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3、PID的自动切换 为了加快PID控制运行时开始阶段的系统上升过程，可以仅在 启动时以通常模式上升。Pr.127可以设置自动切换频率，从 起动到Pr.127以通常运行运行，待频率达到该设定值后,才转 为PID控制。如图3.15所示为PID自动切换控制。当然，从图 中也可以看出，Pr.127的设定值仅在PID运行时有效，其他 阶段无效。
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习题3. 2
试列举几种常见的离心泵，并阐述变频器在离心 泵上的节能原理（如图3.33所示）
图3.33 泵的流量－转速－压力关系曲线
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习题3. 3
在锅炉设备中，给水泵系统通过向锅炉不间断供 水，以保证锅炉的正常运行。图3.34所示为锅炉 给水示意图，试用恒压控制来实现变频节能，该 如何设计？
《变频器》
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3.1 项目背景及要求 3.2 知识讲座（PID控制与变频器） 3.3 技能训练一（A700变频器PID线路设计） 3.4 项目设计方案
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3.2 PID控制与变频器
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3.2.1变频器内置PID原理
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a) 误差信号输入
b)测定信号输入
图3.13 PID框图
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2、PID动作过程 图3.14所示为 PID调节参数 Pr.129、Pr.130 和Pr.134设定之 后的动作过程， 称之为P动作、I 动作和D动作的 6者之和。 图3. 14 PID动作过程
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图3.3 变频器内置PID控制原理
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要使变频器内置PID闭环正 常运行，必须首先选择PID 闭环选择功能有效，同时 至少有两种控制信号：（1） 给定量，它是与被控物理 量的控制目标对应的信号。 （2）反馈量，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。 图3.4 通用变频器 PID控制原理图
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恒压供水变频 PID 控制 表3.11恒压供水变频器参数设置
2、智能仪表参数设置 项目 6 恒压供水变频PID控制
智能仪表XMZ601B是实现温度反馈的重要环节，必 须进行参数设置，具体如下所示。
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项目 6 恒压供水变频PID控制 3、温度设定电位器的选择
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图3.10 热电阻原理
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3.温度传感器相关仪表
由于热点偶或热电阻都不能输出变频器所能接受 的0~10V或4~20mA信号，而且本项目要求能够 显示实时温度数据，因此，必须再增加一个温度 传感器的相关仪表。
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图3.11 国产XMZ60X系列智能仪表
图3.9 热电偶原理
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2.热电阻
热电阻是温度检测中使用的另外一种测温元件。 热电阻利用物质在温度变化时本身电阻也随着发 生变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分 （感温元件）是用细金属丝均匀的缠绕在绝缘材 料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在 时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层 中的平均温度。它的主要特点是测量精度高，性 能稳定。其中铂热电阻的测量精确度最高。
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图3.7 变频风机的恒温控制
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3.变频风机的多段速变风量控制方式
该控制方式是基于对风量需求进行经验估算的基 础上进行的程序控制。来改变吸气扇转速，控制 进风量，可减少吸气扇电机的能耗，同时还可以 减轻输入暖气时锅炉的热负载和输入冷气时制冷 机的热负载。
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 而准确地无限接近于控制目标的基本手段，在温 度控制中也是如此。正由于PID功能用途广泛、 使用灵活，使得现在变频器的功能大都集成了 PID，简称“内置PID”，使用中只需设定6个参数 （Kp， Ti和Td）即可。但并不一定需要全部，可 以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必 不可少的。
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3.3.1A700变频器PID操作
6菱A700变频器常用的PID相关参数，它主要包括 PID调节参数和PID通道参数。A700的PID主要用 流量、风量、压力、温度等工艺控制，由端子2输 入信号或参数设定值作为目标、端子4输入信号作 为反馈量组成PID控制的反馈系统。
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恒压供水变频PID控制源自图3.23硬件设计原理图项目6
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3.5.2中央恒压供水的变频器参数设置和调试
1、变频器参数设置 如表3.11为该中央恒压供水恒温控制系统的变频 器参数设置，主要包括模拟量通道的设定（如给 定量和实际反馈量的信号类型），还有PID作用 类型、使能与比例积分微分环节的系数。
图3.17 温度负作用
图3.18 温度正作用
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温度偏差与变频器输出频率之间的关系如 表3.5所示。 表3.5正负作用与偏差
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3.5 项目设计方案
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3.5.1中央恒压供水的变频节能硬件设计
如图3.22为该恒温变频控制系统的示意，其中变 频器选用A700变频器，并采用内置PID运行控制。
• 1、变频风机的静压PID控制方式
• 2、变频风机的恒温PID控制方式
• 3、变频风机的多段速变风量控制方式
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1.变频风机的静压PID控制方式
送风机的空气处理装置是采用冷热水来调节空气 温度的热交换器，冷、热水是通过冷、热源装置 对水进行加温或冷却而得到的。控制管道静压的 好处是有利于系统稳定运行并排除各末端装置在 调节过程中的相互影响。在静压PID控制算法中， 通常采用两种方式，即定静压控制法和变静压控 制法。
图3.34 锅炉给水泵给水示意
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习题3. 4
在硫酸生产过程中，需要对水冷极板进行冷却， 冷却水循环泵是硫酸生产工艺中的重要设备，过 去冷却水循环泵均不调速，利用出口阀门来控制 水流量和管网压力，现采用变频器进行节能改造 （图3.35）。已知3台循环泵的功率皆为90KW， 请选择合适的控制方式和变频器。
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如果两种不同成分的均质导体形成回路，直接测温 端叫测量端，接线端子端叫参比端，当两端存在温 差时，就会在回路中产生热电流，那么两端之间就 会存在Seebeck热电势，即塞贝克效应。热电势随 着测量端温度升高而增加，热电势的大小只和热电 偶导体材质以及两端温差有关，和热电偶导体材质 的长度、直径无关
图3.15 PID自动切换
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4、PID信号输出功能 在很多控制案例中，需要输出PID控制过程的各种 状态，尤其是PID目标值、PID测定值和PID偏差 值。A700变频器提供了这些信号直接输出到CA 和AM端子，具体设定参数如表3.4所示。 表3.4 PID信号输出功能
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表3.3 6菱A700变频器常用的PID相关参数。
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3.3.2A700变频器PID构成与动作
1、PID的基本构成 图3.13a所示为PID控制参数Pr.128=10或11(即偏 差信号输入)时的原理,图3.13b所示为Pr.128=20 或21(即测定值输入)时的原理。
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PID调节功能是将根 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 馈量和给定量基本相 等，达到预定的控制 目标为止。 图3.5 通用变频器内 置PID的控制校准过程
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3.2.2中央空调变频风机的几种控制方式
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5、PID的正负作用 在PID作用中，存在两种类型，即负作用与正作用。 负作用是当偏差信号（即目标值－测量值）为正 时，增加频率输出，如果偏差为负，则频率输出 降低。正作用的动作顺序刚好相反，具体如图 3.16所示。
a)负作用
b)正作用
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温度控制为例，在冬天的暖气控制时为负 作用，如图3.17所示；在夏天的冷气控制时 为正作用，如图3.18所示。
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图3.6 中央空调送风机的静压控制
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2.变频风机的恒温PID控制方式
利用了变频器内置的PID算法进行温度控制，当 通过传感器采集的被测温度偏离所希望的给定值 时，PID程序可根据测量信号与给定值的偏差进 行比例（P）、积分（I）、微分（D）运算，从 而输出某个适当的控制信号给执行机构（即变频 器），提高或降低转速，促使测量值室温恢复到 给定值，达到自动控制的效果 。恒温控制中必须 要注意PID的正作用和反作用，所以，必须在控 制系统增设夏季/冬季切换开关以保证控制的准确 性。
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图3.35 硫酸厂冷却水循环泵工作原理图
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习题3. 5
根据变频风机的控制方式，分别设计6种设计线路 图，变频器型号可以自由选择。