PID調節屬于閉環控制，是過程控制中應用得相當普遍的一種控制方式。PID控制是使控制系統的被控物理量能夠迅速而準確地盡可能接近控制目標的一種手段。一、如何使變頻器的PID控制功能有效要實現閉環的PID控制功能，首先應將PID功能預置為有效。具體方法有如下兩種：一是通過變頻器的功能參數碼預置，例如，康沃CVF-G2系列變頻器中，功能碼H-48用于預置“內置PID控制”，其數據碼是：“0”——無PID控制；“1”——普通PID控制；“2”——恒壓供水PID。二是由變頻器的外接多功能端子的狀態決定，例如明電VT230S系列變頻器，如圖1所示，在多功能輸入端子PSI1～PSI5中任選一個，將功能碼C03-1～C03-5（與端子PSI1～PSI5相對應）預置為8，則該端子即具有決定PID控制是否有效的功能，該端子與公共端子RY0“ON”時有效，“OFF”時無效。應注意的是，大部分變頻器兼有上述兩種預置方式，但有少數品牌的變頻器只有其中的一種方式。二、目標信號與反饋信號欲使變頻系統中的某一個物理量穩定在預期的目標值上，變頻器的PID功能電路將反饋信號與目標信號不斷地進行比較，并根據比較結果來實時地調整輸出頻率和電動機的轉速。所以，變頻器的PID控制至少需要兩種控制信號：目標信號和反饋信號。這里所說的目標信號是某物理量預期穩定值所對應的電信號，亦稱目標值或給定值；而該物理量通過傳感器測量到的實際值對應的電信號稱為反饋信號，亦稱反饋量或當前值。三、目標信號的輸入通道與數值大小實現變頻器的閉環控制，對于目標信號來說，有兩個問題需要解決，一是選擇將目標值（目標信號）傳送給變頻器的輸入通道，二是確定目標值的大小。對于第一個問題，各種變頻器大體上有如下兩種方案。一是自動轉換法，即變頻器預置PID功能有效時，其開環運行時的頻率給定功能自動轉為目標值給定，如表1中的安川CIMR-G7A與富士G11S變頻器。二是通道選擇法，如表1中的康沃CVF-G2與格立特VF-10系列變頻器。表1  變頻器目標值輸入通道舉例變頻器型號功能碼功能名稱設定值及相應含義康沃CVF-G2H-49設定通道選擇0：面板電位器   1：面板數字設定2：外部電壓信號1（0～10V）3：外部電壓信號2（—10～10V）4：外部電流信號 5：外部脈沖信號6：RS485接口設定瓦薩CX2.15PI控制器參考值信號0：模擬電壓輸入（端子2）1：模擬電流輸入（端子4）2：從面板設定3：由升、降速功能設定4：由升、降速功能設定，停機后復位 格立特VF-10 FC2 PID給定量選擇0：鍵盤數字給定 1：鍵盤電位器2：模擬端子VS1：0～10V給定3：模擬端子VS2：0～5V給定4：模擬端子IS：4～20mA給定安川CIMR-G7Ab5-01b1-01選擇PID功能是否有效當通過b5-01選擇PID功能有效時，b1-01的各項頻率給定通道均轉為目標值輸入通道富士G11SH20選擇PID功能是否有效當通過H20選擇PID功能有效時，目標值即可按“F01頻率設定1”選定的通道輸入第二個問題是確定目標值的大小。由于目標信號和反饋信號有時不是同一種物理量，難以進行直接比較，所以，變頻器的目標信號可以用傳感器量程的百分數來表示。例如，某儲氣罐的空氣壓力要求穩定在8MPa，壓力傳感器的量程為10Mpa，則與8Mpa對應的百分數為80%，目標值就是80%。四、PID的反饋邏輯所謂反饋邏輯，是指被控物理量經傳感器檢測到的反饋信號對變頻器輸出頻率的控制極性。例如中央空調系統在夏天制冷時，如果循環水回水溫度偏低，經溫度傳感器得到的反饋信號減小，說明房間溫度過低，從節約能源的角度考慮，可以降低變頻器的輸出頻率和電機轉速，減少冷水的liuliang。而冬天制熱時，如果回水溫度偏低，反饋信號減小，說明房間溫度偏低，要求tigao變頻器輸出頻率和電機轉速，加大熱水的liuliang。由此可見，同樣是溫度偏低，反饋信號減小，但要求變頻器的頻率變化方向卻是相反的。這就是引入反饋邏輯的緣由。變頻器反饋邏輯的功能選擇舉例見表2。表2  變頻器反饋邏輯功能選擇舉例變頻器型號功能碼功能名稱設定值及相應含義英威騰INVT-G96-12PI調節方式0：輸出頻率與反饋信號成正比（正反饋）1：輸出頻率與反饋信號成反比（負反饋）森蘭SB12F51反饋極性0：正極性（負反饋）1：負極性（正反饋）格立特VF-10FC1PID運行選擇0：模擬閉環反作用1：脈沖編碼器的閉環控制2：模擬閉環正作用富士G11SH20PID模式0：不動作 1：正動作（正反饋）2：反動作（負反饋）康沃CVF-G2H-51反饋信號特性0：正特性（正反饋）1：逆特性（負反饋）普傳PI7100P00PID調節方式1：負作用2：正作用瓦薩CX2.23誤差值倒置0：不倒置（負反饋） 1：倒置（正反饋）五、反饋信號輸入通道所謂反饋信號，就是變頻調速系統的受控物理量通過傳感器測量到的實際值對應的電信號，亦稱反饋量或當前值。通常變頻器都有若干個反饋信號輸入通道，表3介紹了幾種變頻器的反饋信號輸入通道供參考。由表可見，海利普變頻器只指定4～20mA的模擬量電流信號通道為唯一的反饋信號輸入通道，是一個例外。表3 幾種變頻器反饋信號通道變頻器型號功能碼功能含義數據碼及含義康沃CVF—G2H-50 PID反饋通道選擇0：外部電壓信號1（0～10V） 1：電流輸入2：脈沖輸入3：外部電壓信號2（--10～10V）安川CIMR-G7AH3-05模擬量輸入端子A3功能選擇B：PID反饋信號輸入通道H3-09電流信號輸入端子A2功能選擇 富士G11S H21  反饋選擇 0：控制端子12正動作（電壓輸入0～10V）1：控制端子C1正動作（電流輸入4～20mA）2：控制端子12反動作（電壓輸入10～0V）3：控制端子C1反動作（電流輸入20～4mA）森蘭SB12F50反饋方式0:模擬電壓0～5V（0～10V）1:模擬電流0～20mA2:模擬電壓1～5V（2～10V）3:模擬電流4～20mA海利普HLP 反饋信號的唯一輸入通道：指定為模擬量電流信號4～20mA六、參數值的預置與調整一般在調試剛開始時，P可按中間偏大值預置，或者暫時默認出廠值，待設備運轉時再按實際情況細調。開始運行后如果被控物理量在目標值附近振蕩，首先加大積分時間I，如仍有振蕩，可適當減小比例增益P。被控物理量在發生變化后難以恢復，首先加大比例增益P，如果恢復仍較緩慢，可適當減小積分時間I，還可加大微分時間D。七、PID應用實例這里介紹一個變頻器在中央空調系統中的應用實例。本應用實例使用了一款智能型自動化儀表，并且啟用了該儀表的PID功能，所以無須再讓變頻器的PID功能有效。這樣做的效果與啟用變頻器的PID功能具有異曲同工之效，可以更好的拓展我們的應用技術視野。中央空調夏天可以制冷，冬天可以制熱。實現穩定制冷或制熱的關鍵，是冬天控制循環水泵讓適當liuliang的熱水或夏天以適當liuliang的冷水（或冷媒介質）流經所有受調節房間，當受益房間的控制開關打開時，盤管風機即向室內釋放熱空氣（冬天）或冷空氣（夏天），使室內穩定在一個令人舒適的溫度范圍內。以冬天為例，中央空調系統向所有房間提供的熱量，與循環水的liuliang以及出水（經水泵加壓后流向房間的熱水）、回水（從房間流回系統的水）的溫差有直接關系。只要保證了出水、回水的溫差相對穩定，室內溫度也就穩定了。而室內溫度的高低，則取決于溫差值的大小。如果冬天出水、回水的溫差值過大，說明室內溫度偏低，需要加大循環水的liuliang；如果溫差值過小，則說明室內溫度偏高。傳統操作手動閥門的調溫方法既浪費人力，又不能保證溫度的穩定，并且浪費電能。某醫院門診大樓的中央空調系統，選用富士牌FRN30P11S-4CX型45kW風機水泵專用變頻器，配合UL-906H型智能化儀表溫差儀對中央空調的循環水進行控制，實現了節約人力，節約能源，穩定室內溫度的良好效果。電路控制方案見圖2。圖2中的溫差儀是UL-906H型的智能化儀表，它的輸入端可以連接兩只Pt100型溫度傳感器，在本系統中就是用來測量出水管道上的溫度傳感器t1和回水管道上的溫度傳感器t2。溫差儀通過參數設置可以輸出4～20mA的PID控制信號，送到變頻器的頻率控制端，用于調節變頻器的輸出頻率，實現水泵轉速的閉環反饋控制。溫差儀和變頻器均可啟用PID功能，這里將溫差儀的PID功能設置為有效，就可以不使用變頻器的PID功能。對于中央空調這樣的要求具有恒溫控制的閉環控制系統，開啟PID功能是必須的。溫差儀與變頻器的參數設置分別見表4和表5。由于溫差儀使用LED顯示，受顯示效果限制，其參數碼中的字母為大小寫混用。變頻器的參數中，必須設置“下限頻率”，如果默認使用該參數的出廠值為0，則水泵電機有可能停轉。空調循環水一旦停止流動，溫度傳感器t1和t2測值經溫差儀處理后輸出的PID控制信號即喪失了實用意義。“下限頻率” 參數設置的原則是：水泵電機在“下限頻率”持續運行，制熱時尚不足以使空調房間的溫度達到需要的溫度，同樣制冷時不能使房間溫度降到合適值，這時，t1和t2的溫差值增大，溫差儀輸出的控制信號增大，變頻器輸出頻率上升，循環水liuliang增加，室內溫度得到調節。其后，變頻器根據出水、回水溫差的變化，溫差儀輸出信號的大小，隨時調整水泵的轉速和liuliang，控制空調房間溫度的穩定。表4  UL-906H型溫差儀的參數設置表參數碼參數名稱可設定范圍實際設定值設定目的Loc參數鎖ON/ OFFON允許修改參數Ldis下顯示狀態 P/SP   確定下顯示內容cool正反作用ON/OFFON（制冷）/ OFF（制熱）制冷/制熱選擇P1控制參數0-99991400PID的比例參數P2控制參數 0-9999360PID的積分參數r t控制參數0-9999180響應時間設定dAL溫差值設定±0-99995 （制冷）/-5 （制熱）制冷/制熱選擇Sn輸入類型0-178傳感器為Pt100FiL   輸入濾波系數0-1001ctrL控制方式 oN.oF   bPid  tunebPidPID控制oP輸出方式SSr   0-10  4-20 4-20   4-20mA輸出表5  45kW變頻器的參數設置表功能碼參數名稱單位設置值注   釋F01頻率設定2由4-20mA設定頻率F02   運行操作0鍵盤操作運行F03   Zui高輸出頻率 Hz50F05額定電壓V380F07加速時間s30F08減速時間s30F09轉矩tisheng0.1水泵用轉矩特性F10熱繼電器動作選擇1選擇有熱繼電器保護F11熱繼電器動作值A85電動機參數值F12熱繼電器熱時間常數min10F14停電再啟動3電源瞬停再啟動動作有效F15上限頻率Hz50F16下限頻率Hz25F23啟動頻率Hz8.0啟動時輸出頻率瞬間升至該頻率F25停止頻率Hz6.0停機時頻率降至該頻率時切斷輸出F26載頻kHz5可調整電動機噪音F27音調0調整電動機噪音音調F36報警繼電器動作模式0報警時繼電器常閉觸點30B-30C斷開P01電動機極數極4電動機參數P02電動機容量kW45電動機參數P03電動機電流A85電動機參數按照電路圖2連接好電路，設置好參數，就可通電開始運行。首先合上斷路器QF，變頻器經過RO、TO端子獲得工作電源。這時按壓按鈕SB1，交流接觸器KM線圈得電，變頻器的R、S、T端獲得電源。綠燈HG點亮，指示接觸器已向變頻器供電。接著按壓按鈕SB3，中間繼電器KA2線圈得電吸合，并由其常開觸點KA2-1自保持。常開觸點KA2-3閉合，接通變頻器的FWD和CM端子，變頻器啟動，向電動機供電，變頻器從8Hz的啟動頻率開始加速，加速的速率由參數F07加速時間設定。啟動完成后，變頻器的輸出頻率由溫差儀輸出的電流信號調整，保證中央空調系統中的所有房間溫度穩定舒適。KA2的常開觸點KA2-2閉合接通紅燈HR的供電通路，紅燈點亮，指示變頻器處于正常工作中。按壓按鈕SB4可停止變頻器的運行。變頻器停止運行后，可按壓按鈕SB2切斷接觸器KM的線圈電源，斷開變頻器的輸入端電源。變頻器在運行過程中出現過電流或短路等異常情況，變頻器可及時實施保護。這種情況出現時，變頻器的保護觸點30B、30C斷開（見圖2），中間繼電器KA1線圈斷電，其串聯在接觸器KM線圈回路中的常開觸點KA1-1斷開，接觸器KM線圈斷電，主觸點斷開，變頻器因失去電源而停機，得到保護。中央空調的循環水liuliang控制中，水泵屬于二次方律負載，在忽略空載功率的情況下，負載的功率與轉速的三次方成正比，所以，只要轉速稍微降低一點，負載功率就會下降很多，具有明顯的節能效果。經過實際測算，本方案的節電效果超過了20%。同時還具有節約人力，穩定空調房間溫度，延長設備壽命等諸多效益。