變頻器用pid 控制儀的制作方法
【專利摘要】本申請公開一種變頻器用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；報警單元，其與所述輸入單元、獲取單元相連接；所述報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進行報警動作；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?zhí)峁┑淖冾l器用PID控制儀，在使用變頻器時不需要單獨設計輔助電路或添加PLC模塊即可滿足實際生產(chǎn)的報警需要。
【專利說明】變頻器用PID控制儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及自動化控制領(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)過程中，對于生產(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控制原理對整個控制系統(tǒng)進行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實際值(也稱為反饋值)與工藝要求的預定值(也稱為目標值)一致。不同的控制規(guī)律適用于不同的生產(chǎn)過程，必須合理選擇相應的控制規(guī)律，否則PID控制器將達不到預期的控制效果。
[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Kp、Ki和Kd三個參數(shù)的設定。PID控制器主要適用于基本線性和動態(tài)特性不隨時間變化的系統(tǒng)。
[0004]現(xiàn)有的變頻器PID控制過程一般是采用PID控制器來控制的，在整個變頻器系統(tǒng)進行工作之前，由于實際生產(chǎn)常常需要報警的需求，即當被控變量無論是輸入值還是反饋值超過該變量的合理范圍后需要啟動系統(tǒng)保護機制，進而保護PID控制器、變頻器等系統(tǒng)設備不被損壞?；谏鲜鰧嶋H生產(chǎn)需要，在變頻器使用PID控制器時還需要單獨設計輔助電路或添加PLC模塊，以滿足實際生產(chǎn)的報警需要，導致整個變頻器系統(tǒng)安裝復雜，不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的需要。
實用新型內(nèi)容
[0005]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請?zhí)峁┮环N變頻器用PID控制儀，以在使用變頻器時不需要單獨設計輔助電路或添加PLC模塊即可滿足實際生產(chǎn)的報警需要。
[0006]本申請?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]報警單元，其與所述輸入單元、獲取單元相連接；所述報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進行報警動作；
[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，所述報警單元包括報警燈。
[0012]優(yōu)選的，所述報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警單元之間還設有介入繼電器，所述介入繼電器能夠控制所述報警單元的介入時間。
[0014]優(yōu)選的，所述報警單元包括上限報警模塊和下限報警模塊，所述上限報警模塊包括上限報警燈，所述下限報警模塊包括下限報警燈，所述上限報警模塊與所述下限報警模塊均與所述斷電模塊相連接。
[0015]優(yōu)選的，所述上限報警模塊還包括上限繼電器，所述下限報警模塊還包括下限繼電器；所述上限繼電器與所述上限報警燈串接，所述下限報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間繼電器，所述介入繼電器的延時時間為O至60秒。
[0017]優(yōu)選的，所述獲取單元還包括設備狀態(tài)獲取單元，所述設備狀態(tài)獲取單元用于被控對象相連接以輸入被控對象的工作狀態(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、設備狀態(tài)獲取單元、報警單元均連接，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，可以看出本申請所提供的變頻器用PID控制儀將報警單元與輸入單元、獲取單元有機結(jié)合到一起，進而使用時將所述變頻器用PID控制儀與變頻器直接連接即可，變頻器進通過PID調(diào)節(jié)單元輸出的PID參數(shù)執(zhí)行即可，所以本申請所提供的變頻器用PID控制儀在使用變頻器時不需要單獨設計輔助電路或添加PLC模塊即可滿足實際生產(chǎn)的報警需要。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本申請一種實施方式所提供的變頻器用PID控制儀模塊示意圖；
[0023]圖2是本申請一個實施例所提供的報警單元模塊示意圖；
[0024]圖3是本申請一種實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中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本實用新型保護的范圍。
[0026]請參考圖1，本申請一種實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；報警單元3，其與所述輸入單元1、獲取單元2相連接；所述報警單元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進行報警動作；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]請參考圖3，使用時，將所述變頻器用PID控制儀連接變頻器后，將變頻器與被控對象6(被控設備)連接即可進行工作。工作時，由人工或其他控制設備由所述輸入單元I輸入被控變量的目標值、上限值和下限值，開啟變頻器即可進行工作。在變頻器工作過程中，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，則所述報警單元3進行報警動作，以提醒工作人員整個變頻器系統(tǒng)工作異常，進而及時處理。
[0028]綜上所述，可以看出本實施方式所提供的變頻器用PID控制儀將報警單元3與輸入單元1、獲取單元2有機結(jié)合到一起，進而使用時將所述變頻器用PID控制儀與變頻器直接連接即可，變頻器進通過PID調(diào)節(jié)單元4輸出的PID參數(shù)執(zhí)行即可，所以本實施方式所提供的變頻器用PID控制儀在使用變頻器時不需要單獨設計輔助電路或添加PLC模塊即可滿足實際生產(chǎn)的報警需要。
[0029]所述輸入單元I用于輸入被控變量的目標值、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)行機構(gòu)為被控設備(被控對象6)，被控對象6 —般為電機、加熱器等裝置，當然，本實施方式所提供的變頻器用PID控制儀均可應用。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連接計算機，由計算機控制人員遠程輸入?；蛘?，所述輸入單元I也可以為無線傳輸，傳輸協(xié)議可以采用ZIGBEE無線通訊協(xié)議等等。當然，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定按鈕、上調(diào)按鈕、下調(diào)按鈕等，當然，所述輸入單元I的實現(xiàn)方式還有很多種，本申請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控制儀幾對接線端子，所述接線端子可以連接被控設備，以獲取被控變量的實際值，即所述反饋值。當然，所述獲取單元2的所述接線端子中也可以連接顯示設備，以將該反饋值顯示出來。較佳的，所述接線端子中的可以有三個端子為連接電源的端頭；部分端子可以連接其他單元，進而為其他單元提供反饋值。
[0031 ] 在一個較佳的實施例中，所述獲取單元2還包括設備狀態(tài)獲取單元，所述設備狀態(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)。通過所述設備狀態(tài)獲取單元，可以有效得知被控設備是否啟動。所述設備狀態(tài)獲取單元的連接處可以為所述接線端子的一組，通過該組接線端子與被控設備連接即可。由于設備狀態(tài)輸入信號僅為運行和停止兩種，所以，采用O和I即可傳遞設備運行狀態(tài)。
[0032]所述報警單元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，也可以各個單元之間通過無線傳輸?shù)鹊?。所述報警單?能夠在所述反饋值大于等于上限值或小于等于下限值時進行報警動作。所述報警動作可以為多種，比如響鈴、亮燈或斷開電源連接等等。較佳的，所述報警單元3包括報警燈，所述報警燈在所述反饋值大于等于上限值或小于等于下限值時進行開啟，開啟后所述報警燈可以常亮也可以閃爍。在工作人員到達現(xiàn)場后可以人工關(guān)閉，當然也可以在設備正常運行后自行停止報警行為。
[0033]以圖3所示為例，所述報警單元3還包括斷電模塊35，所述斷電模塊35能夠斷開變頻器的電源。由于考慮到變頻器通常應用至電機供電，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行供電，所以所述斷電模塊35將變頻器斷電即可使得整個系統(tǒng)停止運行，進而可以有效防止安全事故的擴大，保護設備的安全運行。
[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，在一個較佳的實施例中，所述報警單元3可以包括上限報警模塊301和下限報警模塊302，所述上限報警模塊301包括上限報警燈32，所述下限報警模塊302包括下限報警燈34，所述上限報警模塊301與所述下限報警模塊302均與所述斷電模塊35相連接。通過此種設置，可以對于不同的報警情況進行分別報警，例如:在控制水溫時，目標溫度為40度，上限值為60度，下限值為30度。當反饋值超過60度時，則啟動上限報警燈32發(fā)出過熱預警，當反饋值低于30度時，則啟動下限報警燈34發(fā)出過冷預警。當然上限報警燈32與下限報警燈34的顏色可以加以區(qū)分，或閃爍模式不同。
[0035]進一步的，如圖3所示，所述上限報警模塊301還可以包括上限繼電器31，所述下限報警模塊302還可以包括下限繼電器33 ;所述上限繼電器31與所述上限報警燈32串接，所述下限報警燈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均可以為時間繼電器。此種設置，是在發(fā)明人考慮到在實際使用中通常會有突發(fā)信號進行干擾報警裝置，進而發(fā)生誤報警。比如:被控變量為電壓時，由于電壓的不穩(wěn)定性，有時會突然出現(xiàn)超過上限值的瞬發(fā)的高壓，通常情況下，所述瞬發(fā)的高壓由于時間極短并不影響設備的正常運行，所以在此種情況下進行報警顯然會影響設備的正常運行，所以需要設置所述上限繼電器31與所述下限繼電器33通過對該瞬發(fā)信號進行延時判斷。比如所述上限繼電器31與所述下限繼電器33的延時時間為0.5秒，若所述瞬發(fā)信號的持續(xù)時間超過0.5秒，則所述上限繼電器31與所述下限繼電器33啟動后續(xù)電路，開始報警動作。
[0036]考慮到在設備啟動過程中，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，進而發(fā)生誤報警的問題，該問題在設備進行水溫調(diào)控、加熱調(diào)控等工作時尤為常見?；谠擖c考慮，在所述輸入單元1、所述獲取單元2與所述報警單元3之間可以設有介入繼電器5，所述介入繼電器5能夠控制所述報警單元3的介入時間。比如，在進行水溫調(diào)節(jié)時，目標溫度為40度，在加熱設備、變頻器、變頻器用PID控制儀開啟后，水溫需要由常溫升至目標溫度的下限值，在水溫高于下限值后所述介入繼電器5開啟，使得所述報警單元3開始介入。進一步的，所述介入繼電器5與所述延時繼電器為時間繼電器，所述介入繼電器5的延時時間為O至60秒，所述延時時間可以根據(jù)實際情況進行設置。
[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進行運算，將PID參數(shù)交給變頻器進行執(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可以通過設置控制按鈕進行人工調(diào)控至所需的參數(shù)。
[0038]在一個較佳的實施例中，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、設備狀態(tài)獲取單元、報警單元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:被控變量的目標值、上限值、下限值、反饋值，設備運行狀態(tài)，當前PID參數(shù)，報警單元3是否介入等。
[0039]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征及本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入本實用新型要求保護的范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【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； 報警單元，其與所述輸入單元、獲取單元相連接；所述報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進行報警動作； 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:所述報警單元包括報警燈。
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警單元之間還設有介入繼電器，所述介入繼電器能夠控制所述報警單元的介入時間。
5.如權(quán)利要求4所述的變頻器用PID控制儀，其特征在于:所述報警單元包括上限報警模塊和下限報警模塊，所述上限報警模塊包括上限報警燈，所述下限報警模塊包括下限報警燈，所述上限報警模塊與所述下限報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:所述上限報警模塊還包括上限繼電器，所述下限報警模塊還包括下限繼電器；所述上限繼電器與所述上限報警燈串接，所述下限報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間繼電器，所述介入繼電器的延時時間為O至60秒。
8.如權(quán)利要求1至7任意一項所述的變頻器用PID控制儀，其特征在于:所述獲取單元還包括設備狀態(tài)獲取單元，所述設備狀態(tài)獲取單元用于被控對象相連接以輸入被控對象的工作狀態(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、設備狀態(tài)獲取單元、報警單元均連接，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】G05B11/42GK204256388SQ201420696394
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】管會寧, 宋洪軍, 王洪雨, 高偉, 郝國亮, 劉雪超, 祁輝 申請人:中國石油天然氣股份有限公司