Jako dostawca VFD (zmienna częstotliwość) często pytają mnie o różne funkcje i komponenty naszych produktów. Jednym z najważniejszych aspektów, który odgrywa znaczącą rolę w wykonywaniu VFD, jest kontrola PID (proporcjonalna - integralna - pochodna). W tym poście na blogu zagłębię się w funkcję kontroli PID w VFD i wyjaśnię, dlaczego jest to tak ważne.
Zrozumienie podstaw VFD
Zanim wskoczymy w szczegóły kontroli PID, krótko zrozummy, czym jest VFD. VFD to urządzenie elektroniczne, które kontroluje prędkość silnika prądu przemiennego, zmieniając częstotliwość i napięcie dostarczone do silnika. Oferuje kilka korzyści, takich jak oszczędności energii, ulepszona kontrola procesu i zmniejszone naprężenie mechaniczne na silniku i podłączony sprzęt.
Co to jest kontrola PID?
Kontrola PID jest szeroko stosowanym algorytmem kontrolnym w automatyzacji przemysłowej. Wykorzystuje trzy podstawowe tryby sterowania - proporcjonalne, całki i pochodne - do obliczenia wartości błędu między punktem ustalonym (żądana wartość) a zmienną procesową (wartość rzeczywistą). Następnie kontroler dostosowuje wyjście, aby zminimalizować ten błąd.
Kontrola proporcjonalna
Proporcjonalny termin w kontroli PID oblicza błąd między punktem ustalonym a zmienną procesową i mnoży go przez proporcjonalne wzmocnienie (KP). Wyjście kontrolera proporcjonalnego jest wprost proporcjonalne do błędu. Wyższa wartość KP spowoduje większą korektę dla danego błędu, ale może również prowadzić do przekroczenia i niestabilności, jeśli jest zbyt wysoka.
Kontrola integralna
Termin integralny gromadzi błąd z czasem. Podsumowuje wszystkie przeszłe błędy i mnoży sumę przez wzmocnienie całkowskie (KI). Zintegrowane działanie pomaga wyeliminować błędy stanu ustalonego, których kontroler proporcjonalny może nie być w stanie poprawić. Jeśli jednak wzmocnienie integralne jest ustawione zbyt wysokie, może spowodować, że system stanie się niestabilny i oscyluje.
Kontrola pochodna
Termin pochodnej oblicza szybkość zmiany błędu. Mnoży pochodną błędu w odniesieniu do czasu przez wzmocnienie pochodne (KD). Działanie pochodne pomaga przewidywać przyszłe błędy i z wyprzedzeniem zapewnia działanie naprawcze. Może zmniejszyć przekroczenie i poprawić stabilność systemu, szczególnie w systemach o wysokiej bezwładności.
Funkcja kontroli PID w VFD
Kontrola prędkości
Jedną z podstawowych funkcji sterowania PID w VFD jest kontrola prędkości. W wielu zastosowaniach przemysłowych utrzymanie stałej prędkości motorycznej ma kluczowe znaczenie. Na przykład w systemach przenośników stała prędkość zapewnia płynny przepływ materiałów. VFD z kontrolą PID może stale monitorować prędkość silnika (zmienna procesowa) i porównać ją z pożądaną prędkością (punkt zadany). Jeśli istnieje różnica między nimi, kontroler PID dostosuje częstotliwość i napięcie dostarczone do silnika, aby przywrócić prędkość do punktu seta.
Załóżmy, że mamy system przenośnika, w którym prędkość ustalona wynosi 1000 obr./min. Ze względu na zmiany obciążenia faktyczna prędkość może spaść do 950 obr./min. Kontroler PID w VFD wykryje ten błąd i zwiększy częstotliwość i napięcie dostarczone do silnika, aby zwiększyć prędkość z powrotem do 1000 obr./min.
Kontrola ciśnienia
W zastosowaniach takich jak pompy i sprężarki niezbędna jest kontrola ciśnienia. Do utrzymania stałego ciśnienia w układzie może być użyta VFD z kontrolą PID. Na przykład w systemie zaopatrzenia w wodę kontroler PID może monitorować ciśnienie wody (zmienna procesowa) i odpowiednio dostosować prędkość silnika pompy. Jeśli ciśnienie spadnie poniżej punktu zadanego, kontroler zwiększy prędkość silnika, aby zwiększyć ciśnienie, a jeśli ciśnienie jest zbyt wysokie, zmniejszy prędkość silnika.
Załóżmy, że ciśnienie ustalone w systemie zaopatrzenia w wodę wynosi 50 psi. Jeśli rzeczywiste ciśnienie spadnie do 45 psi, kontroler PID w VFD zwiększy prędkość silnika pompy, aby zwiększyć ciśnienie z powrotem do 50 psi.
Kontrola temperatury
W niektórych procesach przemysłowych kontrola temperatury ma kluczowe znaczenie. VFD może być używany w połączeniu z układem grzewczym lub chłodzącym w celu utrzymania stałej temperatury. Kontroler PID będzie monitorować temperaturę (zmienną procesową) i dostosować prędkość silnika wentylatora lub sprężarki, aby utrzymać temperaturę w punkcie ustalonym.
Na przykład w zakładzie przetwarzania spożywczym temperatura ustalona dla pomieszczenia do przechowywania wynosi 5 ° C. Jeśli rzeczywista temperatura wzrośnie do 7 ° C, kontroler PID w VFD zwiększy prędkość sprężarki chłodzącej, aby obniżyć temperaturę z powrotem do 5 ° C.
Zalety korzystania z kontroli PID w VFD
Ulepszona kontrola procesu
Kontrola PID pozwala na precyzyjną i dokładną kontrolę zmiennej procesu. Może szybko reagować na zmiany obciążenia lub innych zaburzeń i zachować pożądany punkt zadany. Prowadzi to do lepszej jakości produktu i spójności w procesach przemysłowych.
Oszczędności energii
Dostosowując prędkość silnika zgodnie z rzeczywistymi wymaganiami procesu, VFD z kontrolą PID może zaoszczędzić znaczną ilość energii. Na przykład w systemie pompy, zamiast uruchamiać pompę z pełną prędkością przez cały czas, kontroler PID może zmniejszyć prędkość, gdy zapotrzebowanie na wodę jest niskie, co powoduje oszczędności energii.
Zmniejszone zużycie
Ponieważ kontroler PID może utrzymać stabilny stan pracy, zmniejsza naprężenie mechaniczne na silniku i podłączonym sprzęcie. Prowadzi to do mniejszego zużycia, dłuższej żywotności sprzętu i niższych kosztów konserwacji.
Nasze produkty VFD z kontrolą PID
W naszej firmie oferujemy szeroką gamę VFD z zaawansowaną funkcją kontroli PID. NaszKontroler napędu częstotliwościjest zaprojektowany w celu zapewnienia precyzyjnej kontroli w różnych aplikacjach. Ma ustawienia użytkownika - przyjazne, które umożliwiają łatwą regulację parametrów PID.
Mamy teżPojedynczy faza VFD do 3 fazyProdukty, które są odpowiednie do zastosowań, w których dostępny jest pojedynczy zasilacz fazowy, ale wymagany jest silnik trójfazowy. Te VFD są wyposażone w kontrolę PID, aby zapewnić stabilne i wydajne działanie.
W przypadku większych aplikacji nasze18,5 kW VFDto świetny wybór. Może obsługiwać silniki o wysokiej mocy i zapewnia doskonałą kontrolę PID w celu regulacji prędkości, ciśnienia lub temperatury.
Wniosek
Kontrola PID jest istotną funkcją VFD, która oferuje wiele korzyści pod względem kontroli procesu, oszczędności energii i długowieczności sprzętu. Niezależnie od tego, czy musisz kontrolować prędkość silnika, utrzymać stałe ciśnienie, czy reguluj temperaturę, VFD z kontrolą PID może zapewnić rozwiązanie.
Jeśli interesujesz się naszymi produktami VFD z kontrolą PID lub masz pytania dotyczące tego, jak można je wykorzystać w Twojej aplikacji, chcielibyśmy usłyszeć od Ciebie. Skontaktuj się z nami, aby rozpocząć dyskusję na temat twoich konkretnych wymagań i zbadać, w jaki sposób nasze produkty mogą zaspokoić Twoje potrzeby.
Odniesienia
- Ogata, Katsuhiko. „Nowoczesna inżynieria kontroli”. Prentice Hall, 2010.
- Dorf, Richard C. i Robert H. Bishop. „Nowoczesne systemy sterowania”. Pearson, 2017.