變頻器用pid 控制儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)一種變頻器用PID控制儀，所述變頻器用PID控制儀包括：輸入單元，其用于輸入被控變量的目標(biāo)值、上限值和下限值；獲取單元，其能夠獲取被控變量的反饋值；報(bào)警單元，其與所述輸入單元、獲取單元相連接；所述報(bào)警單元能夠在所述反饋值大于等于上限值或小于等于下限值時(shí)進(jìn)行報(bào)警動(dòng)作；PID調(diào)節(jié)單元，其與所述輸入單元、所述獲取單元相連接，所述PID調(diào)節(jié)單元能夠根據(jù)所述反饋值調(diào)節(jié)變頻器的PID參數(shù)。本申請(qǐng)?zhí)峁┑淖冾l器用PID控制儀，在使用變頻器時(shí)不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)輔助電路或添加PLC模塊即可滿足實(shí)際生產(chǎn)的報(bào)警需要。
【專(zhuān)利說(shuō)明】變頻器用PID控制儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種變頻器用PID控制儀。

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于生產(chǎn)裝置的溫度、壓力、流量、液位等工藝變量常常要求維持在一定的數(shù)值上，或按一定的規(guī)律變化，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。PID控制器是根據(jù)PID控制原理對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實(shí)際值(也稱為反饋值)與工藝要求的預(yù)定值(也稱為目標(biāo)值)一致。不同的控制規(guī)律適用于不同的生產(chǎn)過(guò)程，必須合理選擇相應(yīng)的控制規(guī)律，否則PID控制器將達(dá)不到預(yù)期的控制效果。
[0003]PID 控制器(Proport1n Integrat1n Differentiat1n.比例-積分-微分控制器)，由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。通過(guò)Kp、Ki和Kd三個(gè)參數(shù)的設(shè)定。PID控制器主要適用于基本線性和動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)。
[0004]現(xiàn)有的變頻器PID控制過(guò)程一般是采用PID控制器來(lái)控制的，在整個(gè)變頻器系統(tǒng)進(jìn)行工作之前，由于實(shí)際生產(chǎn)常常需要報(bào)警的需求，即當(dāng)被控變量無(wú)論是輸入值還是反饋值超過(guò)該變量的合理范圍后需要啟動(dòng)系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制，進(jìn)而保護(hù)PID控制器、變頻器等系統(tǒng)設(shè)備不被損壞?；谏鲜鰧?shí)際生產(chǎn)需要，在變頻器使用PID控制器時(shí)還需要單獨(dú)設(shè)計(jì)輔助電路或添加PLC模塊，以滿足實(shí)際生產(chǎn)的報(bào)警需要，導(dǎo)致整個(gè)變頻器系統(tǒng)安裝復(fù)雜，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的需要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N變頻器用PID控制儀，以在使用變頻器時(shí)不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)輔助電路或添加PLC模塊即可滿足實(shí)際生產(chǎn)的報(bào)警需要。
[0006]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N變頻器用PID控制儀，其特征在于，包括:
[0007]輸入單元，其用于輸入被控變量的目標(biāo)值、上限值和下限值；
[0008]獲取單元，其能夠獲取被控變量的反饋值；
[0009]報(bào)警單元，其與所述輸入單元、獲取單元相連接；所述報(bào)警單元能夠在所述反饋值大于等于上限值或小于等于下限值時(shí)進(jìn)行報(bào)警動(dòng)作；
[0010]PID調(diào)節(jié)單元，其與所述輸入單元、所述獲取單元相連接，所述PID調(diào)節(jié)單元能夠根據(jù)所述反饋值調(diào)節(jié)變頻器的PID參數(shù)。
[0011]優(yōu)選的，所述報(bào)警單元包括報(bào)警燈。
[0012]優(yōu)選的，所述報(bào)警單元還包括斷電模塊，所述斷電模塊能夠切斷變頻器的電源。
[0013]優(yōu)選的，所述輸入單元、所述獲取單元與所述報(bào)警單元之間還設(shè)有介入繼電器，所述介入繼電器能夠控制所述報(bào)警單元的介入時(shí)間。
[0014]優(yōu)選的，所述報(bào)警單元包括上限報(bào)警模塊和下限報(bào)警模塊，所述上限報(bào)警模塊包括上限報(bào)警燈，所述下限報(bào)警模塊包括下限報(bào)警燈，所述上限報(bào)警模塊與所述下限報(bào)警模塊均與所述斷電模塊相連接。
[0015]優(yōu)選的，所述上限報(bào)警模塊還包括上限繼電器，所述下限報(bào)警模塊還包括下限繼電器；所述上限繼電器與所述上限報(bào)警燈串接，所述下限報(bào)警燈與所述下限繼電器串接。
[0016]優(yōu)選的，所述介入繼電器與所述上限繼電器、所述下限繼電器為時(shí)間繼電器，所述介入繼電器的延時(shí)時(shí)間為O至60秒。
[0017]優(yōu)選的，所述獲取單元還包括設(shè)備狀態(tài)獲取單元，所述設(shè)備狀態(tài)獲取單元用于被控對(duì)象相連接以輸入被控對(duì)象的工作狀態(tài)。
[0018]優(yōu)選的，所述變頻器用PID控制儀還包括顯示單元，所述顯示單元與所述輸入單元、獲取單元、PID調(diào)節(jié)單元、設(shè)備狀態(tài)獲取單元、報(bào)警單元均連接，其用于顯示所述變頻器用PID控制儀的工作狀態(tài)信息。
[0019]本申請(qǐng)還提供一種變頻器，所述變頻器包括如上所述的變頻器用PID控制儀。
[0020]綜上所述，可以看出本申請(qǐng)所提供的變頻器用PID控制儀將報(bào)警單元與輸入單元、獲取單元有機(jī)結(jié)合到一起，進(jìn)而使用時(shí)將所述變頻器用PID控制儀與變頻器直接連接即可，變頻器進(jìn)通過(guò)PID調(diào)節(jié)單元輸出的PID參數(shù)執(zhí)行即可，所以本申請(qǐng)所提供的變頻器用PID控制儀在使用變頻器時(shí)不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)輔助電路或添加PLC模塊即可滿足實(shí)際生產(chǎn)的報(bào)警需要。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本申請(qǐng)一種實(shí)施方式所提供的變頻器用PID控制儀模塊示意圖；
[0023]圖2是本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例所提供的報(bào)警單元模塊示意圖；
[0024]圖3是本申請(qǐng)一種實(shí)施方式所提供的變頻器用PID控制儀控制原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0026]請(qǐng)參考圖1，本申請(qǐng)一種實(shí)施方式提供一種變頻器用PID控制儀，其特征在于，包括:輸入單元1，其用于輸入被控變量的目標(biāo)值、上限值和下限值；獲取單元2，其能夠獲取被控變量的反饋值；報(bào)警單元3，其與所述輸入單元1、獲取單元2相連接；所述報(bào)警單元3能夠在所述反饋值大于等于上限值或小于等于下限值時(shí)進(jìn)行報(bào)警動(dòng)作；PID調(diào)節(jié)單元4，其與所述輸入單元1、所述獲取單元2相連接，所述PID調(diào)節(jié)單元4能夠根據(jù)所述反饋值調(diào)節(jié)變頻器的PID參數(shù)。
[0027]請(qǐng)參考圖3，使用時(shí)，將所述變頻器用PID控制儀連接變頻器后，將變頻器與被控對(duì)象6(被控設(shè)備)連接即可進(jìn)行工作。工作時(shí)，由人工或其他控制設(shè)備由所述輸入單元I輸入被控變量的目標(biāo)值、上限值和下限值，開(kāi)啟變頻器即可進(jìn)行工作。在變頻器工作過(guò)程中，若所述獲取單元2獲得的被控變量的所述反饋值在所述上限值以上或所述下限值以下，則所述報(bào)警單元3進(jìn)行報(bào)警動(dòng)作，以提醒工作人員整個(gè)變頻器系統(tǒng)工作異常，進(jìn)而及時(shí)處理。
[0028]綜上所述，可以看出本實(shí)施方式所提供的變頻器用PID控制儀將報(bào)警單元3與輸入單元1、獲取單元2有機(jī)結(jié)合到一起，進(jìn)而使用時(shí)將所述變頻器用PID控制儀與變頻器直接連接即可，變頻器進(jìn)通過(guò)PID調(diào)節(jié)單元4輸出的PID參數(shù)執(zhí)行即可，所以本實(shí)施方式所提供的變頻器用PID控制儀在使用變頻器時(shí)不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)輔助電路或添加PLC模塊即可滿足實(shí)際生產(chǎn)的報(bào)警需要。
[0029]所述輸入單元I用于輸入被控變量的目標(biāo)值、上限值和下限值。所述被控變量可以是壓力、溫度、流量、液位等任意信息，被控變量的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為被控設(shè)備(被控對(duì)象6)，被控對(duì)象6 —般為電機(jī)、加熱器等裝置，當(dāng)然，本實(shí)施方式所提供的變頻器用PID控制儀均可應(yīng)用。所述輸入單元I可以為多組接線端子構(gòu)成，所述接線端子可以通過(guò)連接計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)控制人員遠(yuǎn)程輸入?；蛘?，所述輸入單元I也可以為無(wú)線傳輸，傳輸協(xié)議可以采用ZIGBEE無(wú)線通訊協(xié)議等等。當(dāng)然，所述輸入單元I還可以直接為儀表上功能按鈕的形式，所述功能按鈕可以包括設(shè)定按鈕、上調(diào)按鈕、下調(diào)按鈕等，當(dāng)然，所述輸入單元I的實(shí)現(xiàn)方式還有很多種，本申請(qǐng)并不上述幾種方式為限。
[0030]所述獲取單元2能夠獲取被控變量的反饋值。所述獲取單元2可以為所述變頻器用PID控制儀幾對(duì)接線端子，所述接線端子可以連接被控設(shè)備，以獲取被控變量的實(shí)際值，即所述反饋值。當(dāng)然，所述獲取單元2的所述接線端子中也可以連接顯示設(shè)備，以將該反饋值顯示出來(lái)。較佳的，所述接線端子中的可以有三個(gè)端子為連接電源的端頭；部分端子可以連接其他單元，進(jìn)而為其他單元提供反饋值。
[0031 ] 在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，所述獲取單元2還包括設(shè)備狀態(tài)獲取單元，所述設(shè)備狀態(tài)獲取單元用于變頻器相連接以輸入變頻器的工作狀態(tài)。通過(guò)所述設(shè)備狀態(tài)獲取單元，可以有效得知被控設(shè)備是否啟動(dòng)。所述設(shè)備狀態(tài)獲取單元的連接處可以為所述接線端子的一組，通過(guò)該組接線端子與被控設(shè)備連接即可。由于設(shè)備狀態(tài)輸入信號(hào)僅為運(yùn)行和停止兩種，所以，采用O和I即可傳遞設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。
[0032]所述報(bào)警單元3與所述輸入單元1、獲取單元2相連接，連接方式可以為線路連接，也可以各個(gè)單元之間通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)鹊取Ｋ鰣?bào)警單元3能夠在所述反饋值大于等于上限值或小于等于下限值時(shí)進(jìn)行報(bào)警動(dòng)作。所述報(bào)警動(dòng)作可以為多種，比如響鈴、亮燈或斷開(kāi)電源連接等等。較佳的，所述報(bào)警單元3包括報(bào)警燈，所述報(bào)警燈在所述反饋值大于等于上限值或小于等于下限值時(shí)進(jìn)行開(kāi)啟，開(kāi)啟后所述報(bào)警燈可以常亮也可以閃爍。在工作人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后可以人工關(guān)閉，當(dāng)然也可以在設(shè)備正常運(yùn)行后自行停止報(bào)警行為。
[0033]以圖3所示為例，所述報(bào)警單元3還包括斷電模塊35，所述斷電模塊35能夠斷開(kāi)變頻器的電源。由于考慮到變頻器通常應(yīng)用至電機(jī)供電，并且變頻器用PID控制儀通常安裝在變頻器中并由變頻器進(jìn)行供電，所以所述斷電模塊35將變頻器斷電即可使得整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行，進(jìn)而可以有效防止安全事故的擴(kuò)大，保護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)行。
[0034]參考圖2以及圖3，考慮到被控變量具有上限值和下限值，在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，所述報(bào)警單元3可以包括上限報(bào)警模塊301和下限報(bào)警模塊302，所述上限報(bào)警模塊301包括上限報(bào)警燈32，所述下限報(bào)警模塊302包括下限報(bào)警燈34，所述上限報(bào)警模塊301與所述下限報(bào)警模塊302均與所述斷電模塊35相連接。通過(guò)此種設(shè)置，可以對(duì)于不同的報(bào)警情況進(jìn)行分別報(bào)警，例如:在控制水溫時(shí)，目標(biāo)溫度為40度，上限值為60度，下限值為30度。當(dāng)反饋值超過(guò)60度時(shí)，則啟動(dòng)上限報(bào)警燈32發(fā)出過(guò)熱預(yù)警，當(dāng)反饋值低于30度時(shí)，則啟動(dòng)下限報(bào)警燈34發(fā)出過(guò)冷預(yù)警。當(dāng)然上限報(bào)警燈32與下限報(bào)警燈34的顏色可以加以區(qū)分，或閃爍模式不同。
[0035]進(jìn)一步的，如圖3所示，所述上限報(bào)警模塊301還可以包括上限繼電器31，所述下限報(bào)警模塊302還可以包括下限繼電器33 ;所述上限繼電器31與所述上限報(bào)警燈32串接，所述下限報(bào)警燈34與所述下限繼電器33串接。所述上限繼電器31與所述下限繼電器33均可以為時(shí)間繼電器。此種設(shè)置，是在發(fā)明人考慮到在實(shí)際使用中通常會(huì)有突發(fā)信號(hào)進(jìn)行干擾報(bào)警裝置，進(jìn)而發(fā)生誤報(bào)警。比如:被控變量為電壓時(shí)，由于電壓的不穩(wěn)定性，有時(shí)會(huì)突然出現(xiàn)超過(guò)上限值的瞬發(fā)的高壓，通常情況下，所述瞬發(fā)的高壓由于時(shí)間極短并不影響設(shè)備的正常運(yùn)行，所以在此種情況下進(jìn)行報(bào)警顯然會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，所以需要設(shè)置所述上限繼電器31與所述下限繼電器33通過(guò)對(duì)該瞬發(fā)信號(hào)進(jìn)行延時(shí)判斷。比如所述上限繼電器31與所述下限繼電器33的延時(shí)時(shí)間為0.5秒，若所述瞬發(fā)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間超過(guò)0.5秒，則所述上限繼電器31與所述下限繼電器33啟動(dòng)后續(xù)電路，開(kāi)始報(bào)警動(dòng)作。
[0036]考慮到在設(shè)備啟動(dòng)過(guò)程中，具有較大概率出現(xiàn)所述獲取單元2所獲取的反饋值低于被控變量的下限值或高于上限值，進(jìn)而發(fā)生誤報(bào)警的問(wèn)題，該問(wèn)題在設(shè)備進(jìn)行水溫調(diào)控、加熱調(diào)控等工作時(shí)尤為常見(jiàn)?；谠擖c(diǎn)考慮，在所述輸入單元1、所述獲取單元2與所述報(bào)警單元3之間可以設(shè)有介入繼電器5，所述介入繼電器5能夠控制所述報(bào)警單元3的介入時(shí)間。比如，在進(jìn)行水溫調(diào)節(jié)時(shí)，目標(biāo)溫度為40度，在加熱設(shè)備、變頻器、變頻器用PID控制儀開(kāi)啟后，水溫需要由常溫升至目標(biāo)溫度的下限值，在水溫高于下限值后所述介入繼電器5開(kāi)啟，使得所述報(bào)警單元3開(kāi)始介入。進(jìn)一步的，所述介入繼電器5與所述延時(shí)繼電器為時(shí)間繼電器，所述介入繼電器5的延時(shí)時(shí)間為O至60秒，所述延時(shí)時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。
[0037]如圖3所示，所述PID調(diào)節(jié)單元4與所述輸入單元1、所述獲取單元2相連接，所述PID調(diào)節(jié)單元4能夠根據(jù)所述反饋值調(diào)節(jié)變頻器的PID參數(shù)。所述PID調(diào)節(jié)單元4進(jìn)行運(yùn)算，將PID參數(shù)交給變頻器進(jìn)行執(zhí)行。所述PID調(diào)節(jié)單元4可以包括比例模塊41、積分模塊42、微分模塊43以及比例輸出元件44。所述比例輸出元件44連接變頻器，其將所述比例模塊41、積分模塊42、微分模塊43計(jì)算得出的PID參數(shù)提供給變頻器。鑒于目前變頻器用PID控制儀通常為儀表結(jié)構(gòu)，所述PID調(diào)節(jié)單元4可以通過(guò)設(shè)置控制按鈕進(jìn)行人工調(diào)控至所需的參數(shù)。
[0038]在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，所述變頻器用PID控制儀還可以包括顯示單元，所述顯示單元與所述輸入單元1、獲取單元2、PID調(diào)節(jié)單元4、設(shè)備狀態(tài)獲取單元、報(bào)警單元3均連接，其用于顯示所述變頻器用PID控制儀的工作狀態(tài)信息。所述顯示單元可以為顯示屏，搭配上述的各種功能按鈕，可以直觀便捷的顯示并控制變頻器用PID控制儀。所述工作狀態(tài)信息可以包括以下信息之一或幾種:被控變量的目標(biāo)值、上限值、下限值、反饋值，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)前PID參數(shù)，報(bào)警單元3是否介入等。
[0039]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種變頻器用PID控制儀，其特征在于，包括: 輸入單元，其用于輸入被控變量的目標(biāo)值、上限值和下限值； 獲取單元，其能夠獲取被控變量的反饋值； 報(bào)警單元，其與所述輸入單元、獲取單元相連接；所述報(bào)警單元能夠在所述反饋值大于等于上限值或小于等于下限值時(shí)進(jìn)行報(bào)警動(dòng)作； PID調(diào)節(jié)單元，其與所述輸入單元、所述獲取單元相連接，所述PID調(diào)節(jié)單元能夠根據(jù)所述反饋值調(diào)節(jié)變頻器的PID參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的變頻器用PID控制儀，其特征在于:所述報(bào)警單元包括報(bào)警燈。
3.如權(quán)利要求2所述的變頻器用PID控制儀，其特征在于:所述報(bào)警單元還包括斷電模塊，所述斷電模塊能夠切斷變頻器的電源。
4.如權(quán)利要求3所述的變頻器用PID控制儀，其特征在于:所述輸入單元、所述獲取單元與所述報(bào)警單元之間還設(shè)有介入繼電器，所述介入繼電器能夠控制所述報(bào)警單元的介入時(shí)間。
5.如權(quán)利要求4所述的變頻器用PID控制儀，其特征在于:所述報(bào)警單元包括上限報(bào)警模塊和下限報(bào)警模塊，所述上限報(bào)警模塊包括上限報(bào)警燈，所述下限報(bào)警模塊包括下限報(bào)警燈，所述上限報(bào)警模塊與所述下限報(bào)警模塊均與所述斷電模塊相連接。
6.如權(quán)利要求5所述的變頻器用PID控制儀，其特征在于:所述上限報(bào)警模塊還包括上限繼電器，所述下限報(bào)警模塊還包括下限繼電器；所述上限繼電器與所述上限報(bào)警燈串接，所述下限報(bào)警燈與所述下限繼電器串接。
7.如權(quán)利要求6所述的變頻器用PID控制儀，其特征在于:所述介入繼電器與所述上限繼電器、所述下限繼電器為時(shí)間繼電器，所述介入繼電器的延時(shí)時(shí)間為O至60秒。
8.如權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的變頻器用PID控制儀，其特征在于:所述獲取單元還包括設(shè)備狀態(tài)獲取單元，所述設(shè)備狀態(tài)獲取單元用于被控對(duì)象相連接以輸入被控對(duì)象的工作狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求8所述的變頻器用PID控制儀，其特征在于:所述變頻器用PID控制儀還包括顯示單元，所述顯示單元與所述輸入單元、獲取單元、PID調(diào)節(jié)單元、設(shè)備狀態(tài)獲取單元、報(bào)警單元均連接，其用于顯示所述變頻器用PID控制儀的工作狀態(tài)信息。
【文檔編號(hào)】G05B11/42GK204256388SQ201420696394
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】管會(huì)寧, 宋洪軍, 王洪雨, 高偉, 郝國(guó)亮, 劉雪超, 祁輝 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司