長期以來，溫度控制一直是工業(yè)自動化控制中的難點。由于溫度參數(shù)的滯后、時變和非線性，而且溫控同時受到負(fù)荷變化、燃料波動、多區(qū)域溫度等多種因素的影響，溫度控制要做到精準(zhǔn)、穩(wěn)定可靠并不是一件容易的事。
 

　　工業(yè)溫度控制有著多種方法，其中常用的是PID控制。PID溫度控制器作為其中的關(guān)鍵組件，其精確的溫度控制功能在各個領(lǐng)域均發(fā)揮著重要作用。無論是化工、制藥、食品加工等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，還是半導(dǎo)體、新能源、環(huán)保、生物技術(shù)等新興領(lǐng)域，PID溫度控制器都發(fā)揮著不可或缺的作用。
 

　　作為全球溫控器的知名廠商，azbil(阿自倍爾)創(chuàng)新地推出了新一代數(shù)字顯示溫度控制調(diào)節(jié)器，不僅在48*48mm規(guī)格儀表上實現(xiàn)了5位顯示，支持最快25ms的控制周期，可以通過高精度輸入精度，實現(xiàn)被控過程變量(溫度、流量、壓力)的高精度控制，而且內(nèi)置了包括PID智能仿真、超調(diào)抑制調(diào)節(jié)、以及阿自倍爾自主研發(fā)的控制技術(shù)FF-Fitter，可以輕松解決溫度控制的難題。
 

        01  PID仿真：離線PID整定及優(yōu)化

 

　　通常各廠家儀表都提供了自動獲取PID參數(shù)的自整定功能，但是受裝置結(jié)構(gòu)特性(不允許溫度大范圍波動)及生產(chǎn)效率(自整定時間過長)限制等，無法使用自整定功能來獲取PID參數(shù)，另外也存在自整定出來的PID參數(shù)控溫效果不理想，無法達(dá)到工藝要求的情況。
 

　　型號C1A數(shù)字顯示調(diào)節(jié)器搭載了阿自倍爾專有的PID仿真技術(shù)，可以通過獲取一段監(jiān)控數(shù)據(jù)后，在離線狀態(tài)下進(jìn)行PID參數(shù)的自整定及優(yōu)化，可以有效避免以上課題中所述的兩個問題。不僅可以通過軟件自動獲取最佳PID圖，也可以通過手動拖動滑塊來進(jìn)一步優(yōu)化PID參數(shù)圖，當(dāng)?shù)玫阶罴裀ID參數(shù)后，可以將參數(shù)下載至現(xiàn)場的型號C1A儀表中，此時現(xiàn)場裝置的實際在線控制效果就可以接近或達(dá)到離線狀態(tài)下的優(yōu)化效果。
 

        02  SP.lag控制算法破解大滯后超調(diào)難題

 

　　以真空爐為代表的大滯后裝置，在工藝升溫階段，為了保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)不被破壞，需要按照一定速率(斜率升溫)控制溫度到達(dá)目標(biāo)工藝溫度，但是從斜率到保持段時會發(fā)生溫度超調(diào)現(xiàn)象，當(dāng)超調(diào)量超過工藝允許精度時，需要等待溫度穩(wěn)定后開始工藝，而大滯后裝置的降溫速率通常較慢，等待時間會嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。
 

　　型號C1A數(shù)字顯示調(diào)節(jié)器搭載了阿自倍爾自主研發(fā)的控制算法SP.lag，在斜率升溫時，可以在保證升溫速率與要求一致的前提下，降低或避免溫度到達(dá)保持段時的溫度超調(diào)，改善控溫品質(zhì)，同時可以避免溫度回到工藝要求精度范圍的等待時間，從而提升生產(chǎn)效率。此功能不僅在斜率升溫(升溫速率可控)場合，在階躍升溫時，也可以起到抑制超調(diào)的作用，尤其針對具有一定真空度以及溫度大滯后的工藝環(huán)境，可以達(dá)到良好的控溫效果。
 

        03  FF-Fitter：實現(xiàn)更精準(zhǔn)的溫度控制

 

　　在半導(dǎo)體干法刻蝕、勻膠固化、醫(yī)藥包裝等裝置及工藝過程中，常會因生產(chǎn)工藝需求，出現(xiàn)固定時間頻率及強(qiáng)度的干擾信號，例如包裝過程的瞬間壓合造成控穩(wěn)點溫度快速下降，需要盡可能的快速恢復(fù)干擾造成的溫度波動，避免影響產(chǎn)品的品質(zhì)，以及降低生產(chǎn)效率。
 

　　型號C1A數(shù)字顯示調(diào)節(jié)器搭載了阿自倍爾自主研發(fā)的控制算法FF-Fitter，是在PID控制的基礎(chǔ)上，結(jié)合了前饋及增益控制的復(fù)合運算，針對各類具有固定頻率恒定干擾的過程控制場合，可以有效改善控制品質(zhì)，提升生產(chǎn)效率。控制概念如下圖所示，在啟功能前，控制由PID主導(dǎo)，當(dāng)啟動FF-Fitter控制功能后，依次通過FF1(強(qiáng)制)、FF2(增益)、FF3等步驟結(jié)合PID實現(xiàn)復(fù)合運算控制，來降低干擾對被控變量的影響，從而減小溫度超調(diào)、縮短溫度穩(wěn)定時間，有效提升生產(chǎn)效率。
 

　　04  無需PLC編程即可實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊
 

　　隨著大數(shù)據(jù)以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的快速增長，以及現(xiàn)場對連鎖控制的要求和對溫控儀表與PLC的通訊需求的日益加強(qiáng)，不同廠商間通訊協(xié)議差異帶來的問題也越發(fā)凸顯。這意味著每當(dāng)需要更換PLC系統(tǒng)或溫控儀表時，就不得不重新開發(fā)通訊程序，這一過程不僅加重了工作負(fù)擔(dān)，而且可能引入運行上的風(fēng)險，比如程序錯誤(BUG)，從而對系統(tǒng)的可靠運行和安全性構(gòu)成了潛在威脅。
 

　　型號C1A數(shù)字顯示調(diào)節(jié)器內(nèi)置了眾多主流PLC廠商的驅(qū)動協(xié)議，通過簡單的參數(shù)設(shè)定(PLC品牌或協(xié)議的指定)，再通過地址表的填寫(地址映射)，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通訊。由于通訊的建立由型號C1A獨立實現(xiàn)，因此無需PLC側(cè)編寫通訊程序，可以有效降低PLC側(cè)的程序復(fù)雜性。針對需要臨時擴(kuò)展溫控儀表通訊的場合，可以大幅降低工作負(fù)荷，節(jié)約現(xiàn)場維護(hù)成本。