CN110905813A

CN110905813A - 变频器型压缩机的控制方法、装置、存储介质及设备

Info

Publication number: CN110905813A
Application number: CN201911213248.5A
Authority: CN
Inventors: 张越; 袁明哲; 吕诏凌; 李彪
Original assignee: SHANGHAI UNITED COMPRESSOR CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI UNITED COMPRESSOR CO Ltd
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-03-24

Abstract

本申请涉及一种变频器型压缩机的控制方法、装置、存储介质及设备，属于螺杆压缩机制造技术领域，本申请的控制方法包括，检测并获取压缩机的排气压力；实时计算排气压力与设定目标压力的偏离量，以及排气压力的变化速率；根据偏离量和变化速率动态调整PID控制单元的控制参数；基于PID控制单元实现对压缩机变频器的驱动控制。本申请的技术方案有助于压缩机产品控制性能的提高。

Description

变频器型压缩机的控制方法、装置、存储介质及设备

技术领域

本申请属于螺杆压缩机制造技术领域，具体涉及一种变频器型压缩机的控制方法、装置、存储介质及设备。

背景技术

目前，在压缩机整机生产领域，在变频型机器生产过程中，要面对多样性的电动机功率，以及多样性的变频器型号。因此在变频调节过程中，如果只是使用简单的PID控制，变频器很难及时跟踪用户气量变化，机器排气压力反应滞后，稳定性差，压力不稳定会降低客户满意度。且PID参数设置困难，使得调试人员在现场调试机器过程中，工作难度加大。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种变频器型压缩机的控制方法、装置、存储介质及设备，有助于压缩机产品的控制性能提高，便于产品的现场调试。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，

本申请提供一种变频器型压缩机的控制方法，该控制方法包括：

检测并获取压缩机的排气压力；

实时计算所述排气压力与设定目标压力的偏离量，以及所述排气压力的变化速率；

根据所述偏离量和变化速率动态调整PID控制单元的控制参数；

基于所述PID控制单元实现对压缩机变频器的驱动控制。

可选地，所述根据所述偏离量和变化速率动态调整PID控制单元的控制参数，包括，

确定所述偏离量以及所述变化速率所处的数值区间；

基于确定的数值区间从预设的修正参数表中选取控制参数的修正值；

根据所述修正值对PID控制单元的控制参数进行修正调整。

可选地，所述基于确定的数值区间从预设的修正参数表中选取控制参数的修正值，包括，

根据偏离量确定的数值区间从预设的修正参数表中选取比例系数的修正值。

可选地，所述基于确定的数值区间从预设的修正参数表中选取控制参数的修正值，还包括，

根据偏离量确定的数值区间和根据变化速率确定的数值区间，从预设的修正参数表中选取积分时间的修正值；或者，

根据偏离量确定的数值区间，从预设的修正参数表中选取积分时间的修正值。

可选地，所述修正参数表基于专家经验和/或试验数据编制确定。

可选地，所述控制方法通过PLC编程实现。

第二方面，

本申请提供一种变频器型压缩机的控制装置，该控制装置包括：

检测模块，用于检测并获取压缩机的排气压力；

计算模块，用于实时计算所述排气压力与设定目标压力的偏离量，以及所述排气压力的变化速率；

调整模块，用于根据所述偏离量和变化速率动态调整PID控制单元的控制参数；

驱动控制模块，用于基于所述PID控制单元实现对压缩机变频器的驱动控制。

可选地，所述调整模块，具体配置为，

确定所述偏离量以及所述变化速率所处的数值区间；

根据偏离量确定的数值区间从预设的修正参数表中选取比例系数的修正值；

根据偏离量确定的数值区间和根据变化速率确定的数值区间，从预设的修正参数表中选取积分时间的修正值，或者，

根据偏离量确定的数值区间从预设的修正参数表中选取积分时间的修正值；

根据所述比例系数的修正值及所述积分时间的修正值对PID控制单元的相应控制参数进行修正调整；

其中，所述修正参数表基于专家经验和/或试验数据编制确定。

第三方面，

本申请提供一种可读存储介质，其上存储有可执行程序，所述可执行程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

第四方面，

本申请提供一种设备，包括：

存储器，其上存储有可执行程序；

处理器，用于执行所述存储器中的所述可执行程序，以实现上述所述方法的步骤。

本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

通过采用控制参数可自动调整，进行自适应控制的PID控制方法，可使受控压缩机设备实际输出的排气压力调节时间短，调节精度高，稳定可靠，提高了系统控制性能。且由于采用自动调整PID参数，也降低了调试人员在现场调试设备的工作难度。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请一个实施例提供的变频器型压缩机的控制方法的流程示意图；

图2为本申请一个实施例提供的变频器型压缩机的控制方法中比例系数调整的PLC实现示意图；

图3为本申请一个实施例提供的变频器型压缩机的控制方法中积分时间调整的PLC实现示意图；

图4为本申请一个实施例提供的变频器型压缩机的控制装置的结构示意图；

图5为本申请一个实施例提供的设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

如背景技术所述，作为压缩机整机生产厂家，在变频型机器生产过程中，要面对多样性的电动机功率，以及多样性的变频器型号。因此在变频调节过程中，如果只是使用简单的PID控制，变频器很难及时跟踪用户气量变化，机器排气压力反应滞后，稳定性差，压力不稳定会降低客户满意度。并且这样的压缩机产品，在实际安装调试过程中，PID参数设置困难，使得调试人员在现场调试机器工作难度加大。

针对于此，本申请提出一种变频器型压缩机的控制方法，利用专业积累的数据和经验，预先计算出一个动态的比例值、动态的积分值等控制参数，基于这些参数配合普通的PID算法，来得出精确的输出，控制变频器的运行，以满足压缩机设备的控制需求。

如图1所示，为本申请提出的变频器型压缩机的控制方法的流程示意图，该控制方法包括：

步骤S110，检测并获取压缩机的排气压力；

步骤S120，实时计算排气压力与设定目标压力的偏离量，以及排气压力的变化速率；

步骤S130，根据偏离量和变化速率动态调整PID控制单元的控制参数；具体的，步骤S120中，包括，

确定偏离量△P以及变化速率dP/dT所处的数值区间；基于确定的数值区间从预设的修正参数表中选取控制参数的修正值；根据修正值对PID控制单元的控制参数进行修正调整。

之后继续进行步骤S140，基于动态调整后的PID控制单元实现对压缩机变频器的驱动控制。

本申请的技术方案中，通过采用控制参数可自动调整，进行自适应控制的PID控制方法，可使受控压缩机设备实际输出的排气压力调节时间短，调节精度高，稳定可靠，提高了系统控制性能。且由于采用自动调整PID参数，也降低了调试人员在现场调试设备的工作难度。

为便于理解本申请的技术方案，下面以另一实施例对本申请的技术方案进行介绍说明。

该实施例中，基于PLC控制器，通过PLC编程来实现控制方法，例如采用汇川PLC来实现该控制方法。

首先，通过压力传感器来检测压缩机的排气压力，利用PLC的AD模块进行模数转换，以获取排气压力对应的数字量值。

这里需要说明的，目前相关产品中使用的PLC，常规使用的压力数值范围为0～160，精度只有0.1bar，也就是说，采集到数值每变化1，表示压力变化了0.1bar。采用这样的压力数据值划分，细化程度不足的，不利于后续的动态调整。因此，在该实施例的技术方案中，我们把压力数据还原为PLC的原始输入数据，将0～160还原为0～10000的数据，按这个比例，数据每变化63，压力变化量为0.1bar。这样我们原先不能细分的区域，也可以按需要分出来了。

之后，实时计算检测得到的排气压力与设定目标压力的偏离量△P，以及排气压力的变化速率dP/dT，这里涉及的计算实现方法在相关公开文档(如相关PLC开发文档)中可查询，这里就不进行详述了。

再之后，就是基于偏离量△P以及变化速率dP/dT进行控制参数调整了。

这里需要说明的，本申请中的排气压力与目标压力的偏离量△P，用于修正调整PID的比例系数，如前文所述，基于该实施例中数据处理方法，我们可细分出一系列有效的偏离量范围(数值区间)，在某一偏离量△P处于某一数值区间时，我们要给出相应的PID比例系数Kp，以达到迅速调整偏离，使偏离绝对值以最大速度减小，同时避免超调的目的。

具体的，该实施例中，为实现比例系数Kp的修正调整，首先确定偏离量△P所处的数值区间，之后根据偏离量确定的数值区间从预设的修正参数表中选取比例系数的修正值，最后根据比例系数的修正值对PID控制单元的比例控制参数进行修正更新。

图2所示，为该实施例中，比例系数调整的PLC实现示意图。如图2所示，D170寄存器中存储的为计算得到的偏离量△P对应的数值，偏离量范围的数值区间包括，(50，75]、(75，100]、(100，150]、(150，200]、(200，300]、(300，500]，D904寄存器中为当前比例系数Kp-主，D171寄存器用于存储修正后的比例系数Kp。

举例而言，△P对应的数值处于数值区间(300，500]时，对应的比例系数的修正值为300，基于该修正值对PID控制单元的比例系数进行修正调整，也即将D904中的值乘以300后，将结果放入D171中，处于其他数值区间的情况类似，这里就不进行赘述了。

容易理解的，上述数值区间与修正参数的对应关系实质是一种修正参数表，本实施例中，该修正参数表基于专家经验和/或试验数据编制确定。举例而言，该修正参数表基于在不同品牌的变频器，不同功率的变频器上进行调试实验，积累的数据来确定。

本实施例中还包括针对积分时间控制参数的调整修正，主要是基于变化速率dP/dT来进行积分时间调整。变化速率dP/dT，反映了排气压力脱离或靠近目标压力的变化趋势，dP/dT大时(变化较大)，就必须减低速度，加大积分时间，dP/dT小时(变化较慢)，就必须提升速度，减少积分时间。当排气压力靠近目标压力(如接近目标压力-0.04bar)时，积分时间不再改变。类似的，本申请的技术方案中，也对不同情况下排气压力的变化速率dP/dT，划分了不同的范围(数值范围)。

具体的，该实施例中，为实现积分时间Ti的修正调整，首先确定偏离量△P所处的数值区间、以及变化速率dP/dT所处的数值区间，之后根据偏离量△P确定的数值区间和根据变化速率dP/dT确定的数值区间，从预设的修正参数表中选取积分时间的修正值，或者根据偏离量确定的数值区间从预设的修正参数表中选取积分时间的修正值，最后根据积分时间的修正值对PID控制单元的积分时间参数进行修正调整。

图3所示，为该实施例中，积分时间调整的PLC实现示意图。

如图3所示，D178寄存器中存储的为计算得到的变化速率dP/dT对应的数值，针对变化速率范围的数值区间包括，(40，∞)、(-∞，-40)、[-40，40]、[-30，30]、[-20，20]、[-10，10]、{0}。而D486寄存器中存储的为检测得到的排气压力对应的数值，D494寄存器存储的为目标压力对应数值减25后的值，D492寄存器存储的为目标压力对应数值加25后的值，图3中所示的梯形图程序所涉及的针对偏离量△P(检测值-目标值)的数值区间实质分别是，(-∞，-25]、(25，∞)、(-25，25]。D906寄存器中为当前积分时间Ti-主，D173寄存器用于存储修正后的积分时间。

举例而言，△P的值处于数值区间(-∞，-25]，同时变化速率dP/dT的值处于数值区间(40，∞)或处于数值区间(-∞，-40)时，对应的积分时间修正值为10，基于该修正值对PID控制单元的积分时间进行修正调整，也即将D906中的值乘以10后，将结果放入D173中，图3中3-11行情况类似，不进行赘述了。

或者，

如图3中最后一行所示，△P的值处于数值区间(-25，25]时，对应的积分时间修正值为1，基于该修正值对PID控制单元的积分时间进行修正调整，也即将D906中的值乘以1后，将结果放入D173中，图3中倒数第二行的情况类似，这里同样不进行赘述了。

容易理解的，同样的上述进行积分时间修正过程中，数值区间与修正参数的对应关系实质也是一种修正参数表，该修正参数表同样基于专家经验和/或试验数据确定。

最后，就是基于动态调整后的PID控制单元实现对压缩机变频器的驱动控制了，该步骤实现与现有技术相同，这里不进行详述。

将该实施例中基于PLC实现的控制方法应用到实际制造生产出的压缩机设备上，效果很好，调试人员在机器调试时，基本无需要再设定PID参数，就能使得排气压力输出稳定性良好。效果鉴定实验中，系统稳定后，测量的压力值记录曲线在给定值附近上下波动，实际运行控制效果与我们的期望基本一致。实际压力接近目标压力的过程不超过20秒，系统调节时间短，调节精度高，稳定可靠。

图4为本申请一个实施例提供的变频器型压缩机的控制装置的结构示意图。如图4所示，该控制装置400包括，

检测模块401，用于检测并获取压缩机的排气压力；

计算模块402，用于实时计算排气压力与设定目标压力的偏离量，以及排气压力的变化速率；

调整模块403，用于根据偏离量和变化速率动态调整PID控制单元的控制参数；

驱动控制模块404，用于基于所述PID控制单元实现对压缩机变频器的驱动控制。

具体的，调整模块403，配置为，

确定偏离量以及变化速率所处的数值区间；

根据比例系数的修正值及积分时间的修正值对PID控制单元的相应控制参数进行修正调整；

其中，修正参数表基于专家经验和/或试验数据编制确定。

在一个实施例中，本申请提供还一种可读存储介质，其上存储有可执行程序，可执行程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

关于上述实施例中的可读存储介质，其存储的执行程序执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图5为本申请一个实施例提供的设备(如螺杆压缩机设备)的结构示意图，如图5所示，该设备500包括：

存储器501，其上存储有可执行程序；

处理器502，用于执行存储器501中的可执行程序，以实现上述方法的步骤。

关于上述实施例中的设备500，其处理器502执行存储器501中的程序的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种变频器型压缩机的控制方法，其特征在于，包括：

检测并获取压缩机的排气压力；

基于所述PID控制单元实现对压缩机变频器的驱动控制。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述偏离量和变化速率动态调整PID控制单元的控制参数，包括，

确定所述偏离量以及所述变化速率所处的数值区间；

根据所述修正值对PID控制单元的控制参数进行修正调整。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述基于确定的数值区间从预设的修正参数表中选取控制参数的修正值，包括，

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述基于确定的数值区间从预设的修正参数表中选取控制参数的修正值，还包括，

根据偏离量确定的数值区间从预设的修正参数表中选取积分时间的修正值。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述修正参数表基于专家经验和/或试验数据编制确定。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法通过PLC编程实现。

7.一种变频器型压缩机的控制装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测并获取压缩机的排气压力；

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述调整模块，具体配置为，

确定所述偏离量以及所述变化速率所处的数值区间；

9.一种可读存储介质，其上存储有可执行程序，其特征在于，所述可执行程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。

10.一种设备，其特征在于，包括：

存储器，其上存储有可执行程序；

处理器，用于执行所述存储器中的所述可执行程序，以实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。