Come fornitore VFD (Drive a frequenza variabile), spesso mi viene chiesto delle varie funzioni e componenti dei nostri prodotti. Uno degli aspetti più cruciali che svolge un ruolo significativo nelle prestazioni di un VFD è il controllo PID (proporzionale - integrale - derivato). In questo post sul blog, approfondirò la funzione del controllo PID in un VFD e spiegherò perché è così importante.
Comprendere le basi del VFD
Prima di saltare nei dettagli del controllo PID, capiamo brevemente cos'è un VFD. Un VFD è un dispositivo elettronico che controlla la velocità di un motore CA variando la frequenza e la tensione fornite al motore. Offre diversi vantaggi come il risparmio energetico, il miglioramento del controllo di processo e la ridotta sollecitazione meccanica sul motore e le apparecchiature collegate.
Cos'è il controllo PID?
Il controllo PID è un algoritmo di controllo ampiamente usato nell'automazione industriale. Utilizza tre modalità di controllo di base - proporzionale, integrale e derivato - per calcolare un valore di errore tra un setpoint (valore desiderato) e una variabile di processo (il valore effettivo). Il controller regola quindi l'uscita per ridurre al minimo questo errore.
Controllo proporzionale
Il termine proporzionale nel controllo PID calcola l'errore tra il setpoint e la variabile di processo e lo moltiplica per un guadagno proporzionale (KP). L'output del controller proporzionale è direttamente proporzionale all'errore. Un valore KP più elevato comporterà una correzione maggiore per un determinato errore, ma può anche portare a superamento e instabilità se impostato troppo in alto.
Controllo integrale
Il termine integrale accumula l'errore nel tempo. Riassume tutti gli errori passati e moltiplica la somma per un guadagno integrale (KI). L'azione integrale aiuta a eliminare gli errori di stato costante che il controller proporzionale potrebbe non essere in grado di correggere. Tuttavia, se il guadagno integrale è impostato troppo in alto, può far sì che il sistema diventasse instabile e oscilla.
Controllo derivato
Il termine derivato calcola il tasso di variazione dell'errore. Moltiplica il derivato dell'errore rispetto al tempo di un guadagno derivato (KD). L'azione derivata aiuta a prevedere in anticipo gli errori futuri e fornisce un'azione correttiva in anticipo. Può ridurre il superamento e migliorare la stabilità del sistema, in particolare nei sistemi con alta inerzia.
Funzione del controllo PID in un VFD
Controllo della velocità
Una delle funzioni principali del controllo PID in un VFD è il controllo della velocità. In molte applicazioni industriali, è fondamentale mantenere una velocità motoria costante. Ad esempio, nei sistemi di trasporto, una velocità costante garantisce un flusso regolare di materiali. Il VFD con controllo PID può monitorare continuamente la velocità del motore (variabile di processo) e confrontarlo con la velocità desiderata (setpoint). In caso di differenza tra i due, il controller PID regolerà la frequenza e la tensione fornite al motore per riportare la velocità al setpoint.
Supponiamo di avere un sistema di trasporto in cui la velocità del setpoint è di 1000 giri / min. A causa delle variazioni del carico, la velocità effettiva può scendere a 950 giri / min. Il controller PID nel VFD rileverà questo errore e aumenterà la frequenza e la tensione fornite al motore per aumentare la velocità a 1000 giri / min.
Controllo della pressione
In applicazioni come pompe e compressori, il controllo della pressione è essenziale. Un VFD con controllo PID può essere utilizzato per mantenere una pressione costante in un sistema. Ad esempio, in un sistema di approvvigionamento idrico, il controller PID può monitorare la pressione dell'acqua (variabile di processo) e regolare di conseguenza la velocità del motore della pompa. Se la pressione scende al di sotto del setpoint, il controller aumenterà la velocità del motore per aumentare la pressione e se la pressione è troppo alta, ridurrà la velocità del motore.
Diciamo che la pressione del setpoint in un sistema di approvvigionamento idrico è di 50 psi. Se la pressione effettiva scende a 45 psi, il controller PID nel VFD aumenterà la velocità del motore della pompa per rialzare la pressione a 50 psi.
Controllo della temperatura
In alcuni processi industriali, il controllo della temperatura è fondamentale. Un VFD può essere utilizzato insieme a un sistema di riscaldamento o raffreddamento per mantenere una temperatura costante. Il controller PID monitorerà la temperatura (variabile di processo) e regolerà la velocità della ventola o del motore del compressore per mantenere la temperatura al setpoint.
Ad esempio, in un impianto di trasformazione alimentare, la temperatura del setpoint per un deposito è di 5 ° C. Se la temperatura effettiva sale a 7 ° C, il controller PID nel VFD aumenterà la velocità del compressore di raffreddamento per ridurre la temperatura a 5 ° C.
Vantaggi dell'utilizzo del controllo PID in un VFD
Controllo del processo migliorato
Il controllo PID consente un controllo preciso e accurato della variabile di processo. Può rispondere rapidamente alle variazioni del carico o di altri disturbi e mantenere il setpoint desiderato. Ciò porta a una migliore qualità del prodotto e coerenza nei processi industriali.
Risparmio energetico
Regolando la velocità del motore in base ai requisiti effettivi del processo, un VFD con controllo PID può risparmiare una quantità significativa di energia. Ad esempio, in un sistema di pompe, invece di eseguire sempre la pompa a tutta velocità, il controller PID può ridurre la velocità quando la domanda di acqua è bassa, con conseguente risparmio energetico.
Usura ridotta
Poiché il controller PID può mantenere una condizione operativa stabile, riduce la sollecitazione meccanica sul motore e sull'apparecchiatura collegata. Ciò porta a una minore usura, durata delle attrezzature più lunghe e minori costi di manutenzione.
I nostri prodotti VFD con controllo PID
Nella nostra azienda offriamo una vasta gamma di VFD con funzionalità di controllo PID avanzate. NostroController di azionamento di frequenzaè progettato per fornire un controllo preciso in varie applicazioni. Ha impostazioni in user - amichevoli che consentono una facile regolazione dei parametri PID.
Anche noi abbiamoVFD monofase monofase a 3 fasiProdotti adatti per applicazioni in cui è disponibile un alimentatore a fase singola ma è richiesto un motore a tre fasi. Questi VFD sono dotati di controllo PID per garantire un funzionamento stabile ed efficiente.
Per applicazioni più grandi, il nostro18.5KW VFDè un'ottima scelta. Può gestire motori ad alta potenza e fornire un eccellente controllo PID per velocità, pressione o regolazione della temperatura.
Conclusione
Il controllo PID è una funzione vitale in un VFD che offre numerosi vantaggi in termini di controllo del processo, risparmio energetico e longevità delle attrezzature. Sia che tu debba controllare la velocità di un motore, mantenere una pressione costante o regolare la temperatura, un VFD con controllo PID può fornire la soluzione.
Se sei interessato ai nostri prodotti VFD con controllo PID o hai domande su come possono essere utilizzati nella tua applicazione, ci piacerebbe avere tue notizie. Contattaci per iniziare una discussione sui tuoi requisiti specifici ed esplorare come i nostri prodotti possono soddisfare le tue esigenze.
Riferimenti
- Ogata, Katsuhiko. "Ingegneria di controllo moderna." Prentice Hall, 2010.
- Dorf, Richard C. e Robert H. Bishop. "Moderni sistemi di controllo." Pearson, 2017.