من به عنوان یک تامین کننده VFD (فرکانس متغیر) ، من اغلب در مورد توابع و مؤلفه های مختلف محصولات خود سؤال می کنم. یکی از مهمترین جنبه هایی که نقش مهمی در عملکرد VFD ایفا می کند ، کنترل PID (متناسب - یکپارچه - مشتق) است. در این پست وبلاگ ، من به عملکرد کنترل PID در VFD می پردازم و توضیح می دهم که چرا اینقدر مهم است.
درک اصول VFD
قبل از اینکه به جزئیات کنترل PID بپردازیم ، بیایید به طور خلاصه بفهمیم VFD چیست. VFD یک وسیله الکترونیکی است که با تغییر فرکانس و ولتاژ عرضه شده به موتور ، سرعت یک موتور AC را کنترل می کند. این مزایا از جمله صرفه جویی در مصرف انرژی ، کنترل فرایند بهبود یافته و کاهش استرس مکانیکی بر روی موتور و تجهیزات متصل را ارائه می دهد.
کنترل PID چیست؟
کنترل PID یک الگوریتم کنترل گسترده در اتوماسیون صنعتی است. برای محاسبه مقدار خطا بین یک نقطه تنظیم (مقدار مورد نظر) و یک متغیر فرآیند (مقدار واقعی) از سه حالت کنترل اساسی - متناسب ، انتگرال و مشتق استفاده می کند. سپس کنترلر خروجی را تنظیم می کند تا این خطا به حداقل برسد.
کنترل متناسب
اصطلاح متناسب در کنترل PID خطای بین نقطه تنظیم و متغیر فرآیند را محاسبه می کند و آن را با افزایش متناسب (KP) ضرب می کند. خروجی کنترلر متناسب به طور مستقیم با خطا متناسب است. مقدار KP بالاتر منجر به تصحیح بزرگتر برای یک خطای معین خواهد شد ، اما در صورت تنظیم بیش از حد می تواند منجر به بیش از حد و بی ثباتی شود.
کنترل انتگرال
اصطلاح انتگرال خطا را با گذشت زمان جمع می کند. این همه خطاهای گذشته را خلاصه می کند و مبلغ را با افزایش یکپارچه (KI) ضرب می کند. عمل انتگرال به از بین بردن خطاهای حالت پایدار کمک می کند که کنترل کننده متناسب ممکن است قادر به تصحیح نباشد. با این حال ، اگر سود انتگرال خیلی زیاد باشد ، می تواند باعث ناپایدار بودن و نوسان سیستم شود.
کنترل مشتق
اصطلاح مشتق میزان تغییر خطا را محاسبه می کند. این مشتق خطا را با توجه به زمان با افزایش مشتق (KD) ضرب می کند. اقدام مشتق به پیش بینی خطاهای آینده کمک می کند و یک اقدام اصلاحی را از قبل ارائه می دهد. این امر می تواند باعث کاهش بیش از حد و بهبود ثبات سیستم شود ، به خصوص در سیستم هایی با اینرسی بالا.
عملکرد کنترل PID در یک VFD
کنترل سرعت
یکی از عملکردهای اصلی کنترل PID در VFD کنترل سرعت است. در بسیاری از کاربردهای صنعتی ، حفظ سرعت ثابت موتور بسیار مهم است. به عنوان مثال ، در سیستم های نقاله ، سرعت ثابت جریان صاف مواد را تضمین می کند. VFD با کنترل PID می تواند به طور مداوم سرعت موتور (متغیر فرآیند) را کنترل کرده و آن را با سرعت مورد نظر (نقطه تنظیم) مقایسه کند. اگر بین این دو تفاوت وجود داشته باشد ، کنترلر PID فرکانس و ولتاژ عرضه شده را به موتور تنظیم می کند تا سرعت به نقطه تنظیم برگردد.
فرض کنید ما یک سیستم نوار نقاله داریم که سرعت تنظیم آن 1000 دور در دقیقه است. به دلیل تغییر در بار ، سرعت واقعی ممکن است به 950 دور در دقیقه کاهش یابد. کنترل کننده PID در VFD این خطا را تشخیص داده و فرکانس و ولتاژ عرضه شده به موتور را افزایش می دهد تا سرعت بازگشت به 1000 دور در دقیقه افزایش یابد.
کنترل فشار
در برنامه هایی مانند پمپ و کمپرسورها ، کنترل فشار ضروری است. از VFD با کنترل PID می توان برای حفظ فشار ثابت در یک سیستم استفاده کرد. به عنوان مثال ، در یک سیستم آبرسانی ، کنترل کننده PID می تواند فشار آب (متغیر فرآیند) را کنترل کند و سرعت موتور پمپ را بر این اساس تنظیم کند. اگر فشار در زیر نقطه تنظیم شود ، کنترلر سرعت موتور را برای تقویت فشار افزایش می دهد و اگر فشار خیلی زیاد باشد ، سرعت موتور را کاهش می دهد.
بیایید بگوییم فشار SetPoint در یک سیستم آبرسانی 50 psi است. اگر فشار واقعی به 45 psi کاهش یابد ، کنترل کننده PID در VFD سرعت موتور پمپ را افزایش می دهد تا فشار به 50 psi افزایش یابد.
کنترل دما
در برخی فرآیندهای صنعتی ، کنترل دما بسیار مهم است. از VFD می توان در رابطه با سیستم گرمایشی یا سرمایش برای حفظ دمای ثابت استفاده کرد. کنترلر PID دما (متغیر فرآیند) را کنترل می کند و سرعت فن یا موتور کمپرسور را تنظیم می کند تا دما در نقطه تنظیم شود.
به عنوان مثال ، در یک کارخانه فرآوری مواد غذایی ، دمای تنظیم یک اتاق ذخیره سازی 5 درجه سانتیگراد است. اگر دمای واقعی به 7 درجه سانتیگراد افزایش یابد ، کنترل کننده PID در VFD سرعت کمپرسور خنک کننده را افزایش می دهد تا درجه حرارت را به 5 درجه سانتیگراد کاهش دهد.
مزایای استفاده از کنترل PID در VFD
کنترل فرآیند بهبود یافته
کنترل PID امکان کنترل دقیق و دقیق متغیر فرآیند را فراهم می کند. این می تواند به سرعت به تغییرات بار یا اختلالات دیگر پاسخ داده و نقطه تنظیم مورد نظر را حفظ کند. این منجر به کیفیت بهتر محصول و سازگاری در فرآیندهای صنعتی می شود.
صرفه جویی در مصرف انرژی
با تنظیم سرعت موتور با توجه به نیازهای واقعی فرآیند ، یک VFD با کنترل PID می تواند مقدار قابل توجهی از انرژی را ذخیره کند. به عنوان مثال ، در یک سیستم پمپ ، به جای اجرای پمپ با سرعت کامل ، کنترل کننده PID می تواند سرعت کم بودن تقاضا برای آب را کاهش دهد و در نتیجه باعث صرفه جویی در مصرف انرژی شود.
کاهش سایش و پارگی
از آنجا که کنترل کننده PID می تواند یک وضعیت عملیاتی پایدار را حفظ کند ، باعث کاهش استرس مکانیکی روی موتور و تجهیزات متصل می شود. این منجر به سایش و پارگی کمتر ، طول عمر طولانی تر و هزینه های نگهداری کمتر می شود.
محصولات VFD ما با کنترل PID
در شرکت ما ، ما طیف گسترده ای از VFD ها را با قابلیت کنترل پیشرفته PID ارائه می دهیم. ماکنترل کننده درایو فرکانسبرای ارائه کنترل دقیق در برنامه های مختلف طراحی شده است. این تنظیمات دوستانه کاربر است که امکان تنظیم آسان پارامترهای PID را فراهم می کند.
ما هم داریمVFD تک فاز به 3 فازمحصولاتی که برای برنامه های کاربردی مناسب هستند که یک منبع تغذیه تک فاز در دسترس است اما یک موتور سه فاز مورد نیاز است. این VFD ها برای اطمینان از عملکرد پایدار و کارآمد با کنترل PID همراه هستند.
برای برنامه های بزرگتر ، ما18.5 کیلو وات VFDیک انتخاب عالی است این موتور می تواند موتورهای پر قدرت را کنترل کند و کنترل PID عالی را برای تنظیم سرعت ، فشار یا تنظیم دما فراهم می کند.
پایان
کنترل PID یک عملکرد حیاتی در VFD است که از نظر کنترل فرآیند ، صرفه جویی در مصرف انرژی و طول عمر تجهیزات مزایای بی شماری را ارائه می دهد. این که آیا شما نیاز به کنترل سرعت یک موتور دارید ، فشار ثابت را حفظ کنید یا دما را تنظیم کنید ، یک VFD با کنترل PID می تواند راه حل را فراهم کند.
اگر به محصولات VFD ما با کنترل PID علاقه مند هستید یا سؤالی در مورد نحوه استفاده از آنها در برنامه شما دارید ، ما دوست داریم از شما بشنویم. برای شروع بحث در مورد نیازهای خاص خود با ما تماس بگیرید و بررسی کنید که چگونه محصولات ما می توانند نیازهای شما را برآورده سازند.
منابع
- اوگاتا ، کاتسوهیکو. "مهندسی کنترل مدرن." Prentice Hall ، 2010.
- دورف ، ریچارد سی ، و رابرت اچ. اسقف. "سیستم های کنترل مدرن." پیرسون ، 2017.