Использование частотных преобразователей (пч) «веспер» в режиме пид-регулирования

Как настроить PID регулятор для преобразователей частоты Danfoss

Этот регулятор пользователь применяет для удержания частотником определенного параметра. Подключим механизм установки вентилятора.

Задающим сигналом работает потенциометр.

Обратную связь осуществит датчик давления.

Соблюдение полярности – важное условие при подсоединении пользователем датчика. Основную настройку регулятора сделаем программой МСТ-10, которая обеспечивает контролирование данных на графике

К частотнику присоединяемся через USB. Вводим данные нормы для мотора по паспорту в группу данных 1-2 и 1-22, 1-23 – частота, 1-24 – ток мотора, 1-25, скорость мотора.

Проводим параметры входов преобразователя частоты в группе 6. В группе 6-1 задаем данные для задающего сигнала. В группе 6-2 определяем значения датчика. Настраиваем частотник для работы регулировки процесса в контуре. Эти значения сочетаются не со всеми применениями. Они задаются пользователем конкретно во всех случаях.

Настраивание регулятора преобразователей частоты Danfoss происходит по определению пропорционального коэффициента и составляющих интегральных регулятора. Автоматические колебания различаются, заметны на осциллографе и постоянны по характеру. Если будет оставаться ошибка регулировки, то уменьшаем составляющую. Значение 20-94 уменьшим до уменьшения разницы и исчезновения колебаний. При сравнивании значения с заданием, настройка закончена.

Настройка ПИД-регулятора

Для каждой системы настройка прибора проводится индивидуально, здесь мы рассмотрим основные рекомендации, общие для различных ситуаций:

1. Установить дифференциальную и интегральную составляющие в нуль. Задать максимальную скорость и наблюдать за реакцией.

2. Увеличить пропорциональную составляющую и повторить пункт первый. Продолжать эту процедуру до начала автоколебательного процесса.

3. Уменьшать эту составляющую до стабильности системы.

4. Выставить значение пропорциональной составляющей на 15 % ниже устойчивого.

5. Выставить ступенчато-максимальное значение скорости с помощью изменения интегральной составляющей.

6. Обычно дифференциальный регулятор в настройке не нуждается.

7. Проверить стабильность системы.

Настройка преобразователя частоты своими руками

Чтобы электродвигатели работали правильным образом и с достаточной безопасностью, необходимо использовать частотные преобразователи. Современные частотные преобразователи имеют базу с электроникой, которая дает возможность на терминале задавать пользователю все параметры для работы. К ним относятся:

  • время периода разгона;
  • коммутационная частота;
  • частота питания электродвигателя;
  • установка логического входа.

Эти параметры определяются набором кода из символов. Некоторые настройки можно устанавливать на работающем двигателе и на остановленном. Изменять свойства можно по сети коммуникации или по компьютеру. Терминал расположен на лицевой панели частотника. Устанавливать настройки, управлять и анализировать параметры можно во время работы механизма.

Настраивание ПИД-регулятора

Для моторной управляемости системы настраивание ПИД-регулятора бывает сложным процессом. Расскажем, какие шаги для настройки могут сделать проще эту процедуру.

  1. Определите значение дифференциальной и интегральной равной нулю. Определите наибольшую скорость и контролируйте системную реакцию.
  2. Повышайте составляющую прямопропорционально и выполните первый пункт. Продолжайте действия до момента начала процесса с автоматическими колебаниями возле точки определения скорости.
  3. Снижайте пропорциональную величину, пока система не стабилизируется. Волны колебаний начнут затухать.
  4. Определите пропорциональную величину около 15% меньше этого постоянного пункта.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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:

  1. Группы опциональных значений (1 уровень).
  2. Опциональные значения (2 уровень).
  3. Параметр опционального значения.

2. Настраивание характеристик электромотора и определение направления момента

Установить метод управления частотником в значении Р0-02:

  1. Р0-02=0 (настройка завода, пульт преобразователя).
  2. Р0-02=1 (входные команды внешнего управления D1-D7).

Установить характеристики номинального значения электромотора (применяйте параметры с таблички и паспорта электромотора):

  1. Мощность номинала Р1-01= установите значения.
  2. Напряжение номинала Р1-02= установите значения (по заводским настройкам 380 вольт).
  3. Ток номинала Р1-03= установите значения.
  4. Частота номинала Р1-04= установите значения (по заводским настройкам 50 герц).
  5. 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.

READ  Датчики, элементы измерения и контроля

3. Подсоединение датчика (выход на 20 миллиампер)

  1. Установку производить при выключенном питании частотного преобразователя.
  2. 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

  1. Подключите напряжение на частотный преобразователь, на экране возникнет подсветка 50 герц.
  2. Нажмите клавишу «сдвиг» 2 раза.
  3. На экране будет параметр обратной связи в интервале 0-10 (0-20 мА), зависит от настраиваемого параметра.

Связь обратного вида (4 мА).

  1. После подтверждения обратной связи нажмите три раза клавишу «сдвиг», появится на экране 50 герц.
  2. Установите наименьшее значение сигнала входа в величине Р4-13=2.00 (4 мА).

5.Как настраивать значение параметра ПИД-регулирования.

  1. Установите источник основной частоты Р0-03=8 (частоту определяет ПИД-регулятор).
  2. 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.

Настраиваем интегральный коэффициент

При настройке двух предыдущих коэффициентов можно получить практически идеальную кривую регулирования или близкую к ней кривую, удовлетворяющую условиям задачи. Однако, как правило возникает так называемая «статическая ошибка». При этом в нашем примере температура стабилизируется не на заданном значении 25 °С, а на несколько меньшем значении. Дело в том, что если температура станет равной уставке (то есть разность текущей и заданной температур станет равна 0), то пропорциональная и дифференциальная составляющая будут равны нулю (см. функцию преобразования ПИД-регулятора). При этом мощность регулятора тоже станет равна 0 и он начнёт остывать.

Для того чтобы исключить этот эффект, используют интегральную составляющую. Её необходимо постепенно увеличивать до исчезновение статической ошибки. Однако, чрезмерное её увеличение тоже может привести к возникновению скачков температуры.

Примеры использования PID-регуляторов

Преобразователь частоты HVAC

Пример использования как внутренних, так и внешних PID-регуляторов для системы подготовки воздуха:


Управление кондиционированием воздуха с помощью встроенных PID-регуляторов частотника AS3 Toshiba

На представленной схеме вентилирования помещения показан процесс охлаждения воздуха с помощью водовоздушного теплообменника. Водяной контур служит для циркуляции холодной воды через теплообменник с помощью насоса.

PID-регуляторы PID1 и PID2 управляют вентилятором для обеспечения заданного расхода и, в критических случаях, для обеспечения заданной температуры воздуха. Например, при больших отрицательных температурах воздуха расходом можно пренебречь, достигая вторым регулятором улучшенного прогрева воздуха за счет более медленного его движения через нагреватель.

PID-регулятор PID3 по аналоговому каналу управляет насосом водяного контура для поддержания заданного давления. PID-регулятор PID4 может управлять другими вспомогательными системами (на схеме не показаны).

Компания СПИК СЗМА, как единственный официальный дилер Toshiba, предлагает купить для решения задач управление насосами, вентиляторами и станками частотники серии VF-AS3 по доступной цене. Вы получаете максимально качественную техническую поддержку и гарантию долгой работы преобразователя частоты.

Задача настройки

Настройка регулятора производится с одной единственной целью: подобрать его коэффициенты для данной задачи таким образом, чтобы регулятор поддерживал величину физического параметра на заданном уровне. В нашем примере физическая величина — это температура.

Допустим текущая температура в помещении 10 °С, а мы хотим, чтобы было 25°С. Мы включаем регулятор и он начинает управлять мощностью обогревателя таким образом, чтобы температура достигла требуемого уровня. Посмотрим как это может выглядеть.

На данном рисунке красным цветом показана идеальная кривая изменения температуры в помещении при работе регулятора. Физическая величина плавно, без скачков, но в тоже время достаточно быстро подходит к заданному значению. Оптимальное время, за которое температура может достигнуть заданной отметки, определить довольно сложно. Оно зависит от многих параметров: размеров комнаты, мощности обогревателя и др. В теории это время можно рассчитать, но на практике чаще всего это определяется экспериментально.

Чёрным цветом показан график изменения температуры в том случае, если коэффициенты подобраны совсем плохо. Система теряет устойчивость. Регулятор при этом идёт «в разнос» и температура «уходит» от заданного значения.

Рассмотрим более благоприятные случаи.

На этом рисунке показаны графики, далёкие от идеального. В первом случае наблюдается сильное перерегулирование:  температура слишком долго «скачет» относительно уставки, прежде чем достичь её. Во втором случае регулирование происходит плавно, но слишком медленно.

А вот и приемлемые кривые:

Данные кривые тоже не идеальны, но могут быть сочтены за удовлетворительные.

В процессе настройки регулятора, пользователю необходимо стремиться получить кривую, близкую к идеальной. Однако, в реальных условиях сделать это не так-то просто — приходится долго и мучительно подбирать коэффициенты. Поэтому зачастую останавливаются на «приемлемой» кривой регулирования. Например, в нашем примере нас могли бы устроить коэффициенты регулятора, при которых заданная температура достигалась бы за 15-20 минут с максимальным перерегулированием (максимальными «скачками» температуры) 2 °С. А вот время достижение уставки более часа и максимальные «скачки» температуры 5 °С — нас бы не устроили.

READ  Учебное пособие: электрические аппараты

Далее поговорим о том, как подобрать коэффициенты для достижения оптимального регулирования. Рекомендуется настраивать коэффициенты в том же порядке, в котором это описано.

Из чего состоит ПИД-регулятор

С целью устранения ошибок в системе в состав упомянутого устройства входят три составляющих: интегральный, дифференциальный и пропорциональный регуляторы. Пропорциональный прибор является основным там, где задание уровня скорости пропорционально ошибке. Однако если использовать только эту составляющую, то в системе всегда будет присутствовать ошибка. Высокие значения данного устройства приводят к колебаниям и нестабильности системы, а низкие — к «вялости». Интегральный прибор используют для исключения ошибок. Скорость растет до момента исключения погрешности (при отрицательной ошибке — уменьшается). Относительно малые величины интегральной составляющей оказывают существенное влияние на работу прибора в целом. Если установить слишком большое значение, то система начнет работать с перерегулированием. Дифференциальное устройство оценивает скорость изменения ошибок, оно применяется для увеличения скорости системы. Однако при повышении быстродействия регулятора увеличивается и уровень перерегулирования, что может привести к нестабильности системы. Чаще всего данная составляющая выставляется на значение, близкое нулю, однако она может оказаться весьма полезной в системе позиционирования. Свое название ПИД-регулятор получил по первым буквам этих трех компонентов. Как видно из описания прибора, важным требованием к правильной работе устройства является его отладка.

Транскрипт

1 ПИД-регулирование давления: настройка преобразователей частоты ATV31/ ATV312 28/01/2014

2 СОДЕРЖАНИЕ Назначение… 3 Предварительные настройки… 4 Автоподстройка… 6 Выбор закона управления двигателем… 7 Конфигурирование канала управления… 8 Настройка авторестарта при пропадании и восстановлении напряжения питания… 8 Обратная связь… 9 Назначение обратной связи Задание давления Инверсия ПИД-регулятора Реакция на аварию датчика обратной связи Настройка ПЧ Настройка спящего режима Подключение датчика

4 Предварительные настройки Сброс на заводские наст ройки: Меню Drc ПРИВОД: CFG = Std FCS = InI 4

5 Ввод параметров двигателя: Если входное напряжение ПЧ = 3 ф/ в, то соедините обмотки двигателя звездой. Параметр UnS = 380 В Параметр ncr = 0.7 A Если входное напряжение ПЧ = 1 ф/ В, то соедините обмотки двигателя треугольником. Параметр UnS = 220 В Параметр ncr = 1.21 A 5

6 Автоподстройка Параметр tun = Yes: 6

7 Выбор закона управления двигателем Параметр Uft = P, если механизм насос или вентилятор. 7

8 Конфигурирование канала управления Меню Ctl- Параметр LAC = L3 Параметр CHCF = SEP Параметр Cd1 = Ter Меню I_O Параметр tcc = 2C Кнопка СТАРТ (с фиксацией) подключается к LI1 и 24В. Настройка авторестарта при пропадании и восстановлении напряжения питания Настройте параметр tct: Меню I_O Параметр tct = LEL 8

9 Обратная связь Датчик обратной связи (давления) с токовым выходом 4..20мА должен быть присоединен к входу AI3. Аналоговый вход AI3 должен быть сконфигурирован с диапазоном 4..20мА: Конфигурация входа: Меню I_O Параметр CrL3 = 4 Параметр CrH3 = 20 9

10 Назначение обратной связи Внимание: несовместимость функций! Необходимо отменить SA2 (SA2 = No) и PS2/PS4 (PS2 = No, PS4 = No). Меню Прикладные функции Подменю PI-/ ПИД-регулятор Параметр PIF = AI3 10

11 Задание давления Внутреннее задание ПЧ (если задание не нужно изменять в процессе работы например, ночная/дневная уставка давления): Подменю PI-/ ПИД-регулятор PII = Yes Параметр rpi Параметр rpi изменяется в пределах . 100% соответствует диапазону измерения датчика с учетом коэффициента масштабирования Fbs. 11

12 Инверсия ПИД-регулятора Реакция на аварию датчика обратной связи В случае отказа датчика давления сигнал обратной связи становится равным нулю. На выходе ПИД-регулятора в этом случае появится максимальный сигнал задания частоты. Скорость вращения двигателя насоса станет максимальной и давление в системе может превысить максимально допустимое

Поэтому очень важно настроить реакцию ПЧ на отказ датчика давления. Меню Flt Можно задать тип реакции ПЧ на аварию датчика: стоп выбегом, стоп по рампе либо работу на выбранной скорости

LFL = rnp (торможение по рампе, чтобы не было гидроудара) Либо LFL =LFF работа в случае аварии на скорости, заданной параметром LFF. 12

13 Настройка ПЧ Если кто-то уже настраивал ПЧ и вводил куда-то какие-то значения и неизвестно какие значения, то произведите сброс параметров ПЧ на заводские настройки. 1) Ввод параметров двигателя меню Drc. (Обязательно, иначе возможен выход двигателя из строя!) 2) Настройка параметров рампы ускорения/торможения: ОБЯЗАТЕЛЬНО для насосов необходимо задать время рампы для исключения гидроударов в системе! Конкретные значения определяются системой. Меню Set Параметр ACC, DEC 3) Закон управления двигателем 4) Автонастройка 5) Настройка пределов изменения частоты ПЧ Меню Set/ параметр LSP: 0 Гц (установите минимальную частоту, требуемую для поддержания насосом минимального давления в системе). Меню Set/ параметр HSP: 50 Гц 13

14 Настройка спящего режима См. описание параметров rsl и tls (Руководство по программированию). 14

15 Подключение датчика По вопросам подключения датчика давления просьба обращаться к документации на датчик давления! Ниже приведен пример подключения: Двухпроводное подключение Клемма 3: «+» Клемма 1: «-» Аналоговый вход ПЧ AI3: + COM: — Не забудьте объединить COM-клемму ПЧ и «минус» внешнего источника питания (если используется внешний источник питания). 15

READ  Что нужно знать про светильник с модулем аварийного питания?

Частотник danfoss vlt micro fc 51. Проблемы с установками частоты.

У меня возникла следующая проблема. Купили вытяжную приточную установку вместе со щитом управления. К щиту управления подключаются преобразователи частоты VLT Micro Drive – Danfoss, на вытяжную вентиляцию и на приток.

Не знаю как разобраться в описании: как настраивать преобразователь частоты, чтобы он мог выключаться командой с управляющего пульта. Частотный преобразователь работает один. Подключили к нему сеть питания – он работает. Отключать его можно, выключив автоматический выключатель или нажав кнопку на корпусе прибора. Это очень неудобно.

Я изучал инструкцию, очень большую, ответа так и не нашел на мой вопрос. Нашел лишь то, что написано: «сигнал управления подается на контакт №18. Взял и подключил на этот контакт сигнал управления, но ничего не изменилось.

Оказалось, что надо искать причину от того, что на частотный преобразователь не подключены контакты термореле от моторов вентиляторов. Это контролирование тока. Учитывая эту информацию, настроили частотный преобразователь VLT Micro Drive – Danfoss во 2-й раз. Есть электрическая схема, но в ней ничего не понятно.

Настраиваем пропорциональный коэффициент

Выставляем дифференциальный и интегральный коэффициенты в ноль, тем самым убирая соответствующие составляющие. Пропорциональный коэффициент выставляем в 1.

Далее нужно задать значение уставки температуры отличное от текущей и посмотреть, как регулятор будет менять мощность обогревателя, чтобы достичь заданного значения. Характер изменения можно отследить «визуально», если у вас получится мысленно представить этот график. Либо можно регистрировать в таблицу измеренное значение температуры каждые 5-10 секунд и по полученным значением построить график. Затем нужно проанализировать полученную зависимость в соответствии с рисунком:

При большом перерегулировании, необходимо уменьшать пропорциональный коэффициент, а если регулятор долго достигает уставки — увеличивать. Так убавляя-прибавляя коэффициент необходимо получить график регулирования как можно ближе к идеальному. Поскольку достичь идеала удастся вряд ли, лучше оставить небольшое перерегулирование (его можно будет скорректировать другими коэффициентами), чем длительное нарастание графика.

Как настроить преобразователь частоты Danfoss?

Преобразователи Danfoss программируются с помощью меню графического дисплея. Перечень режимов выполняется кнопкой «Меню». По меню передвигаются с помощью стрелок и кнопки «ОК». Режим управляемости показывает индикатор.

Каждая задача программируется вручную. Для занесения значений пользуются таблицей. Перед программированием заносят данные паспорта двигателя. Для сохранения настроек и адаптации в автоматическом режиме пользуются кнопкой «Off». Можно выполнять настройки применяя компьютер или ноутбук. С помощью специальной программы изменяются данные, ведется наблюдение на осциллографе. Ноутбук обязательно должен работать автономно от своей батареи, располагаться на диэлектрической поверхности.

Настройка частотника Danfoss для эксплуатации вентилятора проводится для того, чтобы поддерживать  на выходе определенного потока воздушного давления. Управляющая панель, кнопки и экран обеспечивают удобство проведения регулировки.

Настройка преобразователя частоты Danfoss для вентилятора:

Настройка преобразователя частоты Danfoss для вентилятора

Watch this video on YouTube

Зачем настраивать ПИД-регулятор

Наиболее характерным примером использования этих приборов являются термосистемы, связанные с изменениями или поддержанием на определенном уровне различной температуры. За счет тонких настроек удается существенно снизить энергетические потери при охлаждении или нагреве. Конкретные модификации ПИД-регуляторов подбираются в соответствии с индивидуальными особенностями той или иной термосистемы.

Необходимость тонких настроек рекомендуется рассматривать на примере работы обогревателя. Этот нагревательный прибор управляется ПИД-регулятором и должен поддерживать заданные температуры. Уровень температуры измеряется и контролируется термопарой. Конечная цель настроек заключается в подборе наиболее оптимального коэффициента, с помощью которого будет поддерживаться заданный температурный режим.

Идеальная конфигурация температурной кривой обозначена красным цветом (рис. 1). То есть, данный физический параметр плавно движется к заданной отметке за максимально короткий промежуток времени. Оптимальный временной промежуток определяется достаточно сложно, поскольку на него оказывают влияние такие факторы как мощность обогревателя, размеры помещения и т.д. Эта величина определяется экспериментальным путем.

2.

Температурный график черного цвета указывает на неправильный выбор коэффициента при регулировании. Работа системы становится неустойчивой, регулятор функционирует неравномерно, а заданное значение не соблюдается.

В более благоприятных условиях температурные графики все так же далеки от стандартных значений (рис. 2). Черная кривая отображает сильные скачки относительно требуемого значения, а зеленая указывает на плавную, но слишком медленную регулировку.

3.

Наиболее приемлемые варианты всех трех кривых обозначены на рисунке 3. Идеальный температурный график, обозначенный красным цветом, возможен только в теории. На практике же выполняется длительный подбор коэффициентов, которые позволяют получить лишь приближенные значения, пригодные для использования. То есть, согласно представленных графиков, температура 25С достигается в среднем за 15-20 минут при максимальных скачках в 2 градуса.

Выбор необходимых коэффициентов, вычисления и настройка могут производиться с помощью различных методов.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: