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解决温度控制难题——一款前所未有的PID温度控制器

www.cechina.cn2024.05.24阅读 3112


  长期以来,温度控制一直是工业自动化控制中的难点。由于温度参数的滞后、时变和非线性,而且温控同时受到负荷变化、燃料波动、多区域温度等多种因素的影响,温度控制要做到精准、稳定可靠并不是一件容易的事。
  工业温度控制有着多种方法,其中常用的是PID控制。PID温度控制器作为其中的关键组件,其精确的温度控制功能在各个领域均发挥着重要作用。无论是化工、制药、食品加工等传统工业领域,还是半导体、新能源、环保、生物技术等新兴领域www.cechina.cn,PID温度控制器都发挥着不可或缺的作用。
  作为全球温控器的知名厂商,azbil(阿自倍尔)创新地推出了新一代数字显示温度控制调节器,不仅在48*48mm规格仪表上实现了5位显示,支持最快25ms的控制周期,可以通过高精度输入精度,实现被控过程变量(温度、流量、压力)的高精度控制控制工程网版权所有,而且内置了包括PID智能仿真、超调抑制调节、以及阿自倍尔自主研发的控制技术FF-Fitter,可以轻松解决温度控制的难题。

  01  PID仿真:离线PID整定及优化
  通常各厂家仪表都提供了自动获取PID参数的自整定功能,但是受装置结构特性(不允许温度大范围波动)及生产效率(自整定时间过长)限制等,无法使用自整定功能来获取PID参数,另外也存在自整定出来的PID参数控温效果不理想,无法达到工艺要求的情况。
  型号C1A数字显示调节器搭载了阿自倍尔专有的PID仿真技术,可以通过获取一段监控数据后,在离线状态下进行PID参数的自整定及优化,可以有效避免以上课题中所述的两个问题。不仅可以通过软件自动获取最佳PID图,也可以通过手动拖动滑块来进一步优化PID参数图,当得到最佳PID参数后,可以将参数下载至现场的型号C1A仪表中,此时现场装置的实际在线控制效果就可以接近或达到离线状态下的优化效果。

  02  SP.lag控制算法破解大滞后超调难题
  以真空炉为代表的大滞后装置,在工艺升温阶段,为了保护装置结构不被破坏,需要按照一定速率(斜率升温)控制温度到达目标工艺温度,但是从斜率到保持段时会发生温度超调现象www.cechina.cn,当超调量超过工艺允许精度时,需要等待温度稳定后开始工艺,而大滞后装置的降温速率通常较慢,等待时间会严重影响生产效率。
  型号C1A数字显示调节器搭载了阿自倍尔自主研发的控制算法SP.lag,在斜率升温时,可以在保证升温速率与要求一致的前提下,降低或避免温度到达保持段时的温度超调,改善控温品质,同时可以避免温度回到工艺要求精度范围的等待时间,从而提升生产效率。此功能不仅在斜率升温(升温速率可控)场合,在阶跃升温时,也可以起到抑制超调的作用,尤其针对具有一定真空度以及温度大滞后的工艺环境,可以达到良好的控温效果。

  03  FF-Fitter:实现更精准的温度控制
  在半导体干法刻蚀、匀胶固化、医药包装等装置及工艺过程中CONTROL ENGINEERING China版权所有,常会因生产工艺需求,出现固定时间频率及强度的干扰信号,例如包装过程的瞬间压合造成控稳点温度快速下降,需要尽可能的快速恢复干扰造成的温度波动,避免影响产品的品质,以及降低生产效率。

  型号C1A数字显示调节器搭载了阿自倍尔自主研发的控制算法FF-Fitter,是在PID控制的基础上,结合了前馈及增益控制的复合运算,针对各类具有固定频率恒定干扰的过程控制场合,可以有效改善控制品质,提升生产效率。控制概念如下图所示控制工程网版权所有,在启功能前,控制由PID主导,当启动FF-Fitter控制功能后,依次通过FF1(强制)、FF2(增益)、FF3等步骤结合PID实现复合运算控制,来降低干扰对被控变量的影响,从而减小温度超调、缩短温度稳定时间,有效提升生产效率。
  04  无需PLC编程即可实现双向数据通讯
  随着大数据以及物联网应用需求的快速增长,以及现场对连锁控制的要求和对温控仪表与PLC的通讯需求的日益加强,不同厂商间通讯协议差异带来的问题也越发凸显。这意味着每当需要更换PLC系统或温控仪表时,就不得不重新开发通讯程序,这一过程不仅加重了工作负担,而且可能引入运行上的风险,比如程序错误(BUG),从而对系统的可靠运行和安全性构成了潜在威胁。
  型号C1A数字显示调节器内置了众多主流PLC厂商的驱动协议,通过简单的参数设定(PLC品牌或协议的指定),再通过地址表的填写(地址映射),即可实现数据的双向通讯。由于通讯的建立由型号C1A独立实现,因此无需PLC侧编写通讯程序,可以有效降低PLC侧的程序复杂性。针对需要临时扩展温控仪表通讯的场合,可以大幅降低工作负荷,节约现场维护成本。

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