ในฐานะซัพพลายเออร์ VFD (ไดรฟ์ความถี่ตัวแปร) ฉันมักจะถูกถามเกี่ยวกับฟังก์ชั่นและส่วนประกอบต่าง ๆ ของผลิตภัณฑ์ของเรา หนึ่งในแง่มุมที่สำคัญที่สุดที่มีบทบาทสำคัญในการปฏิบัติงานของ VFD คือการควบคุม PID (สัดส่วน - อินทิกรัล - อนุพันธ์) ในโพสต์บล็อกนี้ฉันจะเจาะลึกฟังก์ชั่นของการควบคุม PID ใน VFD และอธิบายว่าทำไมมันจึงสำคัญมาก
ทำความเข้าใจพื้นฐานของ VFD
ก่อนที่เราจะข้ามรายละเอียดของการควบคุม PID มาทำความเข้าใจสั้น ๆ ว่า VFD คืออะไร VFD เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมความเร็วของมอเตอร์ AC โดยการเปลี่ยนแปลงความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยังมอเตอร์ มันให้ประโยชน์หลายประการเช่นการประหยัดพลังงานการควบคุมกระบวนการที่ดีขึ้นและลดความเครียดเชิงกลในมอเตอร์และอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ
PID ควบคุมคืออะไร?
การควบคุม PID เป็นอัลกอริทึมการควบคุมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม มันใช้โหมดการควบคุมพื้นฐานสามโหมด - สัดส่วนอินทิกรัลและอนุพันธ์ - เพื่อคำนวณค่าข้อผิดพลาดระหว่าง setpoint (ค่าที่ต้องการ) และตัวแปรกระบวนการ (ค่าจริง) จากนั้นคอนโทรลเลอร์จะปรับเอาต์พุตเพื่อลดข้อผิดพลาดนี้
การควบคุมตามสัดส่วน
คำที่เป็นสัดส่วนในการควบคุม PID จะคำนวณข้อผิดพลาดระหว่าง setPoint และตัวแปรกระบวนการและคูณด้วยอัตราขยายสัดส่วน (KP) ผลลัพธ์ของตัวควบคุมสัดส่วนนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับข้อผิดพลาด ค่า KP ที่สูงขึ้นจะส่งผลให้เกิดการแก้ไขที่ใหญ่ขึ้นสำหรับข้อผิดพลาดที่กำหนด แต่ก็สามารถนำไปสู่การ overshoot และความไม่แน่นอนหากตั้งค่าสูงเกินไป
การควบคุมที่สำคัญ
คำศัพท์อินทิกรัลสะสมข้อผิดพลาดเมื่อเวลาผ่านไป มันสรุปข้อผิดพลาดที่ผ่านมาทั้งหมดและทวีคูณผลรวมโดยการเพิ่มจำนวน (KI) การกระทำที่สำคัญช่วยในการกำจัดข้อผิดพลาดที่มั่นคง - รัฐที่คอนโทรลเลอร์สัดส่วนอาจไม่สามารถแก้ไขได้ อย่างไรก็ตามหากมีการตั้งค่าส่วนเสริมที่สูงเกินไปอาจทำให้ระบบไม่เสถียรและแกว่ง
การควบคุมอนุพันธ์
คำศัพท์อนุพันธ์จะคำนวณอัตราการเปลี่ยนแปลงของข้อผิดพลาด มันทวีคูณอนุพันธ์ของข้อผิดพลาดด้วยความเคารพต่อเวลาโดยการได้รับอนุพันธ์ (KD) การกระทำของอนุพันธ์ช่วยในการทำนายข้อผิดพลาดในอนาคตและให้การดำเนินการแก้ไขล่วงหน้า มันสามารถลด overshoot และปรับปรุงความมั่นคงของระบบโดยเฉพาะในระบบที่มีความเฉื่อยสูง
ฟังก์ชั่นของการควบคุม PID ใน VFD
การควบคุมความเร็ว
หนึ่งในฟังก์ชั่นหลักของการควบคุม PID ใน VFD คือการควบคุมความเร็ว ในการใช้งานอุตสาหกรรมหลายครั้งการรักษาความเร็วมอเตอร์คงที่เป็นสิ่งสำคัญ ตัวอย่างเช่นในระบบสายพานลำเลียงความเร็วคงที่ทำให้มั่นใจได้ว่าการไหลของวัสดุที่ราบรื่น VFD ที่มีการควบคุม PID สามารถตรวจสอบความเร็วมอเตอร์ (ตัวแปรกระบวนการ) อย่างต่อเนื่องและเปรียบเทียบกับความเร็วที่ต้องการ (setpoint) หากมีความแตกต่างระหว่างสองตัวคอนโทรลเลอร์ PID จะปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยังมอเตอร์เพื่อนำความเร็วกลับไปที่จุดตั้ง
สมมติว่าเรามีระบบสายพานลำเลียงที่ความเร็ว setpoint คือ 1,000 รอบต่อนาที เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของโหลดความเร็วจริงอาจลดลงถึง 950 รอบต่อนาที คอนโทรลเลอร์ PID ใน VFD จะตรวจจับข้อผิดพลาดนี้และเพิ่มความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยังมอเตอร์เพื่อเพิ่มความเร็วกลับเป็น 1,000 รอบต่อนาที
การควบคุมความดัน
ในการใช้งานเช่นปั๊มและคอมเพรสเซอร์การควบคุมความดันเป็นสิ่งจำเป็น VFD ที่มีการควบคุม PID สามารถใช้เพื่อรักษาความดันคงที่ในระบบ ตัวอย่างเช่นในระบบน้ำประปาตัวควบคุม PID สามารถตรวจสอบแรงดันน้ำ (ตัวแปรกระบวนการ) และปรับความเร็วของมอเตอร์ปั๊มตามนั้น หากความดันลดลงต่ำกว่าจุดเริ่มต้นคอนโทรลเลอร์จะเพิ่มความเร็วมอเตอร์เพื่อเพิ่มแรงดันและหากแรงดันสูงเกินไปมันจะลดความเร็วมอเตอร์
สมมติว่าแรงดัน setpoint ในระบบน้ำประปาคือ 50 psi หากแรงดันจริงลดลงเหลือ 45 psi คอนโทรลเลอร์ PID ใน VFD จะเพิ่มความเร็วมอเตอร์ปั๊มเพื่อเพิ่มแรงดันกลับไปที่ 50 psi
การควบคุมอุณหภูมิ
ในบางกระบวนการอุตสาหกรรมการควบคุมอุณหภูมิเป็นสิ่งสำคัญ VFD สามารถใช้ร่วมกับระบบทำความร้อนหรือความเย็นเพื่อรักษาอุณหภูมิคงที่ คอนโทรลเลอร์ PID จะตรวจสอบอุณหภูมิ (ตัวแปรกระบวนการ) และปรับความเร็วของพัดลมหรือมอเตอร์คอมเพรสเซอร์เพื่อรักษาอุณหภูมิที่จุดตั้ง
ตัวอย่างเช่นในโรงงานแปรรูปอาหารอุณหภูมิ setpoint สำหรับห้องเก็บของคือ 5 ° C หากอุณหภูมิที่เกิดขึ้นจริงสูงถึง 7 ° C คอนโทรลเลอร์ PID ใน VFD จะเพิ่มความเร็วของคอมเพรสเซอร์ระบายความร้อนเพื่อลดอุณหภูมิกลับไปที่ 5 ° C
ข้อดีของการใช้การควบคุม PID ใน VFD
ปรับปรุงการควบคุมกระบวนการ
การควบคุม PID ช่วยให้สามารถควบคุมตัวแปรกระบวนการได้อย่างแม่นยำและแม่นยำ มันสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของโหลดหรือการรบกวนอื่น ๆ อย่างรวดเร็วและรักษาจุดตั้งที่ต้องการ สิ่งนี้นำไปสู่คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้นและความสอดคล้องในกระบวนการอุตสาหกรรม
ประหยัดพลังงาน
โดยการปรับความเร็วมอเตอร์ตามข้อกำหนดที่แท้จริงของกระบวนการ VFD ที่มีการควบคุม PID สามารถประหยัดพลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่นในระบบปั๊มแทนที่จะใช้ปั๊มด้วยความเร็วเต็มตลอดเวลาคอนโทรลเลอร์ PID สามารถลดความเร็วได้เมื่อความต้องการน้ำต่ำส่งผลให้ประหยัดพลังงาน
ลดการสึกหรอ
เนื่องจากคอนโทรลเลอร์ PID สามารถรักษาสภาพการทำงานที่มั่นคงจึงช่วยลดความเครียดเชิงกลในมอเตอร์และอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ สิ่งนี้นำไปสู่การสึกหรอน้อยลงอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา
ผลิตภัณฑ์ VFD ของเราพร้อมการควบคุม PID
ที่ บริษัท ของเราเรานำเสนอ VFD ที่หลากหลายพร้อมฟังก์ชั่นการควบคุม PID ขั้นสูง ของเราตัวควบคุมไดรฟ์ความถี่ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้การควบคุมที่แม่นยำในแอปพลิเคชันต่างๆ มีการตั้งค่าที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ซึ่งช่วยให้สามารถปรับพารามิเตอร์ PID ได้อย่างง่ายดาย
เรายังมีVFD เฟสเดียวถึง 3 เฟสผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแหล่งจ่ายไฟเฟสเดียว แต่ต้องใช้มอเตอร์สามเฟส VFD เหล่านี้มาพร้อมกับการควบคุม PID เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่มั่นคงและมีประสิทธิภาพ
สำหรับแอปพลิเคชันขนาดใหญ่ของเรา18.5kW VFDเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยม มันสามารถจัดการมอเตอร์พลังงานสูงและให้การควบคุม PID ที่ยอดเยี่ยมสำหรับความเร็วความดันหรือการควบคุมอุณหภูมิ
บทสรุป
การควบคุม PID เป็นฟังก์ชั่นสำคัญใน VFD ที่ให้ประโยชน์มากมายในแง่ของการควบคุมกระบวนการประหยัดพลังงานและอายุการใช้งานที่ยืนยาว ไม่ว่าคุณจะต้องการควบคุมความเร็วของมอเตอร์รักษาความดันคงที่หรือควบคุมอุณหภูมิ VFD ที่มีการควบคุม PID สามารถให้สารละลายได้
หากคุณสนใจผลิตภัณฑ์ VFD ของเราด้วยการควบคุม PID หรือมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับวิธีการใช้งานในใบสมัครของคุณเรายินดีที่จะได้ยินจากคุณ ติดต่อเราเพื่อเริ่มการสนทนาเกี่ยวกับข้อกำหนดเฉพาะของคุณและสำรวจว่าผลิตภัณฑ์ของเราสามารถตอบสนองความต้องการของคุณได้อย่างไร
การอ้างอิง
- Ogata, Katsuhiko "วิศวกรรมการควบคุมที่ทันสมัย" Prentice Hall, 2010
- Dorf, Richard C. และ Robert H. Bishop "ระบบควบคุมที่ทันสมัย" เพียร์สัน, 2017