Đầu ra PID SUR: Tối ưu hóa nhiệt độ điều khiển hiệu suất và độ ổn định đầu ra

Tìm hiểu cách SUR trong bộ điều khiển PID có thể ngăn ngừa đầu ra đạp xe và tiếp sức thất bại, trong khi đảm bảo nhiệt độ chính xác dốc. Bao gồm cả hướng dẫn điều chỉnh cũng như các ứng dụng trong ngành.

1. Sau đây là lời giới thiệu ngắn gọn về chủ đề này:

Một sự gia tăng đột ngột nhiệt độ chỉ có 5degC, ví dụ, có thể làm cho các tinh thể tinh tế bị phá vỡ, và mất hàng triệu đô la vào các lô bị hỏng. Tại trung tâm của các hệ thống chính xác quan trọng như vậy là bộ điều khiển PID (tỷ lệ tích hợp -tích phân) - đặc biệt là chức năng đầu ra SUR (tốc độ cập nhật điểm đặt). SUR điều chỉnh, tốc độ thay đổi nhiệt độ mục tiêu (giá trị đặt), trực tiếp tác động đến sự ổn định của máy sưởi/làm mát. Bài báo thảo luận về vai trò của SUR trong Bộ điều khiển PID. Nó cũng kiểm tra tính toàn vẹn tín hiệu đầu ra tối ưu của nó và cách nó được sử dụng để ngăn ngừa căng thẳng thiết bị hoặc mất sản phẩm.

2. Thermostats: PID và Thermostats Thermostats với cơ chế đầu ra truyền thống

Bộ điều khiển được sử dụng trong các bộ điều khiển nhiệt truyền thống. Máy sưởi được kích hoạt ở nhiệt độ đầy đủ khi nhiệt độ xuống dưới ngưỡng và sau đó đóng hoàn toàn một lần it' s vượt qua. Nó gây ra dao động trong nhiệt độ (+ -5degC) của các lò điển hình và làm tăng hao mòn tiếp sức. Bộ điều khiển PID với SUR, mặt khác, điều chỉnh các đầu ra theo tỷ lệ:

Năng lượng (0-100%) được điều chỉnh liên tục dựa trên tính toán thời gian thực các lỗi

SUR cho phép chuyển đổi trơn tru giữa các điểm đặt. (Ví dụ, SV tăng từ 20degC lên 150degC trong 30 phút).

Sốc nhiệt được loại bỏ bằng cách loại bỏ sự dâng trào đầu ra

Phân tích kỹ thuật của Watlow lưu ý rằng các hệ thống PID được trang bị với SUR có thể làm giảm sự biến đổi nhiệt độ tới 80% khi so với điều khiển tĩnh nhiệt.

3. Làm sáng tỏ SUR Output

Tốc độ cập nhật điểm đặt (SUR) là tốc độ thay đổi mục tiêu nhiệt độ. Có hai cách giải thích căn bản:

Cập nhật tần số đặt: Tần số mà SV tính lại chính nó (ví dụ 10 lần mỗi giây)

Tốc độ lên/xuống: Tốc độ của SV (ví dụ 3degC/phút), quá trình chuyển đổi được thực hiện.

Tác động nghiêm trọng

Lướt chậm: Điều này ngăn cản việc tăng cường quán tính trong các hệ thống có quán tính cao, chẳng hạn như lò luyện Kim công nghiệp.

Fast Sur: Thích hợp cho các quá trình phản ứng nhanh như laser diode cool-Down.

Các SURs bị so sánh sai có thể làm cho các thiết bị đầu ra để chu kỳ hủy hoại. Điều này tương tự như việc phanh và đạp xe nhiều lần.

4. SUR's Influence on Output Signals (bằng tiếng Anh)

SUR tương tác động với phần cứng đầu ra để ổn định.

Tác động kiểu đầu ra thiết lập SUR đến mức tối ưu

Relay Electromechanical giới hạn trên/off chu kỳ làm giảm tiếp xúc arcing < 0.5degC/SEC

Tiếp sức trạng thái rắn làm giảm sự biến dạng nhiệt trên thyristors 1-5degC/SEC

Tương tự (4-20mA / 0-10V) Dòng điện/công suất điều chỉnh thời gian đáp ứng cho một thiết bị truyền động phù hợp

PWM Chu kỳ làm việc được ổn định hóa các khoảng thời gian cập nhật PWM

Nghiên cứu trường hợp một lò nung gốm với đầu ra tiếp sức đã giảm các thất bại để tiếp xúc 70%, sau khi thiết lập SUR tại 2degC/min. Điều này cho phép sự giãn nở dần dần nhiệt. Omega Engineering Output Guide Giải thích khả năng tương thích tín hiệu.

5. Điều chỉnh SUR cho hiệu suất đầu ra tối ưu

SUR cân bằng tốc độ với sự ổn định.

Thông số chính:

Thời gian để dốc: thời gian chuyển đổi giữa các dốc.

Interval Cập nhật: Tần số của SV cập nhật (ví dụ: 100 MS)

Phương pháp điều chỉnh:

Tính toán System' s maximum thermal slewrate.

Maximum SUR (degC/min). = (công suất máy sưởi [kW] / công suất nhiệt [kWh/degC]

Ban đầu SUR xác định 50%

Tăng P/I theo điều chỉnh SUR

Auto SUR có các tính năng các bộ điều khiển hiện đại, chẳng hạn như Omron ® E5CC, phát hiện các quá trình động để cấu hình SUR tự động khi điều chỉnh PID.

6. SUR in Real World Applications (bằng tiếng Anh)

Pharmaceutically Lyophilization: The SUR controlled Freeze-dryers increase SV by 0.3degC/min để tránh sự biến dạng protein trong khi tối ưu hóa đầu ra của máy bơm chân không.

Tempering: Phương pháp giảm tốc SUR = 4degC/min cho phép làm mát và tránh căng thẳng bên trong có thể gây ra vỡ vụn.

Làm mát cho các bộ điều khiển PID trung tâm dữ liệu sử dụng Adaptive SUR làm giảm tiêu thụ năng lượng 25%. (Trường hợp).

7. Khắc phục vấn đề đầu ra thông qua SUR

Tốc độ sản lượng

Nguyên nhân: Phản ứng nhiệt vượt quá System' s nhiệt năng

Giảm thời gian SUR xuống 50% và tăng thời gian tích phân PID với dung dịch

Triệu chứng: PV không thể theo dõi SV

Nguyên nhân: SUR quá chậm chạp; Tín hiệu đầu ra " bờ biển " Do việc cập nhật bị trì hoãn

Giải pháp: Shorten SUR Update Interval; Kiểm tra độ trễ của cảm biến

Hệ thống báo động sẽ hiện hành

Nguyên nhân: Thay đổi đầu ra nhanh chóng do tích cực SUR

Giải pháp: kích hoạt " SUR Hold" Trong lúc nhiễu loạn (ví dụ, cửa lò mở)

8. Các đặc điểm TRONG SUR tiên tiến

SUR Adaptive: Điều chỉnh tốc độ dốc tự động dựa trên phản hồi từ PV (ví dụ: bộ điều khiển Watlow khi hàng loạt bắt đầu).

Ghi chú nhiều đoạn: Các chương trình phức tạp SV RAmps/Soaks cho các quá trình như Solder Reflow:

Fu Zhi Dai Ma Đoạn 1: SUR = 3degC/min - 150degC (preheat) Phần 2: SUR = 1degC/min - 220degC (ngâm) Phần 3: SUR = 4degC/min - 60degC (làm mát)

Cloud Based SUR Logging: Bộ điều khiển Eurotherm gửi dữ liệu ghi nhật ký SUR/đầu ra đến nền tảng Azure IoT để bảo trì dự đoán.

9. Kết luận

SUR nâng các bộ điều khiển PID lên trên bộ điều khiển nhiệt thông thường, bằng cách dàn dựng sự tiến hóa điểm đặt -- xác định trực tiếp độ bền của thiết bị và độ ổn định tín hiệu đầu ra. Hiểu động lực học nhiệt là cần thiết để thực hiện SUR: Phù hợp tốc độ dốc với quán tính quá trình; Đồng bộ hóa các khoảng cập nhật phần cứng đầu ra và sử dụng điều chỉnh tự động. AI-driven SUR, dự đoán các dốc tối ưu bằng cách sử dụng các cặp song sinh kỹ thuật số, sẽ cách mạng hóa việc kiểm soát nhiệt độ chính xác khi các ngành công nghiệp nắm lấy ngành công nghiệp 4.0.