三菱D700变频器PID控制的应用

王林艳 李晓娓

摘要：本文在介绍PID控制的基础上，主要分析了三菱D700系列变频器的PID实际应用，并通过实例来验证三菱D700变频器PID控制的作用。

关键词：D700 变频器;PID控制

中图分类号：TP3      文献标识码：A      文章编号：1009-3044（2018）34-0222-02

随着变频器技术的不断发展，其功能将不断扩大和加强，在实际生产中将有越来越广阔的应用前景。三菱公司的变频器是世界知名的变频器之一，在国内市场，因其稳定的价格，广泛应用于各个领域，其中D700系列变频器是具有超高性价比、操作简单、功能强大的紧凑型多功能变频器。本文在介绍PID控制的基础上，主要分析了三菱D700系列变频器的PID实际应用，并通过实例来验证三菱D700变频器PID控制的作用。

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。为了消除稳态误差，必须引入“积分项”，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

2 三菱D700变频器的PID控制

三菱D700变频器能够进行流量、风量或压力等的过程控制。PID基本构成如图1所示。其中，以端子2输入信号或参数Pr.133设定值为目标，以测定值作为反馈信号输入端子4，组成D700变频器的反馈系统，以进行PID控制。具体参数设置如下。

2.1 PID控制

Pr.127 PID控制自动切换频率，初始值为9999，无PID控制自动切换功能。若设定在0～400HZ，则自动切换到PID控制的频率。如图2所示，从启动到到达Pr.127 设定频率为止，在无PID控制的情况下上升，一旦进入PID控制运行后，即便输出频率低于PR.127 设定频率，仍旧继续进行PID控制。

Pr.128 PID動作选择，初始值为0，PID不动作;若设置为20，则PID负作用;若设置为21，则PID正作用。要进行PID控制，在变频器的端子2或Pr.133中输入目标值，向变频器的端子4输入测定值。需设定Pr.128=“20、21”。

2.2 PID参数

Pr.129 PID比例带，初始值为100%，设定范围为0.1～1000%。比例带狭窄时，即参数的设定值小时，测定值的微小变化可以带来大的操作量变化。随比例带的变小，响应灵敏度会变得更好，但可能会引起振动等，降低稳定性。

Pr.130 PID积分时间，初始值为1s，设定范围为0.1～3600s。随着积分时间变小，到达目标值的速度会加快，但是容易发生振动现象。

Pr.131 PID上限，初始值为9999，设定范围为0 ～100%。测定值超过设定值的情况下输出FUP信号。可以将Pr.190、Pr.192 中的任意一个设定为15或115。

Pr.132 PID下限，初始值为9999，设定范围为0 ～100%。测定值低于设定值范围的情况下输出FDN信号。可以将Pr.190、Pr.192 中的任意一个设定为14或114。

Pr.134 PID微分时间，初始值为9999，设定范围为0.01 ～10s。 随着微分时间的增大，对偏差变化的反应也越大。

以上PID比例带、积分时间和微分时间，若设置为9999，则均无对应的作用。

2.3 PID目标

Pr.133 PID动作目标值，初始值为9999，则端子2输入为目标值，若设定在0 ～100%，则是PID控制时的目标值。

2.4 PID控制调整步骤

在实际应用三菱D700的PID控制中，首先进行PID控制参数的设定，设定P127～P134参数;其次进行端子的设定，设定PID控制用的输入和输出端子，分配一个PID控制选择信号端X14和上下限溢出信号端FUP、FDN;最后将X14信号止于ON，即可运行变频器，进制PID控制。

设定PID控制用的输入和输出端子时，将Pr. 178～Pr.182中的任意一个参数设定为“14”，即分配了一个PID控制选择信号（X14），Pr. 178～Pr.182为默认值时，分别代表初始信号STF（正转）、STR（反转）、RL（低速运行）、RM（中速运行）和RH（高速运行）。通过控制端子位使X14信号为ON，PID控制有效。也可以通过RS485通讯等经由网络分配了X14信号的端子位的ON/OFF来实现PID控制。未分配X14信号时，只需通过Pr.128的设定即可使PID控制生效。Pr.128=“0”或X14=OFF时，不进行PID动作，而为通常的变频器运行。

3 三菱D700变频器PID控制应用实例

采用三菱D700作为电源控制空气压缩机的电动机，系统能根据需要改变压缩机的转速，连续调节供气量，使系统压力始终维持在所要求的数值上，达到恒压供气的目的。系统经过简单的压力传感器信号转换，便可得到4～20mA的电流信号，反馈给变频器，变频器则根据输入的给定值和反馈的实际值，利用PID控制自动调节变频器输出频率，从而实现压缩机的压力平稳。

恒压供气系统的接线图如图2所示，通过外部模拟电压输入端子2设定目标值，通过外部模拟电流输入端子4输入反馈值，5为目标值与反馈值的公共端。选择RL作为PID信号控制端。压力变送器采用ATE1151电容式压力变送器，其输出信号为二线制24V供电、4～20mA输出，量程范围0～2000 kPa。变频器参数功能表设置如下表所示，注意设置参数前先设置ALLC=1，将变频器参数复位为工厂的缺省值。

在很多情况下，PID控制不一定需要全部比例、积分和微分单元。在恒压供气系统中，因为被控压力量不属于大惯量滞后，因此只需PI功能，D功能可以基本不用，但比例控制单元是必不可少的。

与传统控制方式相比，采用变频器控制大大提高了轻载运行时的工作效率，降低了运行成本。同时，通过变频器实现电动机的软启动、软停车，提高了供气质量，改善了运行性能。外围电路简单，变频器功能设置合理，系统操作、运行简便。

4 结语

总之，要使变频器内置PID闭环正常运行，必须首先选择PlD闭环选择功能有效，同时至少有两种控制信号：一是给定量，它是与被控物理量的控制目标对应的信号。二是反馈量，它是通过现场传感器测量的与被控物理量的实际值对应的信号。本文在介绍变频器PID控制系统的构成和工作原理的基础上，对变频器功能参数以及使用中的关键性问题进行了研究，并通过恒压供气的实例，进一步验证了三菱变频器PID控制的作用。对变频器的功能应用相对于通常设置进行了改进和完善，取得了很好的应用效果。

参考文献：

[1] 朱应煌. 变频器在空气压缩机恒压控制中的应用[J]. 自动化仪表， 2009， 30（l）.

[2] 冯小玲， 罗锋华， 房驰. 基于三菱可编程逻辑控制器与变频器的恒压供水控制系统设计[J]. 电机与控制应用， 2011， 38（6）.

[3] 屈有安. 变频器PID恒压供水系统[J]. 江苏电器， 2002（3）.

【通联编辑：张薇】