控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的

6、誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。    （1） 比例（p）控制比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（steady-state error）。    （2） 積分（i）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（system with steady-state

7、0;error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（pi）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。    （3） 微分（d）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用，

8、其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分（pd）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。    綜上所述，pid控制器是由比例單元（p）、積分單元（i）和微分單元（d）組成，其輸入e （

9、t）與輸出u （t）的關(guān)系為:         它的傳遞函數(shù)為:         （4） pid閉環(huán)控制的特點(diǎn)首先，pid應(yīng)用范圍廣。雖然很多工業(yè)過程是非線性或時(shí)變的，但通過對(duì)其簡(jiǎn)化可以變成基本線性和動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)，這樣pid就可控制了。其次，pid參數(shù)較易整定。也就是說，pid參數(shù)kp，ki和kd可以根據(jù)過程的動(dòng)態(tài)特性及時(shí)整定。如果過程的動(dòng)態(tài)特性變化，例如可能由負(fù)載的變化引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)

10、特性變化，pid參數(shù)就可以重新整定。第三，pid控制器在實(shí)踐中也不斷的得到改進(jìn)，如結(jié)合人工智能神經(jīng)元系統(tǒng)、模糊控制和魯棒控制等。    4.2內(nèi)置pid功能正由于pid功能用途廣泛、使用靈活，使得現(xiàn)在變頻器的功能大都集成了pid，簡(jiǎn)稱“內(nèi)置pid”，使用中只需設(shè)定3個(gè)參數(shù)（kp， ki和kd）即可。在很多情況下，并不一定需要全部三個(gè)單元，可以取其中的一到兩個(gè)單元，但比例控制單元是必不可少的。如被控量屬于流量、壓力和張力等過程控制的，只需pi功能，d功能基本不用，所以為方便起見，很多變頻器其實(shí)只有pi功能。   &#

11、160;    pid閉環(huán)運(yùn)行，必須首先選擇pid閉環(huán)選擇功能有效的情況下，變頻器按照給定量和反饋量進(jìn)行pid調(diào)節(jié)。pid調(diào)節(jié)是過程控制中應(yīng)用得十分普遍的一種控制方式，它是使控制系統(tǒng)的被控物理量能夠迅速而準(zhǔn)確地?zé)o限接近于控制目標(biāo)的基本手段。    在pid調(diào)節(jié)中，必須至少有兩種控制信號(hào):給定量。它是與被控物理量的控制目標(biāo)對(duì)應(yīng)的信號(hào)。反饋量。它是通過現(xiàn)場(chǎng)傳感器測(cè)量的與被控物理量的實(shí)際值對(duì)應(yīng)的信號(hào)。pid調(diào)節(jié)功能將隨時(shí)對(duì)給定量和反饋量進(jìn)行比較，以判斷是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的控制目的。具體地說，它將根據(jù)兩者的差值，利用比例p、

12、積分i、微分d的手段對(duì)被控物理量進(jìn)行調(diào)整，直至反饋量和給定量基本相等，達(dá)到預(yù)定的控制目標(biāo)為止。反饋正調(diào)節(jié)與正作用的概念是不一樣的。    4.3pid閉環(huán)參數(shù)設(shè)置    pid閉環(huán)的參數(shù)調(diào)節(jié)p、i、d的三個(gè)參數(shù)調(diào)節(jié)是個(gè)難點(diǎn)，下面給出了一個(gè)調(diào)節(jié)口訣，以方便記憶:    參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查;    先是比例后積分，最后再把微分加;    曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大; 

13、0;  曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳;    曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降;    曲線波動(dòng)周期長，積分時(shí)間再加長;    曲線振蕩頻率快，先把微分降下來;    動(dòng)差大來波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長;    理想曲線兩個(gè)波，前高后低四比一;    一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低。    4.4pid

14、調(diào)節(jié)的增強(qiáng)功能    在變頻器的pid閉環(huán)功能中，為了達(dá)到快速穩(wěn)定以及可靠性高的目的，通常都會(huì)選擇相應(yīng)的增強(qiáng)功能，如預(yù)置頻率及保持、積分調(diào)節(jié)限制和對(duì)反饋信號(hào)的檢測(cè)等。    （1）預(yù)置頻率為了使pid閉環(huán)調(diào)節(jié)快速進(jìn)入穩(wěn)定階段，需要根據(jù)工藝要求設(shè)置相應(yīng)的預(yù)置頻率和預(yù)置頻率保持時(shí)間。pid閉環(huán)運(yùn)行啟動(dòng)后，變頻器的輸出頻率首先按照加速時(shí)間加速至閉環(huán)預(yù)置頻率，并且在該頻率點(diǎn)上持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，才按照pid閉環(huán)特性運(yùn)行。    （2）積分調(diào)節(jié)選擇對(duì)于需要快速響應(yīng)的系統(tǒng)，變頻器的輸出頻

15、率到上下限時(shí)，可以取消積分調(diào)節(jié)。    （3）多段閉環(huán)設(shè)定值數(shù)據(jù)對(duì)于需要有多段閉環(huán)設(shè)定值數(shù)據(jù)的場(chǎng)合可以選擇此功能，比如恒壓供水中可以設(shè)置不同時(shí)段的供水壓力信號(hào)值。如表2所示，只需將多功能輸入端子x1、x2、x3設(shè)置為多段閉環(huán)設(shè)定值數(shù)據(jù)通道1、多段閉環(huán)設(shè)定值數(shù)據(jù)通道2、多段閉環(huán)設(shè)定值數(shù)據(jù)通道3即可得到8段不同的設(shè)定數(shù)據(jù)。    表2多段閉環(huán)設(shè)定值數(shù)據(jù)         （4）閉環(huán)反饋信號(hào)檢測(cè)功能對(duì)于閉環(huán)反饋信號(hào)是電流信號(hào)的，還可以

16、設(shè)置回路檢測(cè)是否處于閉合狀態(tài)以及有效值是否處于合理范圍之內(nèi)。    5簡(jiǎn)易程序運(yùn)行    5.1基本概念    簡(jiǎn)易程序運(yùn)行，必須首先選擇簡(jiǎn)易程序運(yùn)行選擇功能有效的情況下，變頻器按照既定的程序進(jìn)行單循環(huán)和連續(xù)循環(huán)的運(yùn)行。它是一個(gè)多段速度發(fā)生器，變頻器能根據(jù)運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)變換運(yùn)行頻率和方向，以滿足生產(chǎn)工藝的要求，因?yàn)橐郧霸摴δ苁怯煽删幊炭刂破鳎╬lc）來完成，現(xiàn)在依靠變頻器自身就可以實(shí)現(xiàn)，所以又被稱為“簡(jiǎn)易plc運(yùn)行”。（信息來源：）    

17、;圖3簡(jiǎn)易程序運(yùn)行圖         圖3為簡(jiǎn)易程序運(yùn)行示意圖，其中a1到a7、d1到d7為所處階段的加速和減速時(shí)間，f1到f7為每一階段的運(yùn)行頻率，t1到t7為每一階段的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間。    簡(jiǎn)易程序運(yùn)行方式可分為單循環(huán)后停機(jī)、單循環(huán)后保持最終值和連續(xù)循環(huán)三種。    （1）單循環(huán)后停機(jī)    圖4簡(jiǎn)易程序控制單循環(huán)后停機(jī)方式     

18、    如圖4所示，變頻器完成一個(gè)循環(huán)后自動(dòng)停機(jī)，需要再次給出運(yùn)行命令時(shí)才能起動(dòng)。    （2）單循環(huán)后保持最終值    圖5簡(jiǎn)易程序控制單循環(huán)后保持方式         如圖5所示，變頻器完成一個(gè)循環(huán)后自動(dòng)保持在最后一段的運(yùn)行頻率和方向。    （3）連續(xù)循環(huán)    變頻器完成一個(gè)循環(huán)后自動(dòng)開始下一個(gè)循環(huán)，

19、直到有停機(jī)命令，如圖6所示。    圖6簡(jiǎn)易程序控制連續(xù)循環(huán)方式         5.2簡(jiǎn)易程序運(yùn)行中斷運(yùn)行再起動(dòng)    簡(jiǎn)易程序運(yùn)行在中斷后的運(yùn)行再起動(dòng)有三種方式:從第一段開始運(yùn)行、從中斷時(shí)刻的階段頻率繼續(xù)運(yùn)行和從中斷時(shí)刻的運(yùn)行頻率繼續(xù)運(yùn)行。        （1）從第一段開始運(yùn)行:運(yùn)行中停機(jī)（由多種運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式引起的各類停機(jī)命令、變頻器故障或掉電

20、引起），再起動(dòng)后從第一段開始運(yùn)行。    （2）從中斷時(shí)刻的階段頻率繼續(xù)運(yùn)行:運(yùn)行中停機(jī)（由多種運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式引起的各類停機(jī)命令、變頻器故障引起），變頻器自動(dòng)記錄當(dāng)前階段已運(yùn)行的時(shí)間，再起動(dòng)后自動(dòng)進(jìn)入該階段，以該階段定義的頻率繼續(xù)剩余時(shí)間的運(yùn)行。圖7所示為該起動(dòng)方式示意圖。    圖7簡(jiǎn)易程序控制起動(dòng)方式2a1:階段1加速時(shí)間a2:階段2加速時(shí)間a3:階段3加速時(shí)間 d2:階段2減速時(shí)間f1:階段1頻率 f2:階段2頻率 f3:階段3頻率    &

21、#160;        （3）從中斷時(shí)刻的運(yùn)行頻率繼續(xù)運(yùn)行:運(yùn)行中停機(jī)（由多種運(yùn)轉(zhuǎn)指令方式引起的各類停機(jī)命令、變頻器故障引起），變頻器不僅自動(dòng)記錄當(dāng)前階段已運(yùn)行的時(shí)間而且還記錄停機(jī)時(shí)刻的運(yùn)行頻率，再起動(dòng)后先恢復(fù)到停機(jī)時(shí)刻的運(yùn)行頻率，進(jìn)入該階段，以該階段定義的頻率繼續(xù)剩余時(shí)間的運(yùn)行。圖8所示為該起動(dòng)方式示意圖。    圖8簡(jiǎn)易程序控制起動(dòng)方式3a1:階段1加速時(shí)間a2:階段2加速時(shí)間a3:階段3加速時(shí)間 d2:階段2減速時(shí)間f1:階段1頻率 f2:階段2頻

22、率 f3:階段3頻率         由圖中比較我們可以看出，方式2和方式3的區(qū)別在于方式3比方式2多記憶一個(gè)停機(jī)時(shí)刻的運(yùn)行頻率，而且再起動(dòng)后從該頻率繼續(xù)運(yùn)行。    5.3簡(jiǎn)易程序運(yùn)行的參數(shù)設(shè)置        簡(jiǎn)易程序運(yùn)行的參數(shù)設(shè)置主要包括每一階段（有些變頻器為7段、有些變頻器為15段）的運(yùn)行參數(shù)和簡(jiǎn)易程序運(yùn)行的各種方式選擇。    （1）變頻器在簡(jiǎn)易程序控制運(yùn)行的每一階段的參數(shù)內(nèi)容運(yùn)行頻率數(shù)值;運(yùn)轉(zhuǎn)方向選擇;加減速時(shí)間選擇;運(yùn)行持續(xù)時(shí)間;時(shí)間單位。簡(jiǎn)易程序的時(shí)間單位可以是s，也可以是min，如果對(duì)該階段的