關(guān)于調(diào)用ABB變頻器PID應用宏實現(xiàn)空調(diào)機組恒壓送風的探討

呂貴瑜

摘 要 隨著當今社會的發(fā)展，科學的進步，現(xiàn)代工業(yè)各個方面都向自動智能化看齊，以變頻器為控制核心的自動化系統(tǒng)就在其中，它的實用性強，操作簡單，功能齊全，技術(shù)先進，已在各行各業(yè)中廣泛實用。使用變頻器控制空調(diào)機組送風電機，實現(xiàn)軟起動、恒壓供風，對于保證空調(diào)機組正常工作，延長空調(diào)機組的使用壽命，減少其維護量和節(jié)約電能都有重要意義。本文是利用ABB變頻器的內(nèi)部PID應用宏來控制空調(diào)系統(tǒng)的送風壓力，已達到恒壓送風的目的。

關(guān)鍵詞 變頻器;PID;空調(diào)系統(tǒng);恒壓送風

1變頻器介紹

變頻器（Variable-frequency Drive，簡稱VFD）是應用于變頻技術(shù)與微電子電路技術(shù)，通過合理改變電機工作電壓或頻率的方式來控制交流傳動電力設備。

無論是家庭使用還是工廠生產(chǎn)，單相交流電和三相交流電，其各個國家都有各個國家的規(guī)定，比如我國電力規(guī)定，用戶單相交流電壓為220V頻率50Hz，三相交流電線電壓為380V頻率50Hz，其他國家的電源電壓和頻率就有可能與我國不同，標準化電壓頻率的交流供電叫工頻交流電。我們使用的工作電源一共分為交流電源和直流電源。交流電源在人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中占主導地位。

1.1 變頻器工作原理介紹

把頻率和電壓固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的電氣設備稱作“變頻器”。為了可以產(chǎn)生可變的交流電，變頻器首先要把工頻交流電變換為直流電，這個過程叫整流（A-D轉(zhuǎn)換）。但是實際使用中又需要變頻的交流電，所以又需要將直流電逆變?yōu)橐欢l率和一定電壓的交流電，這個過程叫作逆變。通過這過交直轉(zhuǎn)換，直流調(diào)頻調(diào)壓，再次逆變?yōu)榻涣麟姷脑O備，稱為變頻器。變頻器輸出模擬正弦波，主要用于三相異步傳動設備調(diào)速。變頻器主要由整流電路（交流變直流）、濾波電路、逆變電路（直流變交流）、驅(qū)動單元、制動單元、檢測單元、微處理控制單元等組成的。

1.2 ABB變頻器的基本使用設置

設置變頻器基本參數(shù)如下：9902=1（標準宏控制），9905=（電機的額定電壓），9906=（電機的額定電流），9907=（電機的額定頻率），9908=（電機的額定轉(zhuǎn)速），9909=（電機的額定功率），1001= 裝置控制源選擇，1003=1（1=電機方向正向，2=反轉(zhuǎn)，3=雙向），1103=1（速度源給定），1104=給定最小值（Hz），1105=給定最大值（Hz），1301=20%，1302=100%，1401=1繼電器D01輸出，1501=AO1賦值，1502=AO1最小值，1503=AO1最大值，1601=運行控制，1007=25Hz（電機運行時最小頻率），1008=50Hz（電機7運行時最大頻率），2101=啟動功能，2202=15s（加速時間），2203=10s（減速時間按）

至此，按照以上參數(shù)設置完成后就完成了一個變頻器簡單的遠程運行啟動過程，然后按照變頻器接線端子，連接DI1作為啟動信號，DO1作為運行反饋型號，AI1作為頻率設定，就可以完成一個簡單的遠程控制啟動了。

2空調(diào)機組介紹

由不同空調(diào)處理功能段組裝而成的空調(diào)處理設備，適用于分管阻力大于等于100pa的空調(diào)系統(tǒng)，具備對空氣進行多種處理功能的單元體。

2.1 空調(diào)機組的組成

如下圖，空調(diào)系統(tǒng)有以下各部分組成：新風，回風，混合段，初效過濾段，表冷除濕段，加熱段，加濕段，送風機段，中效過濾段，壓高效過濾段，臭氧殺菌段，出風段，送風段。各部分都有各部分的功能和技術(shù)要求。這樣才組成了一個完善的空調(diào)機組[1]。

3PID介紹

3.1 PID原理介紹

工作過程中，應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制問世至今已有70多年歷史，已其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、調(diào)整方便、工作可靠而成為工業(yè)控制主要技術(shù)。當被控對象結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能狗完全掌握，或者得不到精確數(shù)學模型時，控制理論其他技術(shù)也難以采用時，系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)和參數(shù)須要靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時使用PID控制技術(shù)最為方便可靠。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能用有效測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制算法，實際中也有PI和PD，PID控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量來進行控制被控對象。

3.2 PID的組成

P：成為比例環(huán)節(jié)，也可以叫放大器環(huán)節(jié)，它的輸入量與輸出量之間任何時候都是一個固定的比例系數(shù)。

I：積分環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)中指輸出量等于輸入量對時間的積分作用。

D：微風環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)中指輸出部分等于輸入部分的積分。微分只有變化速率有關(guān)，與變化速率的絕對值沒有關(guān)系，當誤差越大時，控制作用越大。

3.3 PID的控制過程

控制過程簡要描述：當系統(tǒng)波動作用的瞬間，由于D（微分控制）的超前作用，使D的輸出量最大，同時I（積分控制）也開始作用。后來由于波動的變化速率趨近與0（理想狀態(tài)）。故D輸出開始減小，控制曲線也開始下降，這是由于偏差的影響作用。I的開始作用，使曲線開始上升，隨著D的作用慢慢減小，積分作用起到主要作用，一直到偏差沒有為止。積分的輸出也不會再增加。但是P（比例控制）的控制一直貫穿始終[2]。

4調(diào)用ABB變頻器PID內(nèi)部宏實現(xiàn)空調(diào)機組恒壓送風

4.1 系統(tǒng)組成部件

此系統(tǒng)主要是通過調(diào)用ABB內(nèi)部的PID宏，通過變頻器采集送風管的風速，與內(nèi)部設定的風速做出比較，從而控制空調(diào)機組的電機頻率，達到恒壓送風的目的，此系統(tǒng)主要組成部件為：ABB變頻器，空調(diào)機組送風風速傳感器，空調(diào)機組送風電機。

4.2 PID內(nèi)部宏參數(shù)的設定

（1）設置電機基本參數(shù)：99組參數(shù)

9902應用宏：PID控制? ?9905：額定電壓? ?9906：額定電流? ? 9907：額定頻率

（2）設置運行允許：16組參數(shù)

1601：未選擇

（3）加減速時間22組參數(shù)

2202：加速時間、2203減速時間

（4）PID參數(shù)設置：40組參數(shù)

4001：增益（調(diào)節(jié)電機響應靈敏度）設置為5.0

4002：積分時間采樣時間（預判風壓值的走向，做好提前減速準備）0.5S

4010：設定值選擇（風壓值由內(nèi)部給定或者由外部模擬量給定）4011：內(nèi)部給定百分比

4014：反饋值選擇（實際值1）

4016：實際值1輸入由風壓變送器反饋當前風壓（AI2）

4022：睡眠選擇（內(nèi)部） 4023：睡眠頻率? 4024：睡眠延時? 4025：喚醒偏差

4026：喚醒延時

4.3 變頻器的PID接線方法

ABB變頻器在通過內(nèi)部PID宏控制電機時，主要通過采樣送風風速，與內(nèi)部設定風速作比較，從而控制頻率的輸出。在接線時需要的接線點位：變頻器啟動信號DI1，PID運行允許信號DI2，風壓給定值信號AI1，風壓反饋信號AI2，運行信號DO2，故障信號DO3。

通過硬件圖進行變頻器與電機的接線，把各個傳感器，電機線接入變頻器，再結(jié)合上述的ABB變頻器的參數(shù)設置就可簡單的實現(xiàn)恒壓送風了。

5結(jié)束語

本文中通過調(diào)用ABB變頻器內(nèi)部PID應用宏實現(xiàn)恒壓送風，很好地解決了在工業(yè)應用中小系統(tǒng)用PLC浪費，不使用又控制不了的問題，即節(jié)約資源，又減少設備投入。這種小應用小設計在很多小的控制系統(tǒng)中使用非常方便，可以為單位企業(yè)節(jié)約成本，增加效益，最小的投入換取更大的收益。

參考文獻

[1] 龔仲華. S7-200/300/400PLC應用技術(shù)（通用版）[M]北京：人民郵電出版社，2007：217.

[2] 吳志忠，吳加林. 變頻器應用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2008：52.