隨著PowerSmart系列高壓變頻調速裝置規(guī)模的不斷發(fā)展壯大,用戶現(xiàn)場為了滿足工礦需要,對控制系統(tǒng)的性能要求也在不斷提高。尤其在工業(yè)控制領域,如恒壓供水系統(tǒng),用戶往往要求高壓變頻調速系統(tǒng)具備良好的閉環(huán)控制能力,以實現(xiàn)自動化控制調節(jié)。
根據(jù)公司PowerSmart系列高壓變頻調速裝置功能特點,通過長時間分析論證,實現(xiàn)高壓變頻調速裝置系統(tǒng)穩(wěn)定的閉環(huán)控制可以依靠外圍 PLC進行過程控制,并通過相關軟件編程加以實現(xiàn)。經過一年多不斷實踐,同時結合現(xiàn)場實際運行工礦,也查閱了一些PLC相關書籍,最終使 PowerSmart高壓變頻調速裝置閉環(huán)功能得以實現(xiàn)、并得到充分完善。同時通過在丹陽自來水公司恒壓供水系統(tǒng)應用,高壓變頻調速裝置閉環(huán)功能的穩(wěn)定運行得到了充分、有效的驗證。
我們知道在過程控制中,按偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)進行控制的PID控制器(亦稱PID調節(jié)器)是應用最為廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單,易于實現(xiàn),適用面廣,控制參數(shù)相互獨立,參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點;而且在理論上可以證明,對于過程控制的典型對象──“一階滯后+純滯后”與“二階滯后+純滯后”的控制對象,PID控制器是一種最優(yōu)控制。PID調節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動態(tài)品質校正的一種有效方法,它的參數(shù)整定方式簡便,結構改變靈活(PI、PD、…)。
長期以來被廣大科學技術人員及現(xiàn)場操作人員所采用,并積累了大量的經驗。但是我們通過大量的現(xiàn)場應用調研,也不得不注意到傳統(tǒng)的PID調節(jié)應用在閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)時,會因為反饋量的瞬時突變給高壓變頻調速裝置設備造成的很大沖擊,這一弊端嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定甚至導致?lián)p壞設備。
PowerSmart系列高壓變頻調速裝置的閉環(huán)系統(tǒng)是在借鑒傳統(tǒng)閉環(huán)基礎上,將PID算法(逼近式)與漸進式比較算法(做差)溶于一體,這樣使閉環(huán)功能更加穩(wěn)定、可靠,避免了以前因為現(xiàn)場反饋量的突變對設備造成的沖擊過大而損壞設備,通過對閉環(huán)采集環(huán)節(jié)的濾波處理,可以減少因擾動信號而造成的設備誤動作。通過軟件參數(shù)設置,可以方便的實現(xiàn)對閉環(huán)功能的靈活控制。
下面截取了PLC程序中的一小部分,在這里不做詳細說明。
采用PID控制如下圖:
采用比較算法如下圖:
反饋輸入量采集如下圖:
開閉環(huán)無擾轉換回路:
轉速自動跟蹤回路:
簡單點講本例閉環(huán)功能是依據(jù)下面的開、閉環(huán)平衡公式實現(xiàn)的,這保證了開環(huán)、閉環(huán)切換前后變頻系統(tǒng)的穩(wěn)定性:
PLC程序編寫思路是根據(jù)控制過程系統(tǒng)流程圖實現(xiàn)的:
通過現(xiàn)場恒壓供水系統(tǒng)的實際應用,進一步證明了依靠外圍PLC控制參與,并通過PLC相關軟件編程,完全可以實現(xiàn)PowerSmart高壓變頻調速裝置完善的閉環(huán)控制功能,使高壓變頻調速裝置能夠朝著良好的方向快速發(fā)展。