塑料擠出機溫度控制

塑料擠出機溫度控制1控制要求基于原材料的物理物理化學特性，要求控制溫度不能超過設定溫度正負2攝氏度。溫度過低，擠出口出料不暢，造成前端擠出機構負載過大；溫度過高，那么可能改變原料特性導致成品報廢。2控制方法分析1控制方法效果比擬。根據對象特性與現(xiàn)場考察，如果控制方式選擇較為容易操作的ON-OFF控制方式，此方式會導致目標溫度振蕩超差(圖3)。在理想的工藝控制范圍，ON-OFF控制是無法到達穩(wěn)定的，而PID控制會比ON-OFF更加的精確。圖3控制方法效果比擬2PID控制參數自整定的適用性分析。個別溫控器雖然具有智能化PID參數自整定功能，但是由于不支持雙程對象控制，因此中選擇PID自整定控制方式時，反而會造成精度誤差更大。原因是DTA溫控器不支持雙輸出的功能，所以只可單項選擇加熱，擠出機上方配備的冷卻風扇那么是利用DTA的警報輸出來觸發(fā)，作為冷卻輸出。而DTA的自整定，必須在自然冷卻或者冷卻方式相對恒定的環(huán)境進行，而利用警報來做冷卻控制，實際已變成突發(fā)事件，不在正常的情形之下，如此會造成降溫時間及振蕩周期變短，將造成振蕩情形更加的劇烈。3PID控制參數人工整定的適用性分析。由于擠出機設備出廠值是一般能到達控制要求的，所以于此設備中，以出廠值即可到達所需的要求，反倒是執(zhí)行自整定會測得不正確參數，造成溫度的上下振蕩。如果對于有些場合，溫度上升需要加快的話，適當調小P值即可。4由于塑料設備冷卻速度非常的慢，所以超溫時利用警報輸出來觸發(fā)風扇加速冷卻。需要注意DTA中使用警報進行風扇冷卻，須將ALARM范圍設定的較大〔如超出4度時才執(zhí)行〕，因為除非異常情形，平時溫度是不易超出此范圍的，如果ALARM設定過小(如1度)，超出設定值即冷卻，會造成冷卻速度太快，產生溫度振蕩。3怎樣設定PID溫控器PID代表Proportional-Integral-Derivative，即比例積分微分，指的是一項流行的線性控制策略。在PID控制器中，錯誤信號〔受控系統(tǒng)期望的溫度與實際溫度之間的差值〕在加到溫度控制電源驅動電路之前先分別以三種方式〔比例、積分和微分〕被放大。比例增益向錯誤信號提供瞬時響應。積分增益求出錯誤信號的積分，并將錯誤減低到接近零的水平。積分增益還有助于過濾掉實測溫度信號中的噪音。微分增益使驅動依賴于實測溫度的變化率，正確運用微分增益能縮短響應定位點改變或其它干擾所需的穩(wěn)定時間。然而，在許多情況下，比例積分〔PI:Proportional-Integral，沒有微分增益〕控制策略也可以產生滿足要求的結果，而且通常要比完全的PID控制器更容易調整到穩(wěn)定的運行狀態(tài)，并獲得符合要求的穩(wěn)定時間。PID與PI控制器都可以在基于ispPAC的溫度控制下輕松實現(xiàn)。由于熱時間常數通常以秒為單位，ispPAC20或30器件必須外接RC網絡，以在控制器上產生相應的時間常數。雖然外接的元件是固定的，但ispPAC器件內部提供的可變增益常常可以用來調整溫度控制器的性能。在定值控制問題中，如果控制精度要求不高，一般采用雙位調節(jié)法，不用PID。但如果要求控制精度高，而且要求波動小，響應快，那就要用PID調節(jié)或更新的智能調節(jié)。調節(jié)器是根據設定值和實際檢測到的輸出值之間的誤差來校正直接控制量的，溫度控制中的直接控制量是加熱或制冷的功率。PID調節(jié)中，用比例環(huán)節(jié)〔P)來決定根本的調節(jié)響應力度，用微分環(huán)節(jié)〔D)來加速對快速變動的響應，用積分環(huán)節(jié)〔I)來消除殘留誤差。手動對PID進行整定時，總是先調節(jié)比例環(huán)節(jié)，然后一般是調節(jié)積分環(huán)節(jié)，最后調節(jié)微分環(huán)節(jié)。溫度控制中控制功率和溫度之間具有積分關系，為多容系統(tǒng)，積分環(huán)節(jié)應用不當會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。許多文獻對PID整定都給出推薦參數。PID的調節(jié)可以先確定I值，然后可以根據實測溫度與設定溫度值調節(jié)PD值，那樣就方便了，千萬不要一起調，那樣容易造成混亂。例如：設定溫控于60度，在實際溫度為20和40度時，加熱的功率就不一樣。積分：如果長時間達不到設定值，積分器起作用，進行修正。例如：設置于60度，如果環(huán)境溫度在慢慢降低，那么可能實際溫度總在59度達不到60度，積分器起作用，將自動增加加溫功率。微分：如果趨向于設定值的速度過快或過慢，那么進行修正。例如：設置于60度，但實際溫度上升太快，使溫度可能超過設定溫度，這時微分器起作用，使上升速度正常。PID是依據瞬時誤差(設定值和實際值的差值)隨時間的變化量來對加熱器的控制進行相應修正的一種方法!!!如果不修正,溫度由于熱慣性會有很大的波動.大家講的都不錯.比例：實際溫度與設定溫度差得越大，輸出控制參數越大。例如：設定溫控于60度，在實際溫度為50和55度時，加熱的功率就不一樣。而20度和40度時,一般都是全功率加熱.是一樣的.積分：如果長時間達不到設定值，積分器起作用，進行修正積分的特點是隨時間延長而增大.在可預見的時間里,溫度按趨勢將到達設定值時,積分將起作用防止過沖!微分：用來修正很小的振蕩.方法是按比例.微分.積分的順序調.一次調一個值.調到振蕩范圍最小為止.再調下一個量.調完后再重復精調一次.要求不是很嚴格.PID常用口訣:參數整定找最正確，從小到大順序查，先是比例后積分，最后再把微分加，曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大，曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳，曲線偏離回復慢，積分時間往下降，曲線波動周期長，積分時間再加長，曲線振蕩頻率快，先把微分降下來，動差大來波動慢，微分時間應加長，理想曲線兩個波，前高后低4比13.1比例帶PB參數原理定義控制器的P值其實就是比例帶(PB)；I值為積分時間(Ti)；D值為微分時間(Td)。P值指的是比例(圖4)，假設是P設定為20，SV〔目標溫度〕設定為150度，此時于150-20=130度之前，輸出將以全輸出的方式來執(zhí)行，所以假設是我們將P值調整的太小，那么將會產生溫度加熱過高的情形。出廠值P為47.6，假設我們欲到達的溫度為100度，那么于100-47.6=52.4度時即展開比例控制輸出量，所以除非加熱速度很快，否那么不會造成上下振蕩的情形。圖4比例帶PB控溫效果比例帶PB控制輸出量的大小是控制溫度精度的根底因素，根據PID算法的輸出量公式如下：由以上可得知，I及D為零時，輸出量即為1/PBe，故只有P控制。而e=PV(現(xiàn)在值)–SV(設定值)，所以也可得知，當目前溫度已等于設定溫度時，e值即為零，此時P控制中即無輸出量，P無輸出量是無法將溫度一直保持在設定值的，此時便需利用I控制來執(zhí)行補償的動作。3.2積分常數I參數原理定義I值指的是積分量。由上述公式中可得知，輸出量是由P量+I量+D量，所以當未進入比例控制時，是不執(zhí)行I控制的，因這時系統(tǒng)已處于全輸出狀態(tài)，I量無法再增加上去。那么，控制的積分量將于何時來激活積分動作呢？如圖5所示，積分動作觸發(fā)時機為溫度先由上升至反轉下降的時候，我們可推論，于加熱開始時，原本溫度即會產生超調現(xiàn)象，假設此時再增加積分量，那么溫度也就過高更多了。因此當我們激活積分動作時，此時公式中1/Ti*1/PB∫edt也隨之運算，式中也可知Ti是位于算式中分母的位置，所以當Ti值愈小時，所算得的積分量愈大；反之，Ti值愈大，那么計算的積分量那么愈小。圖5積分常數I控溫效果〔1〕本文例如設備的出廠的I默認值為260，是為防止積分量太大，會造成加熱溫度過高產生振蕩，而又為何在此擠出機中執(zhí)行AutoTuning會測得過小的I值呢？如圖6中所示，I值是由〔周期時間/2〕計算取得，而塑機中的溫度下降速度〔不激活風扇〕是相當緩慢的，所以I值將相當的大，但我們利用風扇加速風扇的冷卻，此時周期時間大大的縮短，I值相對的也大大的變小了，因此振蕩情形也更加的劇烈了。圖6積分常數I控溫效果〔2〕自動整定(AutoTuning)的動作完成后，控制器也將自動填入一值至參數Iof中，目的是當我們以PID方式控制時，我們知道于系統(tǒng)穩(wěn)定時(PV現(xiàn)在值=SV設定值)，此時P量是為零的，所以必須藉由I量來控制穩(wěn)定所需輸出量，此輸出量可由系統(tǒng)穩(wěn)定時參數OUT來得知，以此擠出機為例，當系統(tǒng)穩(wěn)定時，進入參數觀察輸出量13%，因此系統(tǒng)將此值(13)自動填入Iof參數中，當我們重新再激活系統(tǒng)時，輸出量將為P量+Iof量，如此可加速加熱的過程時間。3.3微分常數D參數原理定義D值指的是微分量。當系統(tǒng)溫度產生變化時，將激活D量控制。假設于加熱的系統(tǒng)中，溫度快速的下降，此時U(輸出量)=P量+I量+D量。相反的，系統(tǒng)中溫度快速的上升，此時U(輸出量)=P量+I量-D量，因此D量是用來控制溫度急劇變化時，輸出的快速反響以減少和設定值的誤差。D量值