论文部分内容阅读
1.课题背景
在项目的实施过程中，有时出现在验收消缺的阶段，电厂或业主可能会提出电机控制方式更改为变频方式。如果在通过重新敷设控制电缆、更新卡件备用点、并更改上位机逻辑程序，施工难度较大，费用较高。因此考虑是否有更合理的解决方法，既满足施工实际可行性，又可以解决电机变频调节的需求，同时优化成本。
欲使变频系统中的某一个物理量稳定在预期的目标值上，变频器的 PID 功能电路将反馈信号与目标信号不断进行比较，并根据比较结果来实时地调整输出频率和电动机的转速。所以，变频器的 PID 控制需要两种控制信号：目标信号和反馈信号。这里目标信号是某物理量预期稳定值所对应的电信号，亦称目标值或给定值;而该物理量通过传感器测量到的实际值对应的电信号称为反馈信号，亦称反馈量或当前值。项目课题北京为基于内置PID模块变频控制的设计与应用。
项目资金使用情况，该项目预算资金资金总额 3万元，共计使用 0万元，在国能谏壁电厂泥水改造项目中完成试验验证。
2.研究目标
在过程控制中，为了保证被调量在可控范围内，例如压力或液位，方法就是采用闭环控制。闭环控制就是通过传感与检测元件把被调量的实际值测量出来，将它的全部或一部分反馈给输入端，和给定量进行比较，判断是否达到预定值。如尚未达到，则根据两者的差值进行比例（P）、积分（I）、微分（D）运算，进行补偿，使之产生一个新的执行量，从而达到预定值。
PID控制是利用PI控制和PD控制的优点组合而成的控制。由比例（P）和积分（I）组成的PI控制，能根据偏差及时间变化，产生一个执行量。而由比例（P）和微分（D）组成的PD控制能根据偏差变化的动态特性及偏差的变化速率产生一个执行量。
主流变频器内置有PID控制功能，给定信号通过变频器控制端子输入，反馈信号也加到变频器的控制端，在变频器内部进行PID运算，调节执行量用以改变输出频率。因此考虑采用变频器内置PID模块，采集到压力或液位信号后，输入至变频器内置模块，经设定算法计算后内部输出信号作为指令直接给变频器对电机进行调速。可以较好的解决电机变频调速需求，避免了重新安装等施工工作量。
3.试验方案
谏壁电厂泥水改造项目中，泥水加药泵为2.2KW两台，加药泵给脱水机加药用使泥浆可以快速聚拢，位置位于脱水楼二楼。考虑功率負荷较小，且无特殊频率控制要求，按普通电机回路考虑，并订购就地箱及电缆，相应DCS程控柜监测及远控信号均为数字量信号。
进入到现场调试阶段后，电厂提出考虑加药量的微细调节及加药量的跟踪特性，泥水加药泵需按照变频方式，如果两台加药泵按照增加模拟量电缆、增加DCS程控柜卡件以及上位机编程组态等工作量计算，需要耗费订购时间，增加成本，还需协调敷设安装单位与DCS控制厂家等进行软硬件改造。
综合考虑，ABB ACS系列变频器，带有内置PID控制功能，将PAM加药给定信号通过变频器控制端子输入，在变频器反馈信号也加到变频器的控制端，在变频器内部进行PID运算，调节执行量用以改变输出频率给泥水加药泵。在节省周期成本的同时，可以较好的满足电厂加药泵电机变频调速需求。
4.试验结论
通过现场研究，采用ABB ACS系列变频器的PID功能，使之能够对给定量与反馈量进行内部比较进行PID运算，并自动输出频率信号至需调节水泵，满足加药泵等频率转速调整要求;在对比硬接线模拟量电缆传输至PLC或DCS上位机进行远程监控的方式，采用变频器自身内部所带的PID内置模块，对需要变频控制的水泵进行调节，节约了实施工期，优化了成本，提高了变频调节的效果。
通过以上两种方式比较发现，两种方式成本费用表如下：
第一种方式第二种方式序号名称费用（元）序号名称费用（元）1模拟量信号电缆100001变频器内部PID模块02PLC或DCS控制（涉及软硬件）150003敷设安装50004调试费用30005.总结
将ABB变频器内置PID模块给水泵作为变频控制使用，避免了重新敷设安装电缆、PLC或DCS增加卡件，上位机软件改造变成等，也节省了施工周期，优化了成本，更有效地达到变频控制需求。后续，在其它系统大功率水泵功能需求的同时，也可借鉴与参考。减少施工周期，优成本，电机高效精细调节，是本课题的研究关键。
在项目的实施过程中，有时出现在验收消缺的阶段，电厂或业主可能会提出电机控制方式更改为变频方式。如果在通过重新敷设控制电缆、更新卡件备用点、并更改上位机逻辑程序，施工难度较大，费用较高。因此考虑是否有更合理的解决方法，既满足施工实际可行性，又可以解决电机变频调节的需求，同时优化成本。
欲使变频系统中的某一个物理量稳定在预期的目标值上，变频器的 PID 功能电路将反馈信号与目标信号不断进行比较，并根据比较结果来实时地调整输出频率和电动机的转速。所以，变频器的 PID 控制需要两种控制信号：目标信号和反馈信号。这里目标信号是某物理量预期稳定值所对应的电信号，亦称目标值或给定值;而该物理量通过传感器测量到的实际值对应的电信号称为反馈信号，亦称反馈量或当前值。项目课题北京为基于内置PID模块变频控制的设计与应用。
项目资金使用情况，该项目预算资金资金总额 3万元，共计使用 0万元，在国能谏壁电厂泥水改造项目中完成试验验证。
2.研究目标
在过程控制中，为了保证被调量在可控范围内，例如压力或液位，方法就是采用闭环控制。闭环控制就是通过传感与检测元件把被调量的实际值测量出来，将它的全部或一部分反馈给输入端，和给定量进行比较，判断是否达到预定值。如尚未达到，则根据两者的差值进行比例（P）、积分（I）、微分（D）运算，进行补偿，使之产生一个新的执行量，从而达到预定值。
PID控制是利用PI控制和PD控制的优点组合而成的控制。由比例（P）和积分（I）组成的PI控制，能根据偏差及时间变化，产生一个执行量。而由比例（P）和微分（D）组成的PD控制能根据偏差变化的动态特性及偏差的变化速率产生一个执行量。
主流变频器内置有PID控制功能，给定信号通过变频器控制端子输入，反馈信号也加到变频器的控制端，在变频器内部进行PID运算，调节执行量用以改变输出频率。因此考虑采用变频器内置PID模块，采集到压力或液位信号后，输入至变频器内置模块，经设定算法计算后内部输出信号作为指令直接给变频器对电机进行调速。可以较好的解决电机变频调速需求，避免了重新安装等施工工作量。
3.试验方案
谏壁电厂泥水改造项目中，泥水加药泵为2.2KW两台，加药泵给脱水机加药用使泥浆可以快速聚拢，位置位于脱水楼二楼。考虑功率負荷较小，且无特殊频率控制要求，按普通电机回路考虑，并订购就地箱及电缆，相应DCS程控柜监测及远控信号均为数字量信号。
进入到现场调试阶段后，电厂提出考虑加药量的微细调节及加药量的跟踪特性，泥水加药泵需按照变频方式，如果两台加药泵按照增加模拟量电缆、增加DCS程控柜卡件以及上位机编程组态等工作量计算，需要耗费订购时间，增加成本，还需协调敷设安装单位与DCS控制厂家等进行软硬件改造。
综合考虑，ABB ACS系列变频器，带有内置PID控制功能，将PAM加药给定信号通过变频器控制端子输入，在变频器反馈信号也加到变频器的控制端，在变频器内部进行PID运算，调节执行量用以改变输出频率给泥水加药泵。在节省周期成本的同时，可以较好的满足电厂加药泵电机变频调速需求。
4.试验结论
通过现场研究，采用ABB ACS系列变频器的PID功能，使之能够对给定量与反馈量进行内部比较进行PID运算，并自动输出频率信号至需调节水泵，满足加药泵等频率转速调整要求;在对比硬接线模拟量电缆传输至PLC或DCS上位机进行远程监控的方式，采用变频器自身内部所带的PID内置模块，对需要变频控制的水泵进行调节，节约了实施工期，优化了成本，提高了变频调节的效果。
通过以上两种方式比较发现，两种方式成本费用表如下：
第一种方式第二种方式序号名称费用（元）序号名称费用（元）1模拟量信号电缆100001变频器内部PID模块02PLC或DCS控制（涉及软硬件）150003敷设安装50004调试费用30005.总结
将ABB变频器内置PID模块给水泵作为变频控制使用，避免了重新敷设安装电缆、PLC或DCS增加卡件，上位机软件改造变成等，也节省了施工周期，优化了成本，更有效地达到变频控制需求。后续，在其它系统大功率水泵功能需求的同时，也可借鉴与参考。减少施工周期，优成本，电机高效精细调节，是本课题的研究关键。