1、无锡市技工院校 教 案 首 页授课日期 12.17 12.18 班 组 自动化71001 自动化51001课题： 变频器的 PID 控制运行操作 教学目的要求： 1. 理解 PID 控制的原理 2.掌握变频器 PID 操作的参数设定方法 3. 了解变频器 PID 控制的接线方法 教学重点、难点 ：重点：1.PID 控制的原理 2.变频器 PID 操作的参数设定方法 难点：参数 Pr.128 的功能 授课方法： 讲授、分析、图示 教学参考及教具（含多媒体教学设备）： 变频器原理及应用 机械工业出版社 王延才主编 授课执行情况及分析：在授课中以恒压供水系统为例介绍了 PID 控制的原理，这部分内容
2、较为抽象且涉及到的知识比较多，学生理解有一定难度。在授课中，着重培养学生对 PID 操作的应用能力、解决实际问题的能力。板书设计或授课提纲变频器的 PID 控制运行操作一、PID 控制（比例微积分控制）1.PID 闭环控制将被控量的检测信号（即由传感器测得的实际值）反馈到变频器，并与被控量的目标信号相比较，以判断是否已经达到预定的控制目标。如尚未达到，则根据两者的差值进行调整，直至达到预定的控制目标为止。2.PID 控制功能（1）比较与判断功能（2）P（比例）功能：P 功能就是将 的值按比例进行放大（放大 P 倍） 。x（3）I（积分）功能：对偏差信号 取积分后再输出，其作用是延长加速和减速的
3、时间。（4）D（微分）功能：对偏差信号 取微分后再输出。3.反馈信号的接法（1）给定输入法（2）独立输入法二、PID 控制功能预置1.目标值的预置（1）面板输入式（2）外接给定式2.PID 控制功能参数（1）端子功能参数Pr.183：RT 端子功能的选择Pr.192：IPF 端子功能的选择。当 Pr.192=16 时，从 IPF 端子输出正反转信号。Pr.193：OL 端子功能选择。当 Pr.192=14 时，从 OL 端子输出下限信号。Pr.194：FU 端子功能选择。当 Pr.194=15 时，从 FU 端子输出上限信号。（2）运行参数Pr.128，PID 动作的选择。此参数为设定 PID
4、 正反作用动作的选择。Pr.129：PID 的比例范围常数设定，设定范围：0.1%1000% 。设定为 9999 时无比例控制。Pr.130：PID 的积分时间常数设定，设定范围：0.13600s。设定为 9999 时无积分控制。Pr.134：PID 的微分时间常数设定，设定范围：0.0110s。设定为 9999 时无微分控制。Pr.131、Pr.132：上、下限值设定参数，设定范围 0100%，设定值为 9999 时功能无效。教 学 内 容 备 注复习： 1.变频器的程序运行操作。2.程序运行相关参数。新课引入： 企业在生产中，往往需要有稳定的压力、温度、流量、液位或转速，以此作为保证产品质
5、量、提高生产效率、满足工艺要求的前提，这就要用到变频器的 PID 控制功能。PID 控制功能是变频器应用技术的重要领域之一，也是变频器发挥其卓越效能的重要技术手段。讲授新课：一、PID 控制变频器频率指令M压力传感器泵给定P I DtxfPID 控制就是比例微积分控制，是闭环控制中的一种常见形式，反馈信号取自拖动系统的输出端，当输出量偏离所要求的给定值，反馈信号成比例的变化。在输入端，给定信号与反馈信号相比较，存在一个偏差值。对该偏差值，经过 PID 调节，变频器通过改变其输出频率，迅速、准确地消除拖动系统的偏差，回复到给定值，振荡和误差都比较小。1.PID 闭环控制原理将被控量的检测信号（即
6、由传感器测得的实际值）反馈到变频器，并与被控量的目标信号相比较，以判断是否已经达到预定的控制目标。如尚未达到，则根据两者的差值进行调整，直至达到预定的控制目标为止。2.PID 控制功能（1）比较与判断功能首先为 PID 给定一个电信号 （目标信号） ，该给定信号对应着系统的给定压力 ，当tx Pp压力传感器将供水系统的实际压力 转变成电信号 ，送回 PID 的输入端，PID 首先将它Xpfx与目标信号 相比较，得到的偏差信号为 ，即txft：给定值供水压力，在这种情况下，水泵应升速。 越大，水泵的升速幅度越0 x大。 0：给定值供水压力，在这种情况下，水泵应降速。 越大，水泵的降速幅度越x大。
7、如果 的值很小，则反应就可能不够灵敏。另外，不管控制系统的动态响应多么好也不可能消除静差。这里的静差是指 不可能完全降到 0，而始终有一个很小的静差存在，从x而使控制系统出现了误差。为了增大控制的灵敏度，引入了 P 功能。（2）P（比例）功能：P 功能就是将 的值按比例进行放大（放大 P 倍） ，这样尽管x的值很小，但是经过放大后再来调整水泵的转速也会比较准确、迅速。放大后， 的值x x大大增加，静差 s 在 中占的比例也相对减少，从而使控制的灵敏度增大，误差减小。x（3）I（积分）功能：P 越大，调节灵敏度越高，但由于传动系统和控制电路都有惯性，调节结果达到最佳值时不能立即停止，导致“超调”
8、 ，然后反过来调整，再次超调，形成振荡。I 功能就是对偏差信号 取积分后再输出，其作用是延长加速和减速的时间，以缓解因 P 功能设置过大而引x起的超调。P 功能与 I 功能相结合，就是 PI 功能。（4）D（微分）功能：D 功能就是对偏差信号 取微分后再输出。x3.反馈信号的接法（1）给定输入法：变频器在使用 PID 功能时，将传感器测得的反馈信号直接接到给定信号（目标信号）端，其目标信号由键盘给定。（2）独立输入法：变频器专门配置了独立的反馈信号输入端，有的变频器还为传感器配置了电源，其目标值可以由键盘给定，也可以由指定输入端输入。二、PID 控制功能预置1.目标值的预置PID 控制的根本依
9、据是反馈量与目标值之间进行比较的结果。因此，准确地预置目标值是十分重要的。主要由以下两种方法：（1）面板输入式：由于目标值通常是一个百分数，所以可由键盘直接给定。（2）外接给定式：由外接电位器进行预置，调整较方便。2.PID 控制功能参数三菱 FR-A540 变频器是通过相关端子功能参数来完成 PID 控制选择的。（1）端子功能参数Pr.183：RT 端子功能的选择先将其开关量输入端口中的一个端口设置为 PID 控制选择功能（信号 X14） ，然后，在该端口外接开关，当 X14=ON 时，执行 PID 控制运行，而当 X14=OFF 时，为通常的变频器运行。对于 FR-A540 系列变频器，可
10、选择 RT 端子（对应参数 Pr.183）为 PID 控制功能选择端，即设置 Pr.183=14。然后，在 RT 端子外接开关，当 RT=ON 时为执行 PID 控制，而当RT=OFF 时，为通常的变频器运行。Pr.192：IPF 端子功能的选择。当 Pr.192=16 时，从 IPF 端子输出正反转信号。Pr.193：OL 端子功能选择。当 Pr.192=14 时，从 OL 端子输出下限信号。Pr.194：FU 端子功能选择。当 Pr.194=15 时，从 FU 端子输出上限信号。（2）运行参数Pr.128，PID 动作的选择。此参数为设定 PID 正反作用动作的选择。参数号 设定值 名称
11、说明10 对于加热、压力等控制 PID 负反馈11 对于冷却等控制偏差量信号输入端子“1”PID 正反馈20 对于加热、压力等控制 PID 负反馈Pr.12821选择 PID控制对于冷却等控制测量量信号输入端子“4”PID 正反按百分比来设置馈Pr.129：PID 的比例范围常数设定，设定范围：0.1%1000% 。设定为 9999 时无比例控制。Pr.130：PID 的积分时间常数设定，设定范围：0.13600s。设定为 9999 时无积分控制。Pr.134：PID 的微分时间常数设定，设定范围：0.0110s。设定为 9999 时无微分控制。Pr.131、Pr.132：上、下限值设定参数，设定范围 0100%，设定值为 9999 时功能无效。其中上限值是测定反馈量的最大输入值，下限值是测定反馈量的最小输入值，是自动控制中不可缺少的保护检测值。课堂小结： 1.PID 闭环控制的原理2.PID 控制功能3.PID 控制相关参数的设置布置作业： 课本 P57 巩固练习 1、2
