台达温控器PID控制原理及在塑料机械上的应用

塑料有其独特的热塑性物理化学特性。在塑料行业的生产过程中,加工温度的控制,是决定产品质量最重要的环节之一。塑料挤出机一般有单螺杆和双螺杆之分,主要用来挤制软、硬聚氯乙烯、聚乙烯等热塑性塑料之用,与相应的辅机(包括成型机头)配合,可加工多种塑料制品,如膜、管、棒、板、丝、带电缆绝缘层及中空制品等,亦可用于造粒。台达DTA等系列温控器利用PID控制算法,保证在复杂生产环境中,精确控制原料生产温度,避免因为温度过高或者过低造成废品率高的现象。

一、塑料挤出机温度控制原理

(一)控制要求

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。

(二)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。在理想的工艺控制范围,ON-OFF控制是无法达到稳定的,而PID控制会比ON-OFF更加的精确。

控制参数自整定的适用性分析。虽然台达DTA系列温控器具有智能化PID参数自整定功能,但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。

控制参数人工整定的适用性分析。由于挤出机设备出厂值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。

二、DTA仪表PID控制原理及调整方式

(一)比例带PB参数原理定义

控制器的P值其实就是比例带(PB)；I值为积分时间(Ti)；D值为微分时间(Td)。