今天我們來學習,PID在變頻器中是如何起作用的,這也是變頻器實現恒壓供水的核心原理。
來看這張圖,這是我們前面學習過的PID工作的框圖。這張圖是一張通用的框圖,也就是說,它在不同場景下,代表的含義是不同的。
比如我們上次課舉的那個,往水桶里加水的例子,輸入指的目標水位1米的調試,輸出指的是實際水位,執行機構就是人,測量元件就是人的眼睛,這個PID調節的過程,就是我們的加水機制。當然,這是我們人為執行的。如果沒有人參與,全部自動化的話,那這些執行構件的含義就又不一樣了。
比如,要變頻恒壓供水系統中,就變成這樣了:輸入就是目標壓力,也就是我們需要設定的壓力,你的管道里需要多大的壓力,就設置多大的壓力。對于恒壓供水專用變頻器,這個目標壓力可以直接設置,操作起來很簡單,一般在面板直接按鍵就可以了。
如果是用通用型變頻器來做的話,就多了一個轉換的過程,會稍微麻煩一點,這個后面課程中我會詳細講解怎么去換算,這里先不講解。它們的本質是一樣的,就是你要先設置一個目標壓力。
再來看輸出,輸出就是實際壓力。你設置了一個目標壓力,但實際管道中不一定就能達到你這個設置的壓力。目標壓力就像你定了一個工作目標,實際上能不能完成,不一定。如果你設置的壓力太高,而水泵的功率不夠的話,可能永遠都達不到目標壓力。
實際壓力是靠壓力傳感器,或者遠傳壓力表檢測出來,再告訴變頻器的。變頻器收到實際壓力的數據后,再和目標壓力進行比對,如果實際壓力比目標壓力要小,在變頻器內部,經過PID運算后,就會輸出一個遞增的頻率值,這個頻率值就是對應水泵轉速的,這時,水泵轉速就升高,管道中的實際壓力也就會隨著增大。
當實際壓力和目標壓力相等時,變頻器的PID就停止調節,保持一個恒定的頻率輸出,這時水泵轉速恒定。當用水量減少時,如果水泵轉速還是不變的話,管道的實際壓力就會上升,變頻器檢測到后,通過PID的調節,再把水泵轉速降下來。
變頻器通過PID的調節,使水泵的轉速一直在動態的變化,從而實現實際壓力始終保持在一個穩定的值。在整個過程中,是不需要人參與的。你要做的就是,設置好合適的PID數值。變頻器的參數里有這3個數值。比如:匯川MD380變頻器,就是在FA組參數里(P86),這些參數在出廠的時候,都會有個默認值。
很多時候,出現管道壓力不平穩,波動比較大,或者反應比較遲鈍,那我們就可以通過設置這幾個PID的參數值來優化。PID參數的具體設置方法,網上能找到很多方法,也沒有個固定的公式可以用,一般都是靠經驗值,原則就是響應速度要快,波動要小,不會產生振蕩,能達到這個目標就行。這得具體場合具體調節,沒有哪套參數可以滿足所有場合的。
變頻實現恒壓供水的核心原理,其實就是一個PID的調節過程。也沒有什么高深的理論,掌握了這個核心之后,以后我們拿到任何變頻器都不必害怕它,萬變不離其宗。只不過在變頻器里,有一大堆參數,讓人看起來眼花繚亂,在后面的課程里,我會帶著大家一點一點地把它揉碎,再一點點吃透它。