如何实施PID控制？

1.变频器在PID功能有效后的变化 当变频器在预置为“PID功能有效”后，将发生以下变化：

（1）模拟量输入端的变化 在一般情况下，变频器的闭环控制功能是无效的，其模拟量输入端（见图7-21a）中的端子12、V2和C1的功能，是频率给定信号的输入通道。

如果有多个给定信号同时输入时，必有一个是主给定信号，其余为辅助给定信号。

当变频器的闭环控制功能预置为“有效”（PID功能有效）时，变频器的模拟量输入端中，可以选择一个为目标信号的输入通道；其余输入端中，可选择一个为反馈信号的输入通道，如图7-21b所示。

目标信号也可以通过键盘给定，则所有的模拟量输入端都可以作为反馈信号的输入通道。

（2）显示屏显示数据的变化 当PID功能无效时，显示屏上显示的是变频器的运行数据（如频率、电流、电压等），与显示数据相关的单位指示灯点燃，如图7-21a所示；

而当PID功能有效时，显示屏上显示的是与目标信号或反馈信号成正比的百分数，如图7-21b所示。

图7-21 模拟量输入端的功能

a）闭环控制无效时 b）闭环控制有效时

（3）加、减速的变化 当变频器预置为PID功能有效后，原来预置的加速时间和减速时间均失效，如图7-22a所示。其输出频率的上升或下降，以及上升、下降的快慢，完全取决于PID运算的结果Δ_PID，如图7-22b所示：

如Δ_PID=0，输出频率将不发生变化；如Δ_PID>0，输出频率将上升，Δ_PID大，频率上升得快；如Δ_PID<0，输出频率将下降，Δ_PID的绝对值大，频率下降得快。

图7-22 闭环控制的加、减速

a）加、减速时间失效 b）加、减速取决于Δ_PID

2.传感器的接线 目前常用的压力传感器主要有两种：远传压力表和压力变送器，今分别说明如下：

（1）远传压力表 这种压力表内部有一个电位器。电位器的滑动端与压力表的指针相连，故滑动端的位置与指针指示的读数相对应，如图7-23所示。电位器的电阻值大多是400Ω，两个固定端可以直接和目标值给定电位器的固定端并联，也可以另用外部的（0～10）V直流电源，其0V端与变频器目标信号的0V端相接，则滑动端输出的就是与实际压力成正比的反馈信号，接到变频器的反馈信号通道。这里的反馈信号是电压信号，从V2端输入。

图7-23 远传压力表的接法

（2）压力变送器 压力变送器是一种输出信号与被测物理量成正比的测量仪器。其输出信号大多是电流信号，所需电源通常是直流24V，变频器一般都为用户提供+24V的直流电源，如图7-24所示。

图7-24 压力变送器的接法(www.xing528.com)

压力变送器的输出端只有两根线：红线接电源的“+24V”，黑线接与电源的0V之间串联电流信号的接收电路，如图7-24的上部所示。具体到变频器，则压力变送器的黑线只需接到反馈信号输入端，如图7-24中的C1端，电流信号的接收电路在变频器内部的C1和11（0V端）之间。

3.目标值的描述与确定

（1）目标信号用百分数描述 因为变频调速系统中，被控制的物理量是各不相同的（如压力、温度、流量、真空度等），即使是相同的物理量，又因为传感器的量程不同，以及传感器输出的信号不同（电压信号或电流信号）等原因，目标值不可能用具体的物理量来描述，而只能用百分数来描述。

（2）描述目标值的基本方法 当被测的物理量等于目标值时，传感器输出的反馈信号就等于目标信号。

（3）目标值确定举例 假设某空气压缩机的目标压力为1.2MPa，如压力传感器量程为2MPa，则当实际压力达到目标值时，因为1.2MPa是满刻度的60%，所以，反馈信号等于60%，如图7-25a所示。目标信号就是60%，如图7-25b所示。

图7-25 目标信号的确定（之一）

a）压力传感器 b）目标信号

如压力传感器的量程为5MPa，则当实际压力达到目标值时，因为1.2MPa是满刻度的24%，所以，反馈信号等于24%，如图7-26a所示。目标信号就是24%，如图7-26b所示。

图7-26 目标信号的确定（之二）

a）压力传感器 b）目标信号

所以说，相同的目标压力，如果压力变送器的量程不同，目标信号也是不一样的。

4.电动机的起动问题 部分电力拖动系统在起动前的被控量与目标值之间的差值较大，例如，某会议室，由鼓风机吹入冷空气来降温，如图7-27a所示。会议室在不开会时，是没有必要吹入冷空气的，故室内温度较高，假设为35℃，这时的反馈信号X_F较大；而我们的目标温度只有20℃，目标信号X_T较小，差值ΔX（=X_T-X_F）较大，PID运算的结果Δ_PID就相当大了。这就要求变频器的输出频率迅速上升，如图7-27b所示，电动机的起动电流较大，变频器容易因过电流而跳闸。

图7-27 会议室冷风机的起动

a）起动前的温差 b）起动过程

为此，各种变频器都专门设置了“PID有效时的起动功能”：在刚开始起动的过程中，令加速时间有效，或者另行设置加速时间。举例如下：

（1）安川CIMR-G7A系列变频器 功能码b5-17用于预置“PID指令用加减速时间”。当PID功能有效时，其起动过程中的加、减速时间将由b5-17功能独立决定。

（2）西门子430系列变频器 功能码P2293为“PID上升时间”，用于起动时防止因加速太快而跳闸。

（3）丹佛士VLT5000系列变频器 功能码439为“工艺PID起动频率”，当收到起动信号时，变频器将转入开环控制方式运行，按加速时间加速。在达到439功能所预置的起动频率时，才转为闭环工艺控制。