关于调用ABB变频器PID应用宏实现空调机组恒压送风的探讨

吕贵瑜

摘 要 随着当今社会的发展，科学的进步，现代工业各个方面都向自动智能化看齐，以变频器为控制核心的自动化系统就在其中，它的实用性强，操作简单，功能齐全，技术先进，已在各行各业中广泛实用。使用变频器控制空调机组送风电机，实现软起动、恒压供风，对于保证空调机组正常工作，延长空调机组的使用寿命，减少其维护量和节约电能都有重要意义。本文是利用ABB变频器的内部PID应用宏来控制空调系统的送风压力，已达到恒压送风的目的。

关键词 变频器;PID;空调系统;恒压送风

1变频器介绍

变频器（Variable-frequency Drive，简称VFD）是应用于变频技术与微电子电路技术，通过合理改变电机工作电压或频率的方式来控制交流传动电力设备。

无论是家庭使用还是工厂生产，单相交流电和三相交流电，其各个国家都有各个国家的规定，比如我国电力规定，用户单相交流电压为220V频率50Hz，三相交流電线电压为380V频率50Hz，其他国家的电源电压和频率就有可能与我国不同，标准化电压频率的交流供电叫工频交流电。我们使用的工作电源一共分为交流电源和直流电源。交流电源在人们日常生活生产中占主导地位。

1.1 变频器工作原理介绍

把频率和电压固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的电气设备称作“变频器”。为了可以产生可变的交流电，变频器首先要把工频交流电变换为直流电，这个过程叫整流（A-D转换）。但是实际使用中又需要变频的交流电，所以又需要将直流电逆变为一定频率和一定电压的交流电，这个过程叫作逆变。通过这过交直转换，直流调频调压，再次逆变为交流电的设备，称为变频器。变频器输出模拟正弦波，主要用于三相异步传动设备调速。变频器主要由整流电路（交流变直流）、滤波电路、逆变电路（直流变交流）、驱动单元、制动单元、检测单元、微处理控制单元等组成的。

1.2 ABB变频器的基本使用设置

设置变频器基本参数如下：9902=1（标准宏控制），9905=（电机的额定电压），9906=（电机的额定电流），9907=（电机的额定频率），9908=（电机的额定转速），9909=（电机的额定功率），1001= 装置控制源选择，1003=1（1=电机方向正向，2=反转，3=双向），1103=1（速度源给定），1104=给定最小值（Hz），1105=给定最大值（Hz），1301=20%，1302=100%，1401=1继电器D01输出，1501=AO1赋值，1502=AO1最小值，1503=AO1最大值，1601=运行控制，1007=25Hz（电机运行时最小频率），1008=50Hz（电机7运行时最大频率），2101=启动功能，2202=15s（加速时间），2203=10s（减速时间按）

至此，按照以上参数设置完成后就完成了一个变频器简单的远程运行启动过程，然后按照变频器接线端子，连接DI1作为启动信号，DO1作为运行反馈型号，AI1作为频率设定，就可以完成一个简单的远程控制启动了。

2空调机组介绍

由不同空调处理功能段组装而成的空调处理设备，适用于分管阻力大于等于100pa的空调系统，具备对空气进行多种处理功能的单元体。

2.1 空调机组的组成

如下图，空调系统有以下各部分组成：新风，回风，混合段，初效过滤段，表冷除湿段，加热段，加湿段，送风机段，中效过滤段，压高效过滤段，臭氧杀菌段，出风段，送风段。各部分都有各部分的功能和技术要求。这样才组成了一个完善的空调机组[1]。

3PID介绍

3.1 PID原理介绍

工作过程中，应用最为广泛的调节器控制为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制问世至今已有70多年历史，已其结构简单、稳定性好、调整方便、工作可靠而成为工业控制主要技术。当被控对象结构和参数不能狗完全掌握，或者得不到精确数学模型时，控制理论其他技术也难以采用时，系统控制器结构和参数须要靠经验和现场调试来确定，这时使用PID控制技术最为方便可靠。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能用有效测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制算法，实际中也有PI和PD，PID控制。PID控制器就是根据系统误差，利用比例、积分、微分计算出控制量来进行控制被控对象。

3.2 PID的组成

P：成为比例环节，也可以叫放大器环节，它的输入量与输出量之间任何时候都是一个固定的比例系数。

I：积分环节，在系统中指输出量等于输入量对时间的积分作用。

D：微风环节，在系统中指输出部分等于输入部分的积分。微分只有变化速率有关，与变化速率的绝对值没有关系，当误差越大时，控制作用越大。

3.3 PID的控制过程

控制过程简要描述：当系统波动作用的瞬间，由于D（微分控制）的超前作用，使D的输出量最大，同时I（积分控制）也开始作用。后来由于波动的变化速率趋近与0（理想状态）。故D输出开始减小，控制曲线也开始下降，这是由于偏差的影响作用。I的开始作用，使曲线开始上升，随着D的作用慢慢减小，积分作用起到主要作用，一直到偏差没有为止。积分的输出也不会再增加。但是P（比例控制）的控制一直贯穿始终[2]。

4调用ABB变频器PID内部宏实现空调机组恒压送风

4.1 系统组成部件

此系统主要是通过调用ABB内部的PID宏，通过变频器采集送风管的风速，与内部设定的风速做出比较，从而控制空调机组的电机频率，达到恒压送风的目的，此系统主要组成部件为：ABB变频器，空调机组送风风速传感器，空调机组送风电机。

4.2 PID内部宏参数的设定

（1）设置电机基本参数：99组参数

9902应用宏：PID控制   9905：额定电压   9906：额定电流    9907：额定频率

（2）设置运行允许：16组参数

1601：未选择

（3）加减速时间22组参数

2202：加速時间、2203减速时间

（4）PID参数设置：40组参数

4001：增益（调节电机响应灵敏度）设置为5.0

4002：积分时间采样时间（预判风压值的走向，做好提前减速准备）0.5S

4010：设定值选择（风压值由内部给定或者由外部模拟量给定）4011：内部给定百分比

4014：反馈值选择（实际值1）

4016：实际值1输入由风压变送器反馈当前风压（AI2）

4022：睡眠选择（内部） 4023：睡眠频率  4024：睡眠延时  4025：唤醒偏差

4026：唤醒延时

4.3 变频器的PID接线方法

ABB变频器在通过内部PID宏控制电机时，主要通过采样送风风速，与内部设定风速作比较，从而控制频率的输出。在接线时需要的接线点位：变频器启动信号DI1，PID运行允许信号DI2，风压给定值信号AI1，风压反馈信号AI2，运行信号DO2，故障信号DO3。

通过硬件图进行变频器与电机的接线，把各个传感器，电机线接入变频器，再结合上述的ABB变频器的参数设置就可简单的实现恒压送风了。

5结束语

本文中通过调用ABB变频器内部PID应用宏实现恒压送风，很好地解决了在工业应用中小系统用PLC浪费，不使用又控制不了的问题，即节约资源，又减少设备投入。这种小应用小设计在很多小的控制系统中使用非常方便，可以为单位企业节约成本，增加效益，最小的投入换取更大的收益。

参考文献

[1] 龚仲华. S7-200/300/400PLC应用技术（通用版）[M]北京：人民邮电出版社，2007：217.

[2] 吴志忠，吴加林. 变频器应用手册[M].北京：机械工业出版社， 2008：52.