变频器的内部控制功能3-3

变频器的内部控制功能主讲任元吉广州城建职业学院3.5变频器的内部控制功能•3.5.1变频器的内置程序控制功能•1.涉及参数表3.14程序运行相关参数设定意义及设定范围参数号出厂设定设定范围功能备注Pr.20000～3程序时间分/秒选择0：分/秒单位（电压监示）1：小时/分单位（电压监示）2：分/秒单位（基准时间表示）3：小时/分单位（基准时间监示）Pr.201～Pr.2100，9999，00～2旋转方向0～400，9999：频率0～99，59：时间程序设定1～100：停止,1：正转2：反转,9999为无设定Pr.211～Pr.2200，9999，00～2旋转方向0～400，9999：频率0～99，59：时间程序设定11～200：停止,1：正转2：反转Pr.221～Pr.2300，9999，00～2旋转方向0～400，9999：频率0～99，59：时间程序设定21～300：停止,1：正转2：反转Pr.23100～99，59：时间时钟设定（计时起点）Pr.7600～3报警代码输出选择输出端子（Pr.76＝3）SUIPFOLFU到时输出第3组运行第2组运行第1组运行Pr.7900～8运行操作模式选择程序运行选择5•2.变频器的接线图3.18程序运行接线•表3.15程序运行输入输出信号端子说明名称端子功能输入信号第1组信号RH用于选择程序运行组第2组信号RM第3组信号RL定时器复位信号STR将日期的参考时间置0预订程序开始信号STF输入则开始运行预订程序输出信号时间到达信号SU所选择的组运行完成时输出和定时器复位清零组选择信号FU、OL、IPF运行相关组的程序的过程中输出和定时器复位清零•3.参数设置•（1）当Pr.76=3和Pr.79=5时，程序运行功能有效。•（2）用“程序运行分/秒选择”参数Pr.200可以在“分/秒”和“小时/分”之间选择程序运行时使用的时间单位。•（3）起动时间、旋转方向和运行频率可以定义为一个点，每10个点为一组，共分三个组，用Pr.201～Pr.230设定。•（4）用Pr.231设定的时钟为基准开始程序运行。•4.操作•（1）单个程序组运行的操作图3.19单个程序组运行示意图（2）多个程序组选择运行当两个或者更多的组同时被选择，被选择组的运行按组1、组2、组3的顺序执行.例如，如果组1和组2被选择，组1运行首先被执行，运行结束之后，日期参考时间复位，组2运行开始，在组2运行完成到时后，信号（SU）输出。•（1）仅重复第1组的运行。•若需要重复运行第1组，将程序组完成的输出信号SU连接到定时器复位信号输入端STR上即可实现重复运行，如图3.20所示。•（2）重复第1和第2组的运行。如图3.21所示。5.重复程序组运行图3.20仅重复第1组运行的接线图3.21重复第1组和第2组运行的接线6.注意•如果在执行预定程序过程中，变频器电源断开后又接通（包括瞬间断电），内部定时器将复位，并且若电源恢复变频器亦不会重新起动。要再继续开始运行，则关断预定程序开始信号（STF），然后再接通。（这时，若需要设定日期参考时间，则在设定前应打开开始信号。）3.5.2变频器的PID控制功能•产品系列有：A500、F500、F500J、F700、V500、E500、S500。•F500J、F500和F700为风机水泵专用型产品，而F500和F700（0.75-55kW）还具有先进PID控制功能•PID闭环控制的特点：•首先，PID应用范围广。•其次，PID参数较易整定。•第三，PID控制器在实践中也不断地得到改进，如结合人工智能系统、模糊控制等。•1.PID控制原理•（1）PID的分类。•①PI控制。•PI控制是由比例控制（P）和积分控制（I）组合成的，根据偏差及时间变化，产生一个执行量。PI运算是P和I运算之和。•②PD控制。•PD控制是由比例控制（P）和微分控制（D）组合成的，根据改变动态特性的偏差速率，产生一个执行量。PD运算是P和D运算之和。•③PID控制。•利用PI控制和PD控制的优点组合成的控制。PID运算是P、I和D三个运算的总和。•（2）PID的控制逻辑。①负作用。图3.23PID负作用示意图•②正作用。图3.24PID正作用示意图2.P、I、D的控制作用•（1）比例控制•比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出信号XG与输入误差（XT－XF）成比例关系，当仅有比例控制时，系统输出存在稳态误差。也称为静差。•XG＝KP（XT－XF）（3-1）•式中，•XG——频率给定信号；•XT——目标信号；•XF——反馈信号；•KP——放大倍数，也叫比例增益。•对于变频器来说，比例控制实际上就是将偏差信号（XT－XF）放大了KP倍后再作为频率给定信号。•由（3-1）知，•（3-2）•（2）积分控制•在积分控制中，控制器的输出与输入偏差信号的积分成正比关系。即使给定频率信号XG的变化与乘积KP（XT－XF）对时间的积分成正比。•对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个系统为有稳态误差的系统，简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入积分项。积分项对偏差取决于时间的积分。尽管（XT－XF）一下子增大（或减小）了许多，但XG只能在“积分时间”内逐渐地增大（或减小），从而缓解了XG的变化速度，防止了振荡。积分时间越长，XG的变化越慢。•（3）微分控制•在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性环节或滞后环节，具有抑制误差的作用。其变化总是落后于误差的变化。•解决的办法是使抑制误差的作用变化“超前”，即在误差接近于零时，抑制误差仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是微分项。它能预测误差变化的趋势。3.变频器内置PID功能•PID闭环运行，必须首先选择PID闭环功能有效的情况下，变频器按照给定值和反馈值进行PID调节。PID调节是过程控制中应用得十分普遍的一种控制方式。它是使控制系统的被控物理量能够迅速而准确地接近于控制目标的基本手段。•在PID调节中，必须有两种控制信号：•（1）给定值（又称为设定值）。它是与被控物理量的控制目标对应的信号。在PID方式中，它指的是对测量值全范围中确定一个符合现场控制要求的一个数值，并以该数值为目标值，使系统最终稳定在此值的水平上或范围内，并且越接近越好。•一方面，给定值是和所选传感器的量程有关的。给定信号的大小由传感器量程的百分数表示。例如，当目标压力为0.7MPa时，如所选压力传感器的量程为0~1.0MPa（4~20mA电流输出），则对应于0.7MPa的给定量为70％；如所选压力传感器的量程为0~5.0MPa（4~20mA电流输出），则对应于0.6MPa的给定量为14％。•另一方面，常用的给定值给定方式主要有两种：一种是通过变频器的模拟量输入端给定，其给定信号可以是电压信号，也可以是电流信号。另一种是面板给定，即直接通过面板上的键盘来给定。例如，在供水系统中所选用传感器的测量范围是0~1MPa，而需保持0.7MPa的压力，因此0.7MPa就是给定值（即设定值）。它可用模拟量给定，即在外部操作模式时由变频器2、5端子间施加对应的3.5V（5×70%=3.5V）电压；也可在参数中给定，令P133=70%（仅限于PU和PU/EXT模式下有效）。当系统未达到设定压力时，电机以上限频率fH运行，而达到或超过设定压力时，电机降速或停止运行。•（2）反馈值。它是通过现场传感器测量的与被控物理量的实际值对应的信号。•PID调节功能将随时对给定值和反馈值进行比较，以判断是否已经达到预定的控制目标。具体地说，它将根据两者的差值，利用比例P、积分I、微分D的手段对被控物理量进行调整，直至反馈值和给定值基本相等，以达到预定的控制目标为止。因各控制系统结构特征不同，况且也很难计算出PID准确数值，故而需对变频器中默认的PID参数进行再调整。•为调试简便起见，一般在供排水、流量控制中只需用P、I控制即可，D参数较难确定，它容易和干扰因素混淆，在此类场合也无必要，通常用在温度控制场合。PI参数中，P是最为重要的，定性的讲，由于P=1/KP，所以P越小系统的反应越快，但过小的话会引起振荡而影响系统的稳定，它起到稳定测量值的作用。而I是为了消除静差，即使测量值接近设定值，原则上不宜过大。试运行时可于在线条件下边观察测量值的变化边反复调节P、I参数，直至测量值稳定并与设定值接近为止。PID闭环运行方式4.变频器的接线和输入输出端子功能设定图3.25PID控制电路表3.16I/O信号使用功能表5.参数设定表3.17参数设定表6.调节过程•（1）参数设定。•根据系统控制要求，调节Pr.128～Pr.133的PID控制参数。•（2）端子设定。•设定PID控制用的输入输出端子（Pr.180～Pr.186、Pr.190～Pr.195）。•（3）接通X14，选择PID控制功能。•（4）运行。3.5.3工频运行切换功能•1.与工频运行切换有关的参数•表3.18与工频切换控制有关的参数参数号名称出厂设定设定范围说明Pr.135工频电源-变频器切换顺序输出端子选择00无工频切换顺序1有工频切换顺序Pr.136KM切换互锁时间0.1s0～100.0s设定KM2和KM3动作的互锁时间。Pr.137起动等待时间0.5s0～100.0s设定值应比信号输入到变频器时到KM3实际接通的时间稍微长点（大约0.3至0.5s）。Pr.138异常时的工频电源-变频器切换选择00变频器停止运行，电动机自由运转。当变频器发生故障时，变频器停止输出。（KM2和KM3断开。)1停止变频器运行并自动切换变频器运行到工频电源运行。当变频器发生故障时，变频器运行自动切换到工频电源运行（KM2:：ON，KM3：OFF）。Pr.139自动变频器-工频电源切换选择99990～60Hz电动机由变频器起动和运行到达设定频率，当输出频率达到或超过设定频率，变频器运行自动切换到工频电源运行。起动和停止通过变频器操作指令控制（STF或STR）。9999不能自动切换。2.切换电路图及输入输出端子设定图3.26工频切换电路图•（1）控制电源输入端。•R1、S1端子必须如图3.26连接。因为在变频器因故障脱离电源后，要求切换过程和报警信号继续工作，故R1、S1应接在接触器KM1的主触点之前。•（2）控制信号输入输出端子设定及功能。•在图3.26中﹡1所标的3个输出端子必须由Pr.192～Pr.194（输出端子功能选择）设定其功能。﹡3所标的输入端子JOG必须由Pr.185设定其功能。设定值如下：•Pr.185＝7（将JOG端子改变为OH端子，用于接受外部热继电器的控制信号）。•Pr.186＝6（将CS端子用于瞬时掉电自动再起动控制）。•Pr.192＝17（将IPF端子改变为工频切换时控制KM1线圈得电）。•Pr.193＝18（将OL端子改变为工频切换时控制KM2线圈得电）。•Pr.194＝19（将FU端子改变为工频切换时控制KM3线圈得电）。•（3）在图3.26中，输出端子IPF、OL、FU属于集电极输出，它们驱动接触器KM1、KM2和KM3的线圈时必须采用直流电源驱，并且需要在每个线圈上并联反向保护二极管。若采用交流电源驱动接触器线圈，必须选用继电器输出选件FR-A7AR。•（4）电磁接触器（KM1、KM2、KM3）的作用如表3.19所示。由于在变频器的输出端是不允许与电源相连接的，因此，接触器KM2和KM3除了采用Pr.136设定切换时间外，还必须在图3.26中采用机械互锁。表3.19电磁接触器的作用3.参数预置•（1）操作模式预置。•由于变频器的切换功能只能在外部运行操作模式或组合运行操作模式下有效，因此，必须首先对运行模式进行预置：Pr.79=2或Pr.79=3。•（2）切换功能预置。•（3）调整部分输入端的功能。•Pr.185＝7。•Pr.186＝6。•（4）调整部分输出端的功能。•Pr.192＝17。•Pr.193＝18。•Pr.194