變頻器PID調(diào)節(jié)功能在自動加氨系統(tǒng)上的運用

變頻器PID控制功能在自動加氨系統(tǒng)上的運用安慶石化電儀部陸偉摘要：針對當前加氨系統(tǒng)的運用現(xiàn)狀、提出用變頻器PID控制功能實現(xiàn)加氨系統(tǒng)的閉環(huán)控制。關(guān)鍵詞：加氨變頻閉環(huán)控制引言：目前，我國大型鍋爐的給水與蒸汽質(zhì)量指標要求十分嚴格，因而需要對爐水品質(zhì)進行連續(xù)的控制和監(jiān)視。對pH測量無自動配藥裝置，配藥仍然采用最原始的配藥方法，即根據(jù)汽水實驗室的化驗結(jié)果，進行人工配藥，這樣不僅工作強度大，而且因所加的藥（氨、聯(lián)胺）屬于有劇毒易揮發(fā)的物質(zhì)，給操作工人身心健康造成嚴重危害，并導(dǎo)致了環(huán)境的污染，目前我廠采用的工藝是人工監(jiān)測，手動控制。1、 可行性分析目前，變頻器以其明顯節(jié)能效果、高可靠性、較高功率因數(shù)及效率，以及優(yōu)良調(diào)速特性、操作簡單、啟動電流小、機械振動和磨損較少、保護功能完善、容易實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)等諸多優(yōu)點，得到廣泛運用。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強。在調(diào)節(jié)器輸入信號作用下，變頻器的輸出電壓和頻率自動改變了加氨泵轉(zhuǎn)速、也就使加氨濃度精確地穩(wěn)定在設(shè)定值或允許的范圍內(nèi)。2、 變頻調(diào)速PID控制自動加氨系統(tǒng)的組成PH值檢測器、調(diào)節(jié)器、變頻器、操作盤、交流電動機和加氨泵組成。2.1、加氨泵和電機選擇泵型號轉(zhuǎn)速r/mn流量M3/1排出壓力MPa電機型號電機功率KW電壓V防護等級絕緣等級ZDA13CCC.C4C.15C.35YBC24C.7538CIP44FJXM5C/0E139CC.C5C.15C.35Y也8C14C.7538CIP44F2.2、變頻器選擇西門子MM420變頻器額定參數(shù):380V/50Hz 0.75KW/2.1A輸入輸出模式：具有多個模擬量輸入和多路繼電器輸出（無源開關(guān)節(jié)點）

2.3、控制原理：利用變頻器PID功能對給水自動加氨系統(tǒng)實行協(xié)調(diào)控制變頻PID調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)原理圖3、變頻器的接線3.1、變頻器與電機接線如下圖:說明：主接線應(yīng)連接牢靠；因為變頻器在運行中會產(chǎn)生較強的干擾，控制電纜必須采用屏蔽電纜并采用單側(cè)接地。3.2變頻器功率接線端子如下圖：

說明：輸入、輸出不可接錯，更不可接入DC輸入端。3.3變頻器控制端子如下圖：DIN1—DIN3端子可以由內(nèi)部參數(shù)定義。4、變頻器參數(shù)設(shè)置4.1電動機參數(shù)設(shè)置P0003=3用戶訪問級：專家級可以進行專家級的參數(shù)訪問P0100=0電源頻率為50Hz（開關(guān)DIP2設(shè)置為2）P0304=380電動機的額定電壓（V）P0305=2.1電動機的額定電流（A）P0307=0.75電動機的額定功率（kW/HP取決于0100=0，2/0100=1）P0308=0.85電動機的額定功率因數(shù)P0309=0.85電動機的額定效率P0310=50電動機的額定頻率（Hz）P0311=1390電動機的額定轉(zhuǎn)速（rpm）P0640=150電動機的過載因子（%）電機參數(shù)的設(shè)置應(yīng)按電動機銘牌設(shè)置，P0308功率因數(shù)、P0309額定效率如設(shè)置為0，變頻器可以自動計算，但不推薦。4.2控制方式參數(shù)設(shè)置：P0700=2端子排輸入（=1時由變頻器鍵盤輸入）

P0701=1 數(shù)字輸入1（接通正轉(zhuǎn)/停止）P0703=9 數(shù)字輸入3（信號復(fù)位）P1000=3 固定頻率設(shè)定值P1080=5 電動機最低頻率設(shè)定值（默認值0，國產(chǎn)電機不推薦）P1082=5 0 電動機最高頻率設(shè)定值P1300=2 拋物線V/F控制當由通訊方式控制時須將P0700=2；P1000=3改為P0700=4； P1000=4（通過BOP鏈路的串行接口USS設(shè)置）4.3PID參數(shù)設(shè)置：RIDMOPADClyF2253-PIE' PILiSUMR「GFID

FFUSSBOF.上路USSCOP/.1路RIDMOPADClyF2253-PIE' PILiSUMR「GFID

FFUSSBOF.上路USSCOP/.1路pg屯劃機■I:--i模擬量輸入方框圖P2200=1允許PID控制器投入P2202=75定義PID設(shè)定值2的固定頻率P2253=2224固定頻率設(shè)定為PID給定值P2264=755模擬輸入1為PID反饋信號P2257=10PID設(shè)定值的斜坡上升時間P2258=10PID設(shè)定值的斜坡下降時間P2293=20PID限幅值的斜坡上升/下降時間P2280=0.05閉環(huán)參數(shù)P，振幅調(diào)節(jié)，現(xiàn)場調(diào)P2285=0.02閉環(huán)參數(shù)I,振頻調(diào)節(jié)P0702=15數(shù)字輸入2（固定頻率設(shè)定值）P0756=1模擬量1標定（0-10V）P0757=2模擬量輸入最小值（V）P0759=10模擬量輸入最小值（V）P0758=0基準頻率y1標定（%）P0760=100基準頻率y2標定（%）P0761=2 帶死區(qū)的PID控制P2231=1 PID設(shè)定值的保存5、變頻器調(diào)試5.1、變頻器上電之前的檢查應(yīng)先檢測周圍環(huán)境的溫度及濕度，溫度過高會導(dǎo)致變頻器過熱報警，嚴重時會直接導(dǎo)致變頻器功率器件損壞、電路短路；空氣過于潮濕會導(dǎo)致變頻器內(nèi)部直接短路；檢查電源電壓、電氣接線是否牢固、正確，脫開負載電纜；5.2、變頻器上電合上電源開關(guān)，起動變頻器，用變頻器BOP/AO按鈕及功能顯示和輸入?yún)?shù)易示，按翅助能功能的說即叫1廣D000狀態(tài)顯示LCD顯示變頻器當前的設(shè)定值.起動變頻器按此庭起劫變頻器-缺肖位運行時此鍵是被拐鎖附。為了使此健的操作有效，應(yīng)設(shè)定P07D0="停止嗖扳器0FF1：按此勰，變頻器將按選定的斜坡下降速率跛速停車.缺育佰i&y時此鋌被封凱為了尤許此鍵噪的應(yīng)設(shè)定P0700=L0FF2：按此罐兩次（或一次.但時間菽長）電動機將在慣性作用下自由停車*比功能總是“使能”的.改變電動機的轉(zhuǎn)劫方向按此健可以改變電動機的轉(zhuǎn)動方向。電動機的反向用員廿〈一）表中而用閃爍的小數(shù)點表示，缺皆值運行時此鍵是被封鎖的，為了哽此鍵的操作有效，應(yīng)設(shè)P0700-1..電動機點動在變頻器無躺出的怕況卜按此鍵.將使電動機起劾，并按預(yù)設(shè)定的點.動頻率返行.粹放此鑲時，變頗器停車『如果變皿瞿/電動機正在運行*技此槌將不起作用』操作步驟顯示的結(jié)果1按。鍵，訪問參數(shù)rDOGO2按。鍵，直到顯示出P0003P00033按。鍵，進入?yún)?shù)訪問級t4按e或O鍵，達到所要求的數(shù)值（例如：3）35按。鍵，確認并存儲參數(shù)的數(shù)值POOOJ6現(xiàn)在已設(shè)定為第3訪問級，使用者可以看到第1至第3級的全部參數(shù)。5.3、接上負載進行單機調(diào)試在模擬量輸入口接一只5kQ可調(diào)電阻，然后調(diào)節(jié)電位器，觀察電機轉(zhuǎn)動狀態(tài)。觀察電機頻率、電流，測量輸出電壓；采取按負載和經(jīng)驗先設(shè)定較長加減速時間，通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警；然后將加減速設(shè)定時間逐漸縮短，以運轉(zhuǎn)中不發(fā)生報警為原則，重復(fù)操作幾次，便可確定出最佳加減速時間；改變控制方式，重復(fù)試驗，直到合格。5.4、接上負載進行聯(lián)機調(diào)試根據(jù)工藝控制圖：利用PH測定計，根據(jù)檢測信號與給定信號的偏差，控制器應(yīng)用PID算法，輸出調(diào)節(jié)量自動調(diào)節(jié)變頻泵的頻率，進而調(diào)節(jié)加氨量，使脫鹽除氧水恒定于給定值；當pH值過高或過低時，可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)固定頻率P2202在0-100間調(diào)整；如pH值忽高或忽低時，可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)P2257、P2258加減速時間；如仍不能滿足要求可調(diào)整P2280、P2285比例增益系數(shù)；因為系統(tǒng)存在調(diào)節(jié)滯后特點，所以變頻器參數(shù)調(diào)整需要一定的現(xiàn)場經(jīng)驗和時間。對于PID來講，主要的是參數(shù)的調(diào)整。包括P，I，D，死區(qū)等。這個參數(shù)的調(diào)整可以通過經(jīng)驗調(diào)整，可以通過實踐調(diào)整，可以通過自整定功能調(diào)整。但無論是如何調(diào)整都需要現(xiàn)場處于一個穩(wěn)定的生產(chǎn)情況下進行才有實際的意義。既不能超調(diào)，也不能調(diào)節(jié)過于緩慢。最終的目的是使得PID調(diào)節(jié)達到一個相對穩(wěn)態(tài)的效果。PID參數(shù)不是一成不變的，是根據(jù)不同設(shè)備，不同特性進行調(diào)整的。同樣的工藝，參數(shù)不一定是一樣的。因此，任何的經(jīng)驗參數(shù)都只是一個借鑒而已，而不是一個最終的數(shù)據(jù)。6、采用變頻閉環(huán)PID控制的優(yōu)點：6.1給水自動加氨監(jiān)控系統(tǒng)可選擇全自動程控操作、本地操作兩種控制方式。根據(jù)加氨泵輸出頻率和是否正常運行顯示，在控制面板上可以實現(xiàn)手動、自動轉(zhuǎn)換，同時可以控制加氨泵的啟停及PID參數(shù)在線調(diào)整等。達到自動調(diào)節(jié)給水加氨量，更好控制給水品質(zhì)；6.2、 帶死區(qū)的PID控制如果采用常規(guī)的PID控制易產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，使控制量過大。如果采用帶死區(qū)的PID控制，就會降低計量泵的調(diào)節(jié)量的頻繁變化，減小pH值的波動。帶死區(qū)的PID調(diào)節(jié)器，當誤差較小時，即進入死區(qū)后，調(diào)節(jié)器的輸出為積分器在此以前的內(nèi)容，實際上這時的閉環(huán)調(diào)節(jié)作用已經(jīng)消失，控制輸出不會發(fā)生變化。誤差較大時恢復(fù)其控制作用。6.3、 以往的變頻調(diào)速設(shè)備，往往采用帶有模入/模出的可編程控制器或PID調(diào)節(jié)器，PID算法編程難度大，設(shè)備成本高，調(diào)試困難。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，采用帶有內(nèi)置PID功能的變頻器生