PID控制技術在鼓風機變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應用

1、PID控制技術在鼓風機變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應用王朝軍摘 要：多數(shù)企業(yè)但凡生產(chǎn)氣體或者需要進行能源介質(zhì)升壓操作輸出的企業(yè)一般會用到鼓風機這種設備。隨著氣體工業(yè)不斷的開展進步，越來越多的企業(yè)選擇了使用PID對鼓風機進行變頻調(diào)速控制，使得PID控制變頻鼓風機技術得到了巨大的提高與開展如何才能應用好這項技術呢？這項技術的應用要點是要掌握系統(tǒng)工作原理確定目標控制信號。在實際應用中可根據(jù)現(xiàn)場情況選擇適宜的目標信號，從而通過信號對鼓風機的轉(zhuǎn)速進行控制，通過這種控制可以使氣體的壓力和流量得到準確、穩(wěn)定的控制，還能到達節(jié)能降耗的目的。關鍵詞：PID 變頻 鼓風機 閉環(huán)控制中圖

2、分類號：TH442                文獻標識碼：A             文章編號：1672-3791202103c-0037-02多數(shù)企業(yè)但凡生產(chǎn)氣體或者需要進行能源介質(zhì)升壓操作輸出的企業(yè)一般會用到鼓風機這種設備。鼓風機設備在生產(chǎn)應用中一般需要長期運行，鼓風機設備的主要作用是將氣體介質(zhì)吸入設

3、備進行加壓然后再按生產(chǎn)工藝要求的標準將氣體輸送到相應的管道中，然后將氣體輸送到需要的地方。隨著氣體工業(yè)不斷的開展進步，越來越多的企業(yè)選擇了使用PID對鼓風機進行變頻調(diào)速控制，使得PID控制變頻鼓風機技術得到了巨大的提高與開展。1 鼓風機變頻調(diào)速根本原理所謂的PID控制，其實就是比例單元、積分單元以及微分單元3個單元組成PID控制器。這種控制方式是在一個閉環(huán)控制系統(tǒng)中，使被控制量能夠根據(jù)需求迅速變化從而使目標值無限接近于設定目標值的一種自動調(diào)節(jié)技術。PID控制技術可以說是變頻器應用技術中非常重要的技術，也是使變頻器充分發(fā)揮其功能的重要手段。工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)活動中，一般對穩(wěn)定的流量、壓力、

4、溫度、液位等要求很高，有了這些穩(wěn)定量才能滿足生產(chǎn)工藝的要求保證生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)、促進生產(chǎn)效率的提高，使用PID對變頻器進行的控制可以輕而易舉的使被控制量穩(wěn)定在設定值附近。根據(jù)原理我們一般把PID控制歸結(jié)為3種控制方式即：比例控制方式、積分控制方式及微分控制方式，這3種控制方式我們可以根據(jù)實際需求自由的選擇與組合。比例控制是這幾種方法中最簡單的一種控制方式，原理是把控制系統(tǒng)中輸入的信號和輸出的信號按照一定比例進行放大或者縮小，也就是說將輸入的信號進行放大或縮小后再進行信號輸出。積分控制單元，該控制技術主要目的是要消除比例控制的穩(wěn)態(tài)誤差，在一般的控制系統(tǒng)中我們都會選擇引用積分控制單元進行控制，積分控

5、制單元作用是通過對誤差的時間進行積分，使其隨著時間變化而不斷增大，選擇比例控制與積分控制兩種方式同時進行調(diào)節(jié)，穩(wěn)態(tài)誤差就會不斷減小從而使調(diào)節(jié)系統(tǒng)逐漸趨于平穩(wěn)。微分控制單元，該單元的主要原理與目的和積分控制系統(tǒng)原理根本相同，是為了消除比例控制過程中的穩(wěn)態(tài)誤差，實現(xiàn)更穩(wěn)定的輸出值，單微分控制單元一般會較為超前，使得系統(tǒng)得到準確調(diào)節(jié)，防止出現(xiàn)嚴重超調(diào)的現(xiàn)象。實際使用中煤氣鼓風機變頻調(diào)速系統(tǒng)的根本原理如下。壓力傳感器把現(xiàn)場信號傳遞給PLC，PID控制中它的給定值一般要依據(jù)實際工作情況來確定，我們一般用PLC系統(tǒng)的功能塊來進行PID調(diào)節(jié)器的設計，現(xiàn)場反響值經(jīng)過PID的運算之后把計算值輸出給變頻器，變頻器

6、收到信號對鼓風機電機的轉(zhuǎn)速進行改變從而實現(xiàn)對煤氣的流量和壓力的調(diào)節(jié)。在煤氣鼓風機系統(tǒng)中一般都會采用變頻調(diào)速方式來運行，這種方式能根據(jù)現(xiàn)場負荷的變化而對風機的轉(zhuǎn)速進行自動調(diào)節(jié)，這樣就可以充分利用自有，為企業(yè)降低生產(chǎn)本錢、延長設備的使用壽命，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，還可以減輕勞動者的工作強度、改善工作環(huán)境，為新型環(huán)保企業(yè)開創(chuàng)新的途徑。2 PID系統(tǒng)目標信號的控制現(xiàn)場的傳感器會對檢測到的信號進行分析然后再將數(shù)據(jù)反響到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)收到信號會與事先設定的信號進行比對，結(jié)果將會按照預先設定好的程序進行自動調(diào)節(jié)，直到信號比對值到達程序設定標準區(qū)間之內(nèi)，自動調(diào)節(jié)程序到此結(jié)束，一旦信號值超出標準范圍

7、，自動調(diào)節(jié)程序隨之啟動。對鼓風機PID閉環(huán)控制系統(tǒng)而言被控量確實定十分重要，假設想把變頻調(diào)速系統(tǒng)中的某個被控量穩(wěn)定在設定的目標值左右，變頻器的PID控制功能電路需將反響信號不斷的與目標信號進行比較，然后根據(jù)比較的結(jié)果，實時調(diào)整變頻器的輸岀頻率從而改變電動機轉(zhuǎn)速。在變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中，假設想使用PID控制變頻器的輸出值，那么在變頻調(diào)速系統(tǒng)中有至少兩種信號實現(xiàn)控制功能，這兩種信號為目標控制信號和系統(tǒng)的反響信號。目標信號是指與某被控量的理想穩(wěn)定值所對應的電信號，也可稱為目標值或者給定值;而通過傳感器測量到的實際值對應的電信號稱為反響信號、反響量或當前值。對PID控制系統(tǒng)本身而言，被控量如何來確定一般

8、沒有特殊的要求，單一的值或者多個值都可作為被控量，受其控制原理限制，在滿足工藝要求的前提下，我們一般盡可能采用最少的被控量進行控制，這樣可以使控制系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定。除了PID控制系統(tǒng)本身，被控量如何進行選擇確認最為核心的是要根據(jù)工藝要求進行確定。對鼓風機來說，主要工藝要求是保證設備一直處于正壓工作狀態(tài)，還要根據(jù)實際產(chǎn)品型號、技術標準來滿足鼓風機前后的壓力。受生產(chǎn)工藝不同的影響因素，鼓風機在各領域的使用中相應的工藝要求也不完全相同，鼓風機被控量確實定除了要從平安運行角度去考慮以外，在現(xiàn)實應用中被控量確實定還根據(jù)生產(chǎn)工藝的實際要求進行確定。3 實際應用在工業(yè)實際應用中，基于PID控制的鼓

9、風機變頻調(diào)速系統(tǒng)主要應用在以下方面。1變頻鼓風機可以選擇使用PID控制系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)主要通過調(diào)節(jié)頻率來改變鼓風機的輸出轉(zhuǎn)速，并與PLC控制程序相結(jié)合，通過壓力變送器使正規(guī)系統(tǒng)形成閉環(huán)，進而實現(xiàn)對鼓風機轉(zhuǎn)速的自動控制，其主要控制原理是根據(jù)鼓風機實際負荷變化情況來不斷調(diào)整轉(zhuǎn)速，從而輸出相應的值控制鼓風機電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)鼓風機機后壓力根據(jù)設定情況進行自動調(diào)整，這種控制系統(tǒng)不僅可以調(diào)節(jié)氣體介質(zhì)的壓力，還可以到達節(jié)能降耗的目的2PID控制系統(tǒng)具有系統(tǒng)參數(shù)自定義設定與根據(jù)需求修改功能，在實際生產(chǎn)使用中，通常會與PLC控制系統(tǒng)進行有機結(jié)合，可根據(jù)現(xiàn)場工藝的變化情況，按實際需要修改系統(tǒng)設定值，這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)不僅可以對單一工藝指標進行調(diào)節(jié)，也可對多個工藝指標進行調(diào)節(jié)，從而提升整個系統(tǒng)控制功能。3隨著PID控制系統(tǒng)技術的不斷開展，該技術在鼓風機工藝調(diào)節(jié)中的效率、精度、速度以及可靠性都有了較大的提升。所以該系統(tǒng)可以在一定程度上完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝進行流量、壓力等進行自動調(diào)節(jié)，工藝更加簡單，操作更加方便。4 結(jié)語PID控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對多個工藝被控量的計算以及參數(shù)修改，對于基于PID控制系統(tǒng)的變頻鼓風機，在工業(yè)企業(yè)的應用當中也要根據(jù)實際工藝需要合理選擇，雖然在諸多方面有著突出優(yōu)點，但相比傳統(tǒng)鼓風機造價較高，因此，無論選用何種鼓風機均要從平安和工藝要求的角度出發(fā)。