變頻器怎麼設計4公斤壓力？

從題目看，題主想弄恆壓控制系統。理想狀態，電機工作頻率一直維持在4公斤壓力，保持壓力一直恆定。

變頻器完全可實現恆壓控制，其帶有PID控制功能，屬於閉環控制。如何實現，這個才是關鍵，因此瞭解閉環控制工作原理是最基本的。

閉環控制

變頻器設定目標訊號，將被控變數檢測訊號反饋到變頻器，與目標訊號比較，進行PID運算，調整變頻器輸出頻率。

從上面的簡單描述，有被控變數、檢測訊號、PID運算、輸出頻率等關鍵資訊。

被控變數是題目說的的壓力。檢測訊號用什麼實現？由於知道被控變數是壓力，測量壓力的儀表多，但要帶電訊號輸出的，最為方便的是壓力變送器。

這裡所指的被控變數沒有什麼解釋的，就是基本四大熱工引數之一壓力。題目說的4公斤壓力，其實是行業約定俗成的一種說話，嚴格意義上是描述不準確的。4公斤壓力相當於0.4Mpa。

壓力變送器

它是現場儀表，主要用於壓力測量。輸出訊號為4-20mA。由題目可知，目標值為0.4Mpa，選用量程可用0-1Mpa的壓力變送器。

量程設定0-1Mpa，輸出訊號對應4-20mA。因此，0.4Mpa對應的電訊號是10.4mA。在變頻器這頭，又因為4-20mA範圍的輸入電訊號對應的變頻器輸出頻率0-50Hz。透過換算可知，10.4mA電訊號對應的頻率是20Hz，因此，在變頻器將目標訊號設定20Hz即可。

現場的基本情況

例如，一個儲氣罐，要求壓力恆定在0.4Mpa，所用的執行者是空氣壓縮機。

由於儲氣罐內介質是氣體，密度小於1，因此壓力變送器的取壓口應該在儲罐頂部尋找合適的取壓口安裝壓力變送器。同時，為了今後的方便檢修及便於就地監視壓力值，應該額外安裝一塊彈簧管壓力錶，由於儲氣罐比較高，最好是選用錶盤大點的，便於在低處仰望，更清晰的看清指標所指刻度。

儲氣罐壓力恆定控制系統工作過程簡述

在變頻器端設定目標訊號10.4mA，與儲罐所需的壓力相對應。壓力變送器的傳輸訊號在4-20mA範圍內，設定為X，變頻器變頻器輸出頻率0-50Hz，設定為F，輸出頻率F由合成訊號Y＝（X-10.4）決定。

假設儲罐壓力高於0.4Mpa。合成訊號Y小於零，變頻器輸出頻率F降低，電機轉速變慢，儲氣罐壓力P下降，直到與儲罐壓力要求的目標值相符合，即X≈10.4mA。這裡不用等於，因為定製控制系統，不是靜態平衡，是動態平衡的，始終圍繞在目標值附近來回“遊蕩”。因此，對於儲罐壓力低於0.4Mpa，每個環節的工作狀態反過來。

由於用到了變頻器的PID控制，又因為PID控制有正負特性，負特性指的是反饋訊號大於目標訊號，變頻器輸出頻率升高。正特性指的是反饋訊號高於目標訊號變頻器輸出頻率下降。由此可見，透過舉例的闡述，PID控制應該是正特性的，說專業點就是正反饋。

結束語：透過上述的一系列闡述，變頻器怎麼實現恆壓控制，應該有基本的思路了，接下來就是變頻器的PID引數整定。例如上圖用英威騰牌子的變頻器。進行引數設定時，有好幾項要進行設定。例如選擇頻率指令、給定值設定、模擬量輸入設定、PID正負反饋設定、比例、積分、微分設定。這裡的比例、積分、微分設定，只要設定比例和積分，把微分設定為零不要管它。原因是被控變數是壓力，物件時間常數一般不是很大，所以微分不需要用。

控制變頻器的輸出頻率來達到輸出4公斤壓力，比如變頻器0到50Hz對應壓力為0到10公斤，那麼20Hz則對應4公斤壓力，它們是線性代數關注，可以用PLC程式PID控制

“1兆帕”是壓強的單位，即1兆帕=1000000帕的。

一平方米的面積上受到的壓力是一牛頓時所產生的壓強為一帕斯卡[1Pa=1N/(M×M)]。

而公斤力是力的單位：1公斤力=9.8牛頓。

這是兩個不同概念的物理量，沒法說“1兆帕等於多少公斤力”。

但彼此有一定的關係：要產生“1兆帕”的壓強，需在1平方釐米的面積上，施加的壓力約是10公斤。

1公斤壓力=0.098兆帕，

所以:1兆帕(MPA)≈10.2公斤壓力(KG/CM^2)

1MPa=10.197公斤/釐米2=101.97m水柱，可以讓水升高101.97m。

變頻器中PID的定義

PID控制器引數的工程整定,各種調節系統中P.I.D引數經驗資料以下參照：

溫度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s

壓力P: P=30~70%,T=24~180s,

液位L: P=20~80%,T=60~300s,

流量L: P=40~100%,T=6~60s。

基本的PID演算法，需要整定的係數是Kp(比例係數),Ki(積分系數),Kd(微分系數)三個。這三個引數對系統性能的影響如下：

比例係數Kp

① 對動態效能的影響 比例係數Kp加大，使系統的動作靈敏，速度加快，Kp偏大，振盪次數加多，調節時間加長。當Kp太大時，系統會趨於不穩定，若Kp太小，又會使系統的動作緩慢;

② 對穩態效能的影響 加大比例係數Kp，在系統穩定的情況下，可以減小靜差，提高控制精度，但是加大Kp只是減少靜差，不能完全消除

積分系數Ki

① 對動態效能的影響 積分系數Ki通常使系統的穩定性下降。Ki太大，系統將不穩定;Ki偏大，振盪次數較多;Ki太小，對系統性能的影響減少;而當Ki合適時，過渡特性比較理想;

② 對穩態效能的影響 積分系數能消除系統的靜差，提高控制系統的控制精度。但是若Ki太小時，積分作用太弱，以致不能減小靜差。

微分系數Kd

微分控制可以改善動態特性，如超調量減少，調節時間縮短，允許加大比例控制，使靜差減小，提高控制精度。但當Kd偏大或偏小時，超調量較大，調節時間較長，只有合適的時候，才可以得到比較滿意的過渡過程。對係數實行“先比例，後積分，再微分”的整定步驟。

(1) 首先只整定比例部分。即將比例係數由小到大，並觀察相應的系統響應，直到得到反應快，超調小的響應。

(2) 加入積分環節。整定時首先置積分系數Ki一個較小的值，並將第(1)步中整定的比例係數略為縮小(例如縮小為原值的0.8倍)，然後增大Ki，使在保持系統良好動態效能的情況下，靜差得到消除。在此過程中，可根據響應的好壞反覆改變比例係數與積分系數。

(3) 若使用比例積分調節器消除了靜差，但動態過程經反覆調整仍不能滿意，則可加入微分環節。在整定時，可先置微分系數為0，在第一步的基礎上，增大Kd，同時相應地改變比例係數和積分時間。

p值設定越大，靜差越小，跟蹤越快，但容易出現超調震盪現象，i的值設定越大，跟蹤就越慢，在實際使用中，以系統穩定和跟蹤速度達到工藝要求為準，即在水泵恆壓供水系統中，壓力穩定為基準。

不過以上PID定義僅瞭解一下即可，實際小專案中的變頻器PID引數不用更改(出廠預設值)也可實現功能。

設定變頻器時，只要知道PID需要反饋量和給定量即可。反饋量即是壓力的實時訊號(在管道上的遠傳壓力錶---電阻式，或者是三線或兩線的壓力感測器。給定量即要求達到我壓力值(可以在變頻器的鍵盤上設或者用外接電位器)。

變頻器外部接線

對應的電壓、電流型反饋量接線應設定變頻器的 AI1/AI2，內部引數及外部跳線(一般AI1預設為電壓)

電器連線圖

設定變頻器引數

設定變頻器引數：VL6000系列變頻器

以反饋量為0.45兆帕(二線制壓力感測器4-20Ma,感測器量程0-0.6兆帕),則在變頻器輸入的給定量為75%(0.45除0.6)

以VL6000為例，由於VL6000的AI1內建成了面板上的電位器，所以反饋訊號接於AI2,又由於AI2出廠值是電壓訊號，需設定跳線將其改為電流訊號。

00-02=1 命令源選擇=1：端子

01-01=50 最大操作頻率

01-03=50 頻率上限

01-05=15 頻率下限

01-08=8 主頻率源×選擇

小功率變頻器，加減速時間不必設定，保持預設，02-07=0 變頻器的停車方式，此為減速停車，若變頻器為工頻變頻轉換或一拖幾的控制時，停車方式應為自由停車。

02-15=0,為變頻器執行頻率低於下限時為以頻率下限執行

05組為電機引數，能實際電機銘牌上引數設

控制端子組及繼電器輸出組根據線路實際功能設定即可

10-04=1V, AI2下限設為1V對應反饋4mA

10-06=10V, AI2上限為10V對應反饋20mA

21組為PID組

21-00=0，PID給定源 0：21-01

21-01=？，根據目標值：反饋最大量程，此設定參考值75%

21-03=1，PID反饋值，1：V12

21-04=0，PID輸出特性為正，由於為恆壓供水，即當反饋小於給定時要加速，大於給定時要減速。

32-10=16為反饋量顯示可以實時監控(只有VL6000有此功能