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1、第18卷第1期河南机电高等专科学校学报Vol.18№.12010年01月JournalofHenanMechanicalandElectricalEngineeringCollegeJan.2010＊PID控制及其在真空炉中的应用12杜伟,郑学工(1.河南机电高等专科学校材料工程系,河南新乡453002;2.新乡职业技术学院,河南新乡453006)摘要:阐述了PID参数对热处理炉温度控制的影响及生产中如何获得合适的PID参数,通过FP-21调节器在真空炉中的应用,证明合适的PID参数能够对热处理设备进行高精度的温度控制。关键词:PID参数;温度控
2、制;真空炉中图分类号:TG155.91文献标识码:A文章编号:1008-2093(2010)01-0004-02在热处理的温度控制系统中,双位调节是最简2PID参数的调整及应用单、最原始的控温方法。它的特点是执行机构的输出只有两个位置———接通或断开。即当炉内温度的测在使用PID调节器进行炉温控制时,由于实际热量值低于设定温度t0时继电器接通使电炉通电加热,处理时的工作温度、加热炉的散热情况及装炉量的多电流的输出为100%;当炉内温度的测量值高于设定少等不同,因此相应的PID的参数值也各不相同。温度t0时继电器断开,电炉不再通电加热,电流的输PI
3、D参数调整的目的就是设法使PID的参数值与热处出为0。在双位调节中,由于温度有惯性的上升或下理炉配合好,使热处理炉能在最短的时间内稳定在设降,因此就造成实际炉温围绕设定温度值上下产生较定值上,其具体数值可以通过自整定方法或凑试法来大的波动,从而影响炉温的控制精度。图1为双位调获得。节控制炉温时的加热电流—时间及温度—时间曲线。2.1自整定PID参数在真空炉进行热处理时由于需要较高的炉温稳定性,自整定PID参数的获得是利用调节器的自身功采用双位调节控制炉温就不能满足需要,因此就要使能并根据热处理炉的特性自动计算出合适的PID参用到更精确的炉温控制方
4、法———PID控制。数值的方法。真空炉中常用的FP21调节器的自整定过程如下:首先设定加热温度及PID组号(FP21调节器可设定9组不同的PID值),并使调节器处于AT状态,进行加热控制,此时调节器将控制磁性调节器以双位调节方式进行输出加热。一般情况下,调节器在经过3～5个加热周期后会自动计算出在设定温度下的P、I、D数值。然后设定几个常用的工作温度(一般间隔150～200℃)进行自整定,就可以得到不同温度图1双位调节电流、炉温变化示意图下的PID参数。图2是北京华翔机电公司生产的HZC2-65型双室真空炉在采用FP-21温度控制调1PID参数的
5、概念节器控温,SR186A长图记录仪(仪表记录精确度为PID是系统控制中对控制参数与设定值之间偏差5℃/mm,25mm/h)记录的PID参数自整定前、自整定的比例带P(proportion)、积分时间I(integrate)、微分过程及采用自整定PID参数控制炉温时的时间—温时间D(differential)的统称。PID的作用就是将调节度曲线,从中可以看出在使用自整定前的PID参数进器输出电压与输入电压之间的关系确立到最佳炉温行控温时炉温的波动较大,记录点的温度波动为±控制状态,使加热炉的实际温度与设定值的偏差减5℃左右;在经过3～5个加热周期
6、(约15分钟左右)小,炉温的波动减少,从而获得稳定的温度—时间曲的自整定后即可获得合适的PID参数。在使用自整线。定后的PID参数进行控温时记录点的温度没有明显的波动(此时在FP-21上温度一直显示在设定温度＊收稿日期:2009-11-21作者简介:杜伟(1963-),男,河南内乡人,副教授,主要从事金属热加工工艺研究。4杜伟等:PID控制及其在真空炉中的应用值上),磁性调压器的电压、电流表也一直稳定在相应的位置,控温效果良好。图4比例调节时炉温变化示意图在凑试法确定P值时,要先将参数I、D值设为0(先取消积分和微分的作用),即采用纯比例方式进行
7、图2PID参数的自整定过程及效果炉温控制。P值的大小要根据设备的保温效果及加热2.2凑试法调整PID参数温度的高低而定,如果设备的保温效果好取大值,保凑试法调整PID参数是对P、I、D值分别进行设温效果差取小值;加热温度低时取大值,高温时取小定,并通过加热试验获得设定温度下合适的PID参数值。在调整P值的过程中,如果出现温度冲高较大,值的方法,一般是在自整定过程比较长(使用温度低就加大P值;如果出现温度长时间低于设定值且有较于650℃的加热炉)或没有自整定功能的控温仪中使大的静差,就减小P值(一般取原值的0.8倍左右),用。其调整步骤是按先设定P
8、值,再设定I、D值的顺直到静差减小到允许的范围内。在调整P值的过程序进行。中如果能够得到升温速度快、超调量小、静差小的温2.2.1P值的
