[西门子] ACS510 PID控制宏应用详解

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查看178 | 回复0 | 2024-7-10 08:09:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
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ACS510 PID应用宏接线图


刚看到应用宏的接线图是不是有些蒙,那么有必要了解一下ABB变频器的控制层级。
ABB变频器控制层级

ABB变频器分为两个控制层级,LOC本地和REM远程。
LOC代表本地控制,仅能通过面板控制变频器启停和频率给定。
REM代表远程控制,有两组控制命令源和给定源可供选择,分别是EXT1外部1,EXT2外部2。EXT1外部1和EXT2外部2可以仅选择使用EXT1外部1,也可以仅选择EXT2外部2,还可以通过DI端子或通讯在EXT1外部1控制和EXT2外部2控制之间切换。

注意,如果使用PID功能,即PID作为变频器的给定源,那么只有EXT2外部2支持PID作为变频器的给定源。再看下面的PID控制宏接线图,PID控制宏使用了EXT1外部1和EXT2外部2两组远程控制命令源和给定源。
PID控制宏的EXT1外部1和EXT2外部2

DI5运行允许

变频器参数1601运行允许被设置成了DI5,这个参数属于Group16系统控制组,整个REM不论外部1还是外部2都要运行允许才能启动,优先级是高于EXT1外部1和EXT2外部2的启停命令。


如果你不需要使用运行运行功能,那请将DI6和24V端子短接,以便是运行允许一直有效,这样就可以仅通过外部1和外部2的命令源来启停变频器。
手动控制使用外部1(EXT1)

EXT1/EXT2控制组切换

当DI2与24V端子未接通时,变频器位于手动控制模式。


命令源

此时变频器的命令源来自端子DI1,DI1和24V端子接通,变频器运行,DI1与24V端子断开,变频器停机。
DI3,DI4端子用于恒速选择,如果你不需要让变频器保持某个预设的恒定频率,那这两个端子可以不接。
给定源

变频器的频率给定源来自AI1端子,AI1端子的拨码开关默认是电压型输入,所以你可以接一个电位器在AI1,AGND,10V三个端子上,通过旋转电位器控制AI1的输入电压在0-10V的电压范围内变化,从而控制变频器的频率在0-50Hz之间变化。
PID控制使用外部2(EXT2)

EXT1/EXT2控制组切换

当DI2与24V端子接通时,变频器位于PID控制模式。



命令源

此时变频器的命令源来自端子DI6,DI6和24V端子接通,变频器运行,DI6与24V端子断开,变频器停机。
给定源

变频器的频率给定源来自变频器内部的PID控制器,而PID控制器需要从外部获得实际值与你设定的目标值进行PID运算才能得满足控制要求频率给定到变频器。
PID控制器给定值

PID控制宏会将PID给定值设置为AI1,此时通过旋转电位器控制AI1的输入电压在0-10V的电压范围内变化,从而控制PID控制器的给定值在0-100%之间变化。
如果想通过面板设置给定值,需要将参数4010设置为0;如果想要设定一个固定的给定值,需要将参数4010设置为19,再通过设定4011的值来设定一个固定的给定值。
PID控制器实际值(反馈值)

这里PID控制宏会将AI2设置为获取实际值的通道,而AI2端子的拨码开关默认是电流输入型,以恒压供水为例,可以将压力变送器接入AI2端子。
注意这里的注释实际信号为0-20mA,而压变的电流变送范围是4-20mA,所以还需要对模拟量输入AI2的输入范围进行标定。模拟量输入的标定在Group13参数组中设置。

PID控制时,即使DI3,DI4与24V端子接通,变频器也不会启动恒速功能。不使用恒速功能,这两个端子就不要接线。
输入端子接线图

始终为PID控制,始终允许运行,实际值通过压力变送器输入至变频器AI2端子,压力变送器为两线制,通过变频器24V电源供电。通过SA1旋钮控制变频器启停。

以上介绍的内容都只和变频器的输入信号相关,下面介绍与变频器输出信号有关的内容。
输出

模拟量输出

通过AO1,将参数0103输出频率按上下限范围转换为0-20mA的电流信号送出变频器。
通过AO2,将参数0104输出电流按上下限范围转换为0-20mA的电流信号送出变频器。
以上的参数0103是AO1的赋值,0104是AO2的赋值,赋值的上下限与输出电流的上下限如果需要调整,可以在组Group15,1501-1512中进行设置。

继电器输出

继电器输出1,默认为准备,变频器准备好,命令源到了就可以启动,此种情况时继电器1的常开触点接通;变频器不允许启动,命令源到了也无法启动,此种情况时继电器1的常开触点断开。
继电器输出2,默认为允许,变频器运行时,继电器2的常开触点接通;变频器停止时,继电器2的常开触点断开。
继电器输出3,默认为故障反(-1故障),变频器无故障时,继电器3的常开触点接通;变频器有故障时,继电器3的常开触点断开。

注意,如果你需要变频故障时,继电器常开触点接通;变频器无故障的时候,继电器常开触点断开。那请将继电器输出的功能设置为故障,而不是故障反(-1故障)
到此,PID控制宏默认的变频器的输出功能也介绍完了,具体给外部设备(PLC,DCS,显示仪表)送哪些信号(输出频率,输出电流,准备,运行,故障),送何种范围的信号(0-20mA,4-20mA)如果以上介绍的默认值不符合你的要求,那就需要到相应的参数组中去修改。
输出端子接线图

输出端子接线图可以根据需要接线或引至端子对接外部设备,不需要的就不用接。

参数设置

PID控制宏已经刷好的参数


控制源


电机参数


模拟量标定


PID控制器参数

PID控制器的核心是选择设定源,实际值反馈源,整定PID参数。
对于恒压供水应用场景,还可以启用睡眠功能。所谓睡眠功能就是,当无人用水时,变频器频率持续下降,当频率低于P4023设定的休眠频率30Hz时,开始计时,当频率持续低于30Hz超过P4024中设定的时间50s,变频器进入睡眠模式(停机);当用户再次开始用水时,压力实际值开始下降,假如设定值时25%,P4025=10,当实际值下降至25%-10%=15%以下时,延时P4026设定的10s,变频器恢复运行,PID控制器控制变频器自动调节频率使实际压力达到设定值。

频率输出控制


状态输出


应用宏优缺点分析

优点

应用宏功能主要是为开关厂变频柜设计人员提供设计参考,按照应用宏图纸设计图纸,将变频柜制作好,出厂就没什么问题了。
缺点

  • 变频柜至现场,开关厂是不包含现场调试的,而有时设计时的需求与现场应用需求会脱节,按PID控制宏图纸制作的变频柜,现场不一定适用。
例如:恒压供水项目,如果现场安装的是远传压力表,此时输入变频器的信号是0-10V电压信号;如果现场安装的是压力变送器,此时输入变频器的信号是4-20mA的电流信号,而PID控制宏默认的AI2输入是0-20mA电流信号,实际应用时还需调整相关参数。
例如:现场需要通过变频器面板灵活调整PID给定值,但PID控制宏默认的是通过AI1的输入值来设置PID的给定值,这样在实际应用时也需要调整相关参数。
  • 现场可能还需要与DCS,PLC控制柜对接信号,PID应用宏提供的默认输出相关参数并不一定符合控制柜输入信号的要求。
例如,PLC需要变频器提供4-20mA的模拟量信号,PID控制宏默认输出的都是0-20mA的电流信号,这样也需要调整相关参数才能完成对接。
总结

变频器PID控制宏应用的思路是由固定的图纸匹配固定的参数,哪里不合适再自己做调整。如果你知道实际需求,也可以自己设计图纸,根据自己设计的图纸和实际需求设置需要的参数。

ACS510参数说明来自ABB ACS510说明书,下载地址
https://search-ext.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=3ABD00016170&LanguageCode=zh&DocumentPartId=1&Action=Launch


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