王明軍

作者通聯(lián)：淮安同方水務(wù)有限公司 江蘇淮安市延安東路一號 223002

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目前，控制系統(tǒng)PID控制模式多是由PLC采集被控量實(shí)際值后進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出4～20mA信號調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，使被控量跟蹤設(shè)定值。PLC價(jià)格昂貴且設(shè)備使用單位一般無專職編程人員，小型系統(tǒng)配置PLC代價(jià)過高。通用變頻器均具有內(nèi)置PID功能，只需將被控量實(shí)際值送入變頻器，合理設(shè)置變頻器相關(guān)參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)PID控制。下面以丹佛斯VLT8000變頻器為例，介紹小型泵站系統(tǒng)的PID過程控制。

1.泵站水位控制

污水泵站連接城市污水管網(wǎng)抽出污水，為確保城市污水流淌自如，水位需保持在一定值（圖1）。

2.PID調(diào)節(jié)規(guī)律選擇

污水泵站控制系統(tǒng)中，集水坑水位越高（和設(shè)定值比較），變頻器運(yùn)行頻率應(yīng)越大，抽水越多，若集水坑水位等于或低于設(shè)定值，則不需要再抽水，因此泵站水位應(yīng)選擇反向PID控制（控制系統(tǒng)實(shí)際值大于設(shè)定值時(shí)，PID控制器有輸出，反之無輸出，比例放大系數(shù)Kp應(yīng)取負(fù)值）。

圖1

3.PID參數(shù)整定

根據(jù)系統(tǒng)特性確定PID控制器Kp、Ti（積分時(shí)間常數(shù)）和TD（微分時(shí)間常數(shù)）取值，一般PI控制即能滿足液位控制要求，將TD設(shè)為零。Kp和Ti決定集水坑實(shí)際水位到達(dá)設(shè)定值的快慢，工程調(diào)試中，Kp取-20%～-80%，Ti取 1～5min，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)情況做一些優(yōu)化調(diào)整。

4.變頻器參數(shù)設(shè)置

和PID控制有關(guān)的參數(shù)設(shè)置見表1（額定電流、額定電壓等參數(shù)設(shè)置和常規(guī)應(yīng)用相同）。參數(shù)418是設(shè)定值，取值范圍0～10，根據(jù)實(shí)際情況確定，此處取5。

表1

5.工作原理

電路接線見圖2，通過變頻器鍵盤輸入集水坑需要保持的目標(biāo)水位值，超聲波液位計(jì)（量程0～10m）檢測集水坑實(shí)際水位并轉(zhuǎn)換成4～20mA信號送入變頻器。合上進(jìn)線空開，按啟動(dòng)按鈕SB2，繼電器K吸合，變頻器12、18控制端子閉合，變頻器投入運(yùn)行，在內(nèi)部進(jìn)行PID控制，調(diào)節(jié)輸出頻率。若集水坑實(shí)際水位高于目標(biāo)水位，變頻器輸出頻率，水泵抽水，實(shí)際水位比目標(biāo)水位越高，則變頻器輸出頻率越大，泵流量也越大，當(dāng)實(shí)際水位和設(shè)定水位相等時(shí)，變頻器輸出頻率為零，水泵停止抽水。按停止按鈕SB1，變頻器12、18斷開，變頻器停止工作。