環(huán)境氣候檢測恒溫恒濕試驗箱PID控制新方法的應用

環(huán)境氣候檢測恒溫恒濕試驗箱PID控制新方法的應用

    恒溫恒濕試驗箱PID控制的實(shí)現涉及較多專(zhuān)業(yè)知識, 因此, 有必要對控制系統的結構及組成進(jìn)行分析, 明確溫度控制原理, 設計滿(mǎn)足要求的控制系統, 以促進(jìn)其更好的應用, 不斷提高恒溫恒濕試驗箱控制水平, 為試驗的順利實(shí)施創(chuàng )造良好條件。

一、PID控制系統結構
恒溫恒濕試驗箱PID控制新方法基于PID控制系統, 該系統主要由PC機、PLC構成, 通過(guò)控制柜完成對制冷機組、加熱器的控制。同時(shí), 在PLC控制下, 利用PPI電纜作為上位機自由端口通信介質(zhì), 結合現場(chǎng)數據情況, 對圖形顯示、數據進(jìn)行管理。在該系統控制下, 可將溫度調整至-100℃~+200℃范圍, 而且精度控制在±1℃。
該控制系統中主回路是重要部分, 設計時(shí)需綜合分析被控制設備的數量及特點(diǎn)。

二、PID溫度控制原理
PID溫度控制的實(shí)現主要在PID算法下進(jìn)行, 并需結合控制過(guò)程對PID參數整定進(jìn)行認真分析, 構建專(zhuān)門(mén)的PID參數生成系統。系統由上升段T1、恒溫段T2、降溫段T3以及恒溫段T4四控溫段構成。為滿(mǎn)足試驗溫度控制精度要求, 確保實(shí)際溫控曲線(xiàn)更好的與設定曲線(xiàn)匹配, 做好PID參數整定尤為關(guān)鍵。本文構建PID參數生成系統, 并由以下矩陣確定控溫段的控制參數:
在上位PC機上可方便對PID參數生成系統進(jìn)行編程。另外, 針對一些特殊參數, 需要在調試系統中加以確定。另外, 系統運行中需在增量式PID算法的基礎上, 運用位式輸出滿(mǎn)足系統輸出要求, 即, 在周期T時(shí)間內, 在參考PID輸出歸一化結果的基礎上, 確定SSR的導通時(shí)間。
三、PID控制系統的應用
為保證PID控制系統在高低溫試驗室中更好的應用, 應用時(shí)應注重以下內容的認真落實(shí):
1. 做好應用準備
本文設計的PID控制系統, 結構復雜, 涉及的專(zhuān)業(yè)知識較多, 系統能否正常運行直接影響應用效果, 因此, 應用時(shí)應做好充分的準備, 加強技術(shù)攻關(guān), 保證PC機和PLC之間的通信、控制試驗箱溫度以及數據管理編輯曲線(xiàn)等功能的順利實(shí)現。首先, PC機和PLC之間的通信時(shí), 主要應用PPI電纜, 將PC機、PLC的COM、自由端口相連, 為兩者提供信息傳輸通道。其次, 控制試驗箱溫度時(shí), 主要應用PID參數生成系統以及PID控制算法實(shí)現, 因此, 做好PID控制算法研究, 保證算法的合理性尤為重要。后, 試驗會(huì )產(chǎn)生大量數據, 應用中需應用專(zhuān)門(mén)的數據庫, 負責管理試驗產(chǎn)生的圖形以及數據信息。同時(shí), 借助曲線(xiàn)編輯程序, 實(shí)現曲線(xiàn)編輯功能。另外, 為方便試驗人員操作, 應用時(shí)應設計友好的交互界面, 符合試驗人員操作習慣。
2. 編寫(xiě)合理軟件程序
為保證高低溫試驗室中PID控制新方法良好的應用, 需要專(zhuān)業(yè)的軟件系統支撐, 編寫(xiě)的軟件需實(shí)現以下功能: (1) 試驗中發(fā)生故障, 能夠自動(dòng)檢測并發(fā)出警報; (2) 能夠實(shí)現對數據庫的管理, 并具備報表打印功能; (3) 能夠實(shí)時(shí)顯示出溫度曲線(xiàn), 并支持縮放; (4) 可隨意設置投入制冷機、加熱器個(gè)數以及相關(guān)參數, 滿(mǎn)足試驗對溫度控制的要求。
3. 做好軟硬件調試
在完成硬件、軟件設計后, 為及時(shí)發(fā)現與解決系統運行中存在的問(wèn)題, 應做好軟、硬件調試工作。一方面, 明確調試操作。設計人員應結合高低溫試驗室控制要求以及系統各功能, 明確調試操作細節, 按照一定的流程與規范開(kāi)展調試工作。另一方面, 及時(shí)解決系統中的不良問(wèn)題。調試工作中, 一旦發(fā)現問(wèn)題應認真分析是硬件問(wèn)題, 還是軟件問(wèn)題, 分析問(wèn)題出現原因, 及時(shí)加以解決, 保證各項功能順利實(shí)現。
終將設計的系統應用在試驗箱中溫度控制中, 不僅操作方便, 而且控制精度達到預期要求, 具有較好的推廣價(jià)值。
四、結論
高低溫試驗室是工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究常用設備, 為保證相關(guān)試驗的順利進(jìn)行, 積極采取有效方法, 不斷提高試驗箱控制精度與水平, 成為業(yè)內人士討論的熱點(diǎn)。本文探討的PID控制新方法基于新設計的系統, 通過(guò)研究得出以下結論:
(1) 本文設計的PID控制系統主要由PC機、PLC構成, 設計中除保證兩者間正常通信的同時(shí), 還應明確溫度控制原理。本文通過(guò)PID參數生成系統以及PID算法, 為溫度控制的實(shí)現提供支撐。
(2) 設計中除完成硬件設計外, 系統的正常運行還需要軟件系統支撐, 因此, 還應根據試驗要求, 保證軟件設計的合理性。
(3) 將本文設計的PID控制系統應用在高低溫試驗室中, 不僅操作方便, 功能強大, 而且控制精度滿(mǎn)足試驗要求, 具有較高的推廣與應用價(jià)值。