塑料挤出机温度控制

塑料挤出机温度控制1控制要求塑料挤出机温度控制基于原材料的物理物理化学特性,要求控制温度不能超过设定温度正负2摄氏度。温度过低,挤出口出料不畅,造成前端挤出机构负载过大;温度过高,则可能改变原料特性导致成品报废。2控制方法分析1控制方法效果比较。根据对象特性与现场考察,如果控制方式选择较为容易操作的ON-OFF控制方式,此方式会导致目标温度振荡超差(图3)。在理想的工艺控制范围,ON-OFF控制就是无法达到稳定的,而PID控制会比ON-OFF更加的精确。图3控制方法效果比较2PID控制参数自整定的适用性分析。个别温控器虽然具有智能化PID参数自整定功能,但就是由于不支持双程对象控制,因此当选择PID自整定控制方式时,反而会造成精度误差更大。原因就是DTA温控器不支持双输出的功能,所以只可单选加热,挤出机上方配备的冷却风扇则就是利用DTA的警报输出来触发,作为冷却输出。而DTA的自整定,必须在自然冷却或者冷却方式相对恒定的环境进行,而利用警报来做冷却控制,实际已变成突发事件,不在正常的情形之下,如此会造成降温时间及振荡周期变短,将造成振荡情形更加的剧烈。3PID控制参数人工整定的适用性分析。由于挤出机设备出厂值就是一般能达到控制要求的,所以于此设备中,以出厂值即可达到所需的要求,反倒就是执行自整定会测得不正确参数,造成温度的上下振荡。如果对于有些场合,温度上升需要加快的话,适当调小P值即可。4由于塑料设备冷却速度非常的慢,所以超温时利用警报输出来触发风扇加速冷却。需要注意DTA中使用警报进行风扇冷却,须将ALARM范围设定的较大(如超出4度时才执行),因为除非异常情形,平时温度就是不易超出此范围的,如果ALARM设定过小(如1度),超出设定值即冷却,会造成冷却速度太快,产生温度振荡。3怎样设定PID温控器PID代表Proportional-Integral-Derivative,即比例积分微分,指的就是一项流行的线性控制策略。在PID控制器中,错误信号(受控系统期望的温度与实际温度之间的差值)在加到温度控制电源驱动电路之前先分别以三种方式(比例、积分与微分)被放大。比例增益向错误信号提供瞬时响应。积分增益求出错误信号的积分,并将错误减低到接近零的水平。积分增益还有助于过滤掉实测温度信号中的噪音。微分增益使驱动依赖于实测温度的变化率,正确运用微分增益能缩短响应定位点改变或其它干扰所需的稳定时间。然而,在许多情况下,比例积分(PI:Proportional-Integral,没有微分增益)控制策略也可以产生满足要求的结果,而且通常要比完全的PID控制器更容易调整到稳定的运行状态,并获得符合要求的稳定时间。PID与PI控制塑料挤出机温度控制器都可以在基于ispPAC的温度控制下轻松实现。由于热时间常数通常以秒为单位,ispPAC20或30器件必须外接RC网络,以在控制器上产生相应的时间常数。虽然外接的元件就是固定的,但ispPAC器件内部提供的可变增益常常可以用来调整温度控制器的性能。在定值控制问题中,如果控制精度要求不高,一般采用双位调节法,不用PID。但如果要求控制精度高,而且要求波动小,响应快,那就要用PID调节或更新的智能调节。调节器就是根据设定值与实际检测到的输出值之间的误差来校正直接控制量的,温度控制中的直接控制量就是加热或制冷的功率。PID调节中,用比例环节(P)来决定基本的调节响应力度,用微分环节(D)来加速对快速变动的响应,用积分环节(I)来消除残留误差。手动对PID进行整定时,总就是先调节比例环节,然后一般就是调节积分环节,最后调节微分环节。温度控制中控制功率与温度之间具有积分关系,为多容系统,积分环节应用不当会造成系统不稳定。许多文献对PID整定都给出推荐参数。PID的调节可以先确定I值,然后可以根据实测温度与设定温度值调节PD值,那样就方便了,千万不要一起调,那样容易造成混乱。例如:设定温控于60度,在实际温度为20与40度时,加热的功率就不一样。积分:如果长时间达不到设定值,积分器起作用,进行修正。例如:设置于60度,如果环境温度在慢慢降低,则可能实际温度总在59度达不到60度,积分器起作用,将自动增加加温功率。微分:如果趋向于设定值的速度过快或过慢,则进行修正。例如:设置于60度,但实际温度上升太快,使温度可能超过设定温度,这时微分器起作用,使上升速度正常。PID就是依据瞬时误差(设定值与实际值的差值)随时间的变化量来对加热器的控制进行相应修正的一种方法!!!如果不修正,温度由于热惯性会有很大的波动、大家讲的都不错、比例:实际温度与设定温度差得越大,输出控制参数越大。例如:设定温控于60度,在实际温度为50与55度时,加热的功率就不一样。而20度与40度时,一般都就是全功率加热、就是一样的、积分:如果长时间达不到设定值,积分器起作用,进行修正积分的特点就是随时间延长而增大、在可预见的时间里,温度按趋势将达到设定值时,积分将起作用防止过冲!微分:用来修正很小的振荡、方法就是按比例、微分、积分的顺序调、一次调一个值、调到振荡范围最小为止、再调下一个量、调完后再重复精调一次、要求不就是很严格、PID常用口诀:参数整定找最佳,从小到大顺序查,先就是比例后积分,最后再把微分加,曲线振荡很频繁,比例度盘要放大,曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳,曲线偏离回复慢,积分时间往下降,曲线波动周期长,积分时间再加长,曲线振荡频率快,先把微分降下来,动差大来波动慢,微分时间应加长,理想曲线两个波,前高后低4比13、1比例带PB参数原理定义控制器的P值其实就就是比例带(PB);I值为积分时间(Ti);D值为微分时间(Td)。P值指的就是比例(图4),若就是P设定为20,SV(目标温度)设定为150度,此时于150-20=130度之前,输出将以全输出的方式来执行,所以若就是我们将P值调整的太小,则将会产生温度加热过高的情形。出厂值P为47、6,若我们欲达到的温度为100度,则于100-47、6=52、4度时即展开比例控制输出量,所以除非加热速度很快,否则不会造成上下振荡的情形。塑料挤出机温度控制图4比例带PB控温效果比例带PB控制输出量的大小就是控制温度精度的基础因素,根据PID算法的输出量公式如下:由以上可得知,I及D为零时,输出量即为1/PBe,故只有P控制。而e=PV(现在值)–SV(设定值),所以也可得知,当目前温度已等于设定温度时,e值即为零,此时P控制中即无输出量,P无输出量就是无法将温度一直保持在设定值的,此时便需利用I控制来执行补偿的动作。3、2积分常数I参数原理定义I值指的就是积分量。由上述公式中可得知,输出量就是由P量+I量+D量,所以当未进入比例控制时,就是不执行I控制的,因这时系统已处于全输出状态,I量无法再增加上去。那么,控制的积分量将于何时来激活积分动作呢？如图5所示,积分动作触发时机为温度先由上升至反转下降的时候,我们可推论,于加热开始时,原本温度即会产生超调现象,若此时再增加积分量,那么温度也就过高更多了。因此当我们激活积分动作时,此时公式中1/Ti*1/PB∫edt也随之运算,式中也可知Ti就是位于算式中分母的位置,所以当Ti值愈小时,所算得的积分量愈大;反之,Ti值愈大,则计算的积分量则愈小。塑料挤出机温度控制图5积分常数I控温效果(1)本文示例设备的出厂的I默认值为260,就是为避免积分量太大,会造成加热温度过高产生振荡,而又为何在此挤出机中执行AutoTuning会测得过小的I值呢？如图6中所示,I值就是由(周期时间/2)计算取得,而塑机中的温度下降速度(不激活风扇)就是相当缓慢的,所以I值将相当的大,但我们利用风扇加速风扇的冷却,此时周期时间大大的缩短,I值相对的也大大的变小了,因此振荡情形也更加的剧烈了。图6积分常数I控温效果(2)自动整定(AutoTuning)的动作完成后,控制器也将自动填入一值至参数Iof中,目的就是当我们以PID方式控制时,我们知道于系统稳定时(PV现在值=SV设定值),此时P量就是为零的,所以必须藉由I量来控制稳定所需输出量,此输出量可由系统稳定时参数OUT来得知,以此挤出机为例,当系统稳定时,进入参数观察输出量13%,因此系统将此值(13)自动填入Iof参数中,当我们塑料挤出机温度控制重新再激活系统时,输出量将为P量+Iof量,如此可加速加热的过程时间。3、3微分常数D参数原理定义D值指的就是微分量。当系统温度产生变化时,将激活D量控制。若于加热的系统中,温度快速的下降,此时U(输出量)=P量+I量+D量。相反的,系统中温度快速的上升,此时U(输出量)=P量+I量-D量,因此D量就是用来控制温度急剧变化时,输出的快速反应以减少与设定值的误差。D量值就是由公式中TD*1/Pbde/dt计算取得,因此当D值愈大时,反应的速度愈快;反之,D值愈小,反应速度愈慢(图7)。图7微分常数D控温效果综合以上所述,D值就是否愈大愈好呢?我们如果将D值设定的过大,只要温度一产生变化,将会造成温度的快速反应,反倒就是会造成振荡的情形。若D值设定非常大时,则温度略有变化即输出急剧改变,甚至产生发散现象而无法控制。