高质量温度控制必须建立在充分了解控制对象特性的基础上
网络整理 2022-11-23

是以温度作为被控制量的负反馈控制系统,常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化,在工业生产过程中比较常见。在本文阐述高质量温度控制必须建立在充分了解控制对象特性的基础上的原因,对实现高精度高稳定性的温度控制有很好的借鉴作用。

温度控制系统基本结构
温度控制系统通常由控制对象、温度传感器、温控器和执行器四个部分组成(如图1所示)。在温度控制系统中控制对象可以是一个具体的装置,也可以是一个过程,它的温度是被控制量,控温终结果就是保持控制对象的温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。

温度控制系统基本结构 
初次接触一个温度控制对象,这个温度控制该怎么做?工程师和你分享这当中的诀窍:高质量温度控制必须建立在充分了解控制对象特性基础上!

温度控制对象热特性主要包含热容量、静特性、动特性和干扰等方面的信息,下面分别说说:

①热容量。热容量表示加热的难易程度,和炉容积的大小有关。
②静特性。静特性表示加热的能力,取决于加热器容量的大小。
③动特性。动特性表示加热初期的上升特性(过渡响应),与加热器容量、炉的容量大小有复杂的关系。
④干扰。干扰指导致温度变化的原因。比如恒温槽的门的开关等会导致干扰。

笔者以某焊料化工有限公司熔锡中频炉温度控制为例,讲讲对温度控制对象特性的了解有多重要。某焊料化工有限公司采购来电话订购温控器,温控器的技术要求为96×96mm外形,PID调节器,控制输出为4-20mA,AC220V供电,输入信号为K分度号,按照用户技术参数单回路温控器选型为YR-RJD905AM-N/X3/N-I2-L5-N-T。但用户使用该型号温控器在更换原进口设备上损坏仪表后温度控制品质完全达不到客户预期要求,无法达到原进口温控器控制效果,问题主要表现几个方面:
①中频炉在冷炉启动阶段温控器输出电流值太大,对中频炉设备安全运行有影响;
②控温超过控制目标值15℃,炉温超温导致产品不符合质量指标;
③超温后温控器不能控制炉子温度下降,严重影响工厂生产效率,客户认为温控器质量有问题;
用户的反馈让疑惑是不是客户没有整定好温控器PID参数,便直接排技术人员前往现场。在使用现场了解的被控对象的实际工况是这样的:用新购温控器更换原进口设备上已损坏的温控器(因原仪表技术参数不详,用户所提供的技术参数是根据控制系统接线图前后关联关系及设备参数确定);被控对象为200kW中频炉;中频炉使用工人反映原进口温控器在炉子刚升温阶段控制中频炉的电流是很小的,维持一段时间待炉温开始大幅上升后输出电流才会增大,然后又会保持一段时间,大概四五次这样的过程后,温控器就将炉温恒定在所需要的温度,没有超温现象;炉子从冷态到生产所需要的温度其升温过程大概持续80分钟;技术人员在现场观察中频炉的升温过程还发现冷炉在加温过程中炉子升温的速率会越来越快,在接近控制目标值70摄氏度范围时炉温升温速率约为2℃/min,此时即使切断中频炉加热电源,温度过冲约50℃;进口中频炉的保温异常好,在不添加冷料的情况下,炉子温度降低1℃基本需要20min,原设备在正常使用中因没有超温,这一现象工人也没有留意过。现在超温15℃,即使温控器输出为最小4mA,炉温在短时间内基本没有变化(保温好的原因)。

根据现场实际工况,型号为YR-RJD905AM-N/X3/N-I2-L5-N-单回路温控器达不到现场使用要求是肯定的,现场工况需要使用多段可编程调节器!随及更换2维度PID控制的YR-RJP905AM-N/X3/N-I2-L5-N-T,将中频炉温度控制过程分为六段,每段不使用不同控制周期时间、不同控制目标值、不同的控制输出限幅和不同PID参数,轻松实现了炉温的无超调无欠调控制,且满足了中频炉升温过程中不同阶段电流输出要求。
这是印证“高质量温度控制都必须建立在充分了解控制对象的特性基础上”这句话的一个真实案例。

不同的应用对温度控制系统品质要求各异,应结合实际情况选用不同类型温控器和控制方法,在《》这篇文章中有详细介绍,大家不妨前往阅读。

能熟练进行PID参数整定,将温度控制系统投自动,这代表着工程技术人员的自动化技能水平,但很多人并未真正掌握PID控制和PID参数整定,习惯于依赖温控器的自整定功能完成参数整定,但在串级温度控制等复杂过程控制时就束手无策。在本站“温控器”产品页面免费分享白志刚工程师编著的《自动调节系统解析与PID整定》一书,书中内容没有高深的理论公式,全是实战干货,理解了此书内容真谛,高中学历的仪表人也能整定PID参数,将PID控制弄透彻!对您有帮助,还是免费的,赶快去产品页面“”免费领取这本书!
自动调节系统解析与PID整定

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