[align=center][img=,599,441]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106200929562418_9505_3384_3.png!w599x441.jpg[/img][/align][size=18px][color=#990000]一、简介[/color][/size] 真空压力控制器是指以气体管道或容器中的真空度(压力或压强)作为被控制量的反馈控制仪器,其整个控制回路是闭环的,控制回路由真空度传感器、真空压力控制器和电动调节阀组成。 依阳公司的VPC2021系列控制器是一种强大的多功能高度智能化的真空压力测量和过程控制仪器,采用了24位数据采集和人工智能PID控制技术,可与各种型号的真空压力传感器(真空计)、流量计、温度传感器、电动调节阀门和加热器等连接,可实现高精度真空压力(压强)、流量和温度等参量的定点和程序控制,是一种替代国外高端产品的高性能和高性价比控制器。[size=18px][color=#990000]二、主要技术指标[/color][/size] (1)测量精度:±0.05%FS(24位A/D)。 (2)输入信号:32种信号输入类型(电压、电流、热电偶、热电阻),可连接众多真空压力传感器。 (3)控制输出:4种控制输出类型(模拟信号、固态继电器、继电器、可控硅),可连接众多电动调节阀。 (4)控制算法:PID控制和自整定(可存储和调用20组PID参数)。 (5)控制方式:定点和程序控制,最大可支持9条控制曲线,每条可设定24段程序曲线。 (6)控制周期:50ms。 (7)通讯方式:RS 485和以太网通讯。 (8)供电电源:交流(86-260V)或直流24V。 (9)外形尺寸: 96×96×136.5mm (开孔尺寸92×92mm)。[size=18px][color=#990000]三、特点和优势[/color][/size] (1)高精度24位数据采集,使得此系列控制器具有高精度的控制能力。 (2)具有各种不同类型信号的输入功能,可覆盖多种测量传感器,既可连接真空计用来控制真空压力和压强,也可用来控制其它变量,如连接流量计用来控制流量、连接温度传感器用来进行温度控制等。 (3)可连接和控制几乎所有的电动调节阀和数字控制阀门,也可连接控制各种加热装置,结合传感器由此组成可靠的闭环控制系统。 (4)控制器体积小巧和使用灵活,即可独立做为面板型控制器使用,也可集成在测试系统整机中使用。 (5)采用了标准的MODBUS通讯协议,便于控制器与上位机通讯和进行二次开发。 (6)具有2路输出功能,可实现真空压力的两种控制模式,一种是可变气流量(上游控制)压强控制模式,另一种是可变通导(下游控制)流量调节模式。[align=center][color=#990000][img=,300,253]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106200932222782_1134_3384_3.png!w300x253.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]上游控制压强模式[/color][/align][align=center][color=#990000][img=,300,252]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106200932370447_2503_3384_3.png!w300x252.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]下游控制压强模式[/color][/align][align=center][color=#990000][img=,300,249]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106200932454481_7140_3384_3.png!w300x249.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]上游和下游同时控制的双向模式[/color][/align][size=18px][color=#990000]四、外形和开孔尺寸[/color][/size][align=center][img=,690,317]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106200932536698_9309_3384_3.png!w690x317.jpg[/img][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
[color=#990000]摘要:针对温度跟踪控制中存在热电堆信号小致使控制器温度跟踪控制精度差,以及热电阻形式的温度跟踪控制中需要额外配置惠斯特电桥进行转换的问题,本文提出相应的解决方案。解决方案的核心是采用一个多功能的超高精度PID控制器,具有24AD和16位DA,可大幅提高温差热电堆跟踪温度控制精度。同时,此PID控制器具有远程设定点功能,两个热电阻温度传感器可直接接入控制器就能实现相应的温度自动跟踪控制。由此仅通过一个超高精度PID控制器,可实现热电偶和热电阻形式的高精度温度跟踪控制。[/color][align=center][img=高精度温度跟踪控制,600,330]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/01/202301051642301750_9704_3221506_3.jpg!w690x380.jpg[/img][/align][size=18px][color=#990000][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size] 在一些工业领域和热分析仪器领域内,常会用到温度自动跟踪功能,以达到以下目的: (1)保证温度均匀性:如一些高精度加热炉和半导体圆晶快速热处理炉等,为实现一定空间或面积内的温度均匀,一般会采取分区加热方式,即辅助加热区的温度会自动跟踪主加热区。 (2)绝热防护:在许多热分析仪器中,如绝热量热仪、热导率测试仪和量热计等,测试模型要求绝热边界条件。这些热分析仪器往往会采取等温绝热方式手段,由此来实现比采用隔热材料的被动绝热方式更高的测量精度。 自动温度跟踪功能的使用往往意味着要实现快速和准确的温度控制,其特征是具有多个温度传感器和加热器,其中温差探测器多为电压信号输出的热电偶和电阻输出的热电阻形式。对于采用这两种温差探测器的温度跟踪控制,在具体实施过程中还存在以下两方面的问题: (1)在以热电堆为温差传感器的跟踪温度控制过程中,往往会用多只热电偶构成热电堆来放大,N对热电偶组成的热电堆会将温差信号放大N倍,但即使放大了温差信号,总的温差信号对应的输出电压也是非常小。如对于K型热电偶,1℃温差对应40uV的电压信号,若使用10对K型热电偶组成温差热电堆,则1℃温差时热电堆只有400uV的电压信号输出。对于如此小的电压值作为PID控制器的输入信号,若要实现小于0.1℃的温度跟踪控制,一般精度的PID控制器很难实现高精度,因此必须采用更高精度的PID控制器。 (2)在以热电阻测温形式的跟踪温度控制过程中,情况将更为复杂,一般是采用复杂的惠斯登电桥(wheatstonebridge)将两只热电阻温度传感器的电阻差转换为电压信号,再采用PID控制器进行跟踪控制。但这样一方面是增加额外的电桥仪表,另一方面同样要面临普通PID控制器精度不高的问题。 为此,针对上述温度跟踪控制中存在的上述问题,本文将提出相应的解决方案。解决方案的核心是采用一个多功能的超高精度PID控制器,具有24AD和16位DA,可大幅提高温差热电堆跟踪温度控制精度。同时,此PID控制器具有远程设定点功能,两个热电阻温度传感器可直接接入控制器就能实现相应的温度自动跟踪控制。由此通过一个超高精度PID控制器,可实现热电偶和热电阻形式的高精度温度跟踪控制。[b][size=18px][color=#990000]2. 解决方案[/color][/size][/b] 为了实现热电堆和热电阻两种测温形式的温度跟踪控制,解决方案需要解决两个问题: (1)高精度的PID控制器,可检测由多只热电偶组成的温差热电堆输出小信号。 (2)不使用电桥仪器,直接采用PID控制器连接两只热电阻温度传感器进行跟踪控制。 为解决温度跟踪控制中的上述两个问题,解决方案将采用VPC-2021系列多功能超高精度的PID控制器。此控制器的外观和背面接线图如图1所示。[align=center][img=,600,177]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/01/202301051656426331_2008_3221506_3.jpg!w690x204.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图1 VPC 2021系列多功能超高精度PID控制器[/color][/b][/align] 针对温度跟踪控制,VPC 2021系列多功能超高精度PID程序控制器的主要特点如下: (1)24位AD,16位DA,双精度浮点运算,最小输出百分比为0.01%。 (2)可连接模拟电压小信号,可连接各种热电偶,可连接各种铂电阻和热敏电阻温度传感器,共有多达47种输入信号形式。 (3)具备远程设定点功能,即将外部传感器信号直接作为设定点来进行自动控制。 对于由热电偶组成的热电堆温差探测器形式的温度跟踪控制,具体接线形式如图2所示。[align=center][color=#990000][b][img=温差热电堆控制器接线图,500,194]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/01/202301051643371408_3010_3221506_3.jpg!w690x268.jpg[/img][/b][/color][/align][align=center][b][color=#990000]图2 温差热电堆控制器接线图[/color][/b][/align] 图2是典型的温差热电堆控制器接线形式,其中用了两只或多只热电偶构成的热电堆检测物体AB之间的温差,温差信号(电压)直接连接到PID控制器的主输入端,PID控制器调节物体B的加热功率,使温差信号始终保持最小(近似零),从而实现物体B的温度始终跟踪物体A。 对于由热电阻温度传感器形式构成的温度跟踪控制,具体接线形式如图3所示。这里用了控制器的远程设定点功能,这时需要物体AB上分别安装两只热电阻温度计,其中物体B上的热电阻(两线制或三线制)连接到PID控制器的主输入端作为控制传感器,物体A上的热电阻(与物体B热电阻制式保持相同)连接到PID控制器的辅助输入端作为远程设定点传感器,由此实现物体B的温度调节始终跟踪物体A的温度变化。[align=center][img=热电阻温度传感器控制器接线图,500,195]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/01/202301051644317319_3570_3221506_3.jpg!w690x270.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图3 热电阻温度传感器控制器接线图[/color][/b][/align][b][color=#990000][size=18px]3. 总结[/size][/color][/b] 高精度的温度跟踪控制一直以来都是一个技术难点,如对于热电偶组成的温差热电堆温度跟踪控制,若采用普通精度的PID控制器还有实现高精度的温度跟踪控制,通常需要增加外围辅助技术手段,一是通过增加热电偶对数来增大温差电压信号,但这种方式工程实现难度较大且带来导线漏热问题,二是采用较高品质的直流信号放大器对温差电压信号进行放大,这同时增加了控制设备的复杂程度和造价。 对于采用热电阻温度传感器进行温度跟踪控制,以往的实现方法是采用复杂的惠斯登电桥(wheatstone bridge)将两只热电阻温度传感器的电阻差转换为电压信号,这同样增加了控制设备的复杂程度和造价。 由此可见,采用VPC 2021系列多功能超高精度PID调节器,可直接与相应的温度传感器进行连接,简化了温度跟踪控制的实现难度和装置的体积,更主要的是超高精度的数据采集和控制可大幅提高温度跟踪的控制精度。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~[/align][align=center][/align][align=center][/align]
SWK-B型可控硅数显温度控制器 该控制器可与箱形高温电阻炉(马弗炉),双管定硫炉、灰熔点测定炉或其它电热设备配合,实现对炉内温度自动控制,以适应不同的试验对升温速度及控制温度的不同要求。 ◆SWK-B型控制器采用数字显示指示温度,炉温显示清晰准确。 ◆使用双向可控硅输出控制,切换无触电,具有寿命长、无噪声等优点。 ◆具有PID调节功能,能有效克服炉温过冲的现象,使得温度控制更准确。 ◆输出电压0~220V连续可调,可适应不同的升温速度要求。 ◆电源:AC 220V±10% ,50HZ ◆全导通输出电压可调 ◆最大允许负载5KW 使用说明书(节选)一、概述SWK-B型数显温度控制器用于配合箱形高温电阻炉、定硫炉及其它电加热设备,实现对炉内温度的自动控制,以适应不同的试验项目对升温速度和温度的不同要求。其主要特点有:1. 温度设定与测量采用数字显示,直观准确 2. 采用双向可控硅控制输出,切换无触点,具有使用寿命长,无噪音等优点。3. 具有PID调节功能,能有效克服炉温过冲现象,使温度控制更准确。4. 输出电压无级调节,可适应不同的升温速度要求。二、主要参数1. 输入电压:220V±10%,50HZ2. 输出电压:0~220V连续可调3. 最大允许负载:5KW4. 精度等级:0.5级5. 配用电偶:镍铬-镍硅,K值,0~1000℃6. 工作环境:0~40℃,相对湿度≯85%三、使用方法1. 使用前应首先检查控制器的内部接线是否脱落,如有松动应按原理图接好,可控硅管壳与散热器应接触良好,保证元件工作是散热正常。2. 控制器不应放置在具有剧烈震动的场合,控制器内部应保持清洁。3. 按电控器上所标输入(220V),输出位置,将电源与负载接好。4. 控制原理图见下图5. 打开电源开关键,工作指示灯亮,表示电源已接通。6. 顺时针转动电压调节选钮,使电压表指示到合适强度(220v),拨动”数显调节仪”右下方开关到设定(OFF)后, 顺时针转动开关上面的调节选钮,使温度显示到需要设定值;设定后,开关拨到测量(ON),绿灯亮开始工作,温度达到设定值后红灯亮,停止工作。四、常见故障及产生原因:......
您好!我一朋友现在用的岛津的液相,想外配一个温度控制器,将其温度控制在10°左右,想请教一下您,一般有哪些型号,这个通用吗?
[url=http://www.dongguanruili.com/product/26.html][color=#000000]盐雾试验箱[/color][/url]可以进行中性、酸性、铜盐醋酸的盐雾腐蚀的环境模拟,主要是人工模拟了自然环境下的盐雾腐蚀场景和一些工业生产中产生的盐雾腐蚀场景。通过对自然场景的模拟,让盐雾腐蚀试验更加具备有效性。盐雾试验箱主要用于一些金属或表面电镀材料的耐腐蚀试验,根据试验结果来改善产品耐腐蚀的性能。[align=center][img=盐雾试验箱,500,342]http://www.dongguanruili.com/d/file/bb3c2f0825bdad95decb557f54fe93a0.jpg[/img][/align] 盐雾试验箱进行试验时,有时需要采用加热盐溶液的方式来对试验物品进行加速腐蚀,我们在进行设备操作时,就可以通过盐雾试验箱上的温度控制器来进行操作,分别对盐雾试验箱的箱内温度、压力桶温度进行调整,以保证能够达到加速腐蚀的效果。 温度控制器操作说明: 1. 点击△/▽键直接加减温度值到所需温度即可,控制器将自动确认设定值。 注:如做中性盐雾试验时,设置实验室温度为35℃,压力桶温度为47℃,如做酸性测试时,设置实验室温度为50℃,压力桶温度为63℃ 2. 当显示温度上下波动不稳定时,点击O键,控制器显示AT OFF,此时只需点击△键,OFF变为ON 控制进入自动调整状态,此时不要关闭电源,机台运转十分钟左右温度就可以稳定。 3. 当计量温度与显示温度不符合时,点击O键,控制器显示AT OFF,此时只需点击C键切换,控制器显示CN5,此时点击△/▽键,调整与检测温度相偏差值即可。
自1976年成立,30多年来,美国国家仪器公司(NI)帮助测试、控制、设计领域的工程师与科学家解决了从设计、原型到发布过程中所遇到的种种挑战。通过现成可用的软件,如LabVIEW, 以及高性价比的模块化硬件,NI帮助各领域的工程师不断创新,在缩短产品问世时间的同时有效降低开发成本。如今,NI为遍布全球各地的30,000家不同的客户提供多种应用选择。NI总部设于美国德克萨斯州的奥斯汀市,在40个国家中设有分支机构,共拥有5,200多名员工。在过去连续十二年里,《财富》杂志评选NI为全美最适合工作的100家公司之一。作为最大的海外分支机构之一,NI中国拥有完善的产品销售、技术支持、售后服务和强大的研发团队。 近日,由NI研发的高性能嵌入式控制器NIPXIe-8115已成功上市,该产品配备了最新的Intel?第二代Core?i5双核处理器,能够缩短测试时间,是多核应用程序的理想选择。 为了提高PXI系统的稳定性,NIPXIe-8115控制器配备了In-ROM和硬盘驱动诊断功能,确保实现PXI嵌入式控制器的操作性能。除了高性能的CPU以外,NIPXIe-8115控制器还配备了6个USB2.0端口、2个可连接多台显示器的显示端口、双千兆以太网、GPIB、串行和并行端口。全新的NIPXIe-8115将诊断分析功能与NI备用硬盘驱动和内存相结合,提高了操作性能,从而减少了停工时间,并确保给应用程序带来最小的影响。 NIPXIe-8115控制器采用IntelCorei5-2510E处理器,添加了2.5GHz的基本时钟频率功能。并且还采用IntelTurboBoost技术,基于应用类型自动增加时钟频率。举例来说,当运行只生成单处理线程的应用程序时,CPU会将一个未使用的内核置于空闲状态,并将活动内核的时钟频率从2.5GHz提高至3.1GHz。这样,无需多线程的软件应用程序,就能采用最新的CPU。它既可在双核、也可在高性能的单核模式下操作,这种灵活性使得控制器可适用于各种应用,包括高性能的自动化测试和工业控制。 该产品具有多种外设I/O端口以及6个行业领先的USB2.0端口。该产品In-ROM和硬盘驱动诊断功能能够判定控制器的健康状况,从而提高操作性能,并最大限度地减少系统停工时间。将控制器与NILabVIEW系统设计软件结合,工程师可在各类测试、测量和控制应用中提升开发效率。
[color=#990000]摘要:真空浓缩过程中,浓缩温度和压强是核心控制参数。本文针对目前浓缩仪器和设备中压强控制存在精度差、波动性大等问题,提出了详细解决方案,并提出采用新型双通道超高精度多功能PID控制器和高速电动阀门来实现浓缩过程中温度和压强的同时准确测量和控制。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#990000]1、问题提出[/color][/size] 真空浓缩的工作原理是将样品在冷冻干燥、离心浓缩和旋转蒸发等状态下,同时采用真空和加热技术使样品中的溶剂快速蒸发、样品体系得到快速浓缩或干燥。由于不同样品对温度有不同的敏感性,同时压强与温度之间存在强相关性,所以在真空浓缩过程中,如何准确控制浓缩温度和压强,就成了使用者最关心的问题。在目前各种常用的真空浓缩设备中,普遍还存在以下几方面问题: (1)压强测量和控制精度普遍不高,特别是低压情况下更是如此,这主要是所采用的传感器和控制器精度不够。压强控制精度不高同时会对温度带来严重影响。 (2)浓缩仪器和设备普遍采用的是下游压强控制方式,即在容器和真空泵之间安装调节阀来实时调控容器的排气速率。这种下游方式适用于较高压强的准确控制,但对10mbar以下的低压则很难实现控制的稳定准确。 (3)目前绝大多数电动调节阀采用的是电动执行机构,从闭合到全开的时间基本都在10秒以上,这种严重滞后的阀门调节速度也很难保证控制精度和稳定性。 (4)由于浓缩过程中有水汽两相介质排出,很多时候介质还带有腐蚀性,这就对下游调节阀耐腐蚀性提出了很高的要求。[size=18px][color=#990000]2、解决方案[/color][/size][color=#990000]2.1 采用高精度压强传感器[/color] 对于真空浓缩过程,压强传感器是保证整个浓缩过程可控性的核心,强烈建议采用高精度压强传感器以保证真空度的测量和控制准确性。一般真空浓缩过程基本都采用机械式真空泵,低压压强(绝压)不会超过0.01mbar,高压压强接近一个大气压,因此高精度压强传感器建议采用电容薄膜规,如图1所示,其绝对测量精度可以达到±0.2%。 如果浓缩仪器和设备使用的压强范围比较宽,建议采用两只不同量程的传感器进行覆盖,如10Torr和1000Torr。[align=center][color=#990000][img=真空浓缩,600,450]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112041456355439_1975_3384_3.png!w600x450.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 电容薄膜式真空压力计[/color][/align] 如果采用其他类型的真空度传感器,也需要达到一定的精度要求。[color=#990000]2.2 采用高精度双通道PID控制器[/color] 在真空压力测量和控制中,为了充分利用上述电容薄膜压力计的测量精度,控制器的数据采集和控制至少需要16位的模数和数模转化器。目前已经推出了测控精度为24位的通用性PID控制器,如图2所示。[align=center][color=#990000][img=真空浓缩,690,358]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112041457090941_3284_3384_3.png!w690x358.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 国产VPC-2021系列温度/压力控制器[/color][/align] 对于真空浓缩的过程控制,此系列PID控制器具有以下特点: (1)高精度:24位A/D采集,16位D/A输出。 (2)多通道:独立的1通道和2通道。2通道可实现温度和压强的同时测量及控制。 (3)多功能:47种(热电偶、热电阻、直流电压)输入信号,可实现不同参量的同时测试、显示和控制,可进行正反向控制(双向控制模式)。 (4)PID控制:改进型PID算法,支持PV微分和微分先行控制。20组分组PID。 (5)双传感器切换:每一个通道都可支持温度高低温和高低真空度的双传感器切换,两通道可形成总共接入四只传感器的控制组合。 (6)程序控制:可自行建立和存储最多20种浓缩程序,进行浓缩时只需选择调用即可开始(程序控制模式)。[color=#990000]2.3 增加上游进气控制和双向控制模式[/color] 目前普遍采用的下游控制模式比较适合压强接近大气压的浓缩过程,但对10mbar以下的低压浓缩过程,就需要引入上游进气控制模式,即在浓缩容器上增加进气通道,通过电子针阀控制进气通道的进气流量来实现压强的准确控制。 如图3所示,目前已有各种流量的国产电子针阀可供选择,结合下游的真空泵抽气,通过上游模式可实现高真空(低压)的精确控制。[align=center][color=#990000][img=真空浓缩,599,513]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112041457210338_3059_3384_3.png!w599x513.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图3 国产NCNV系列电子针阀[/color][/align] 为同时满足低压和高压全量程准确控制,可以采用如图4所示的双传感器和双向控制模式。 在图4所示的控制模式中,就需要用到上述VPC-2021系列双通道控制器的正反向控制和双传感器自动切换功能,即在不同气压控制过程中,控制器自动切换相应量程的真空计,并选择相应的电子针阀和高速电动球阀进行控制。[align=center][img=真空浓缩,690,548]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112041457335020_3012_3384_3.png!w690x548.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图4 双向控制和双传感器自动切换模式示意图[/color][/align][color=#990000][/color][color=#990000]2.4 采用高速电动球阀[/color] 所谓高速阀门一般是指阀门从全闭到全开的动作时间小于1s,这对于气体流量和压力控制非常重要。特别是对于真空浓缩过程,气压控制的快速响应可保证浓缩的准确性、安全性和提高蒸发速率。 目前已经开发出国产高速电动球阀,如图5所示。NCBV系列微型化的高速电动球阀和蝶阀,是目前常用慢速电动阀门的升级产品,与VPC2021系列温度/压力控制器相结合,可构成快速准确的真空压力闭环控制系统。[align=center][img=真空浓缩,377,500]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112041457527127_514_3384_3.png!w377x500.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图5 国产NCBV系列高速电动球阀[/color][/align][color=#990000][/color][color=#990000]2.5 采用真空控压型调节器[/color] 在目前的真空浓缩仪器和设备中,浓缩是在密闭容器中发生,通过加热和真空手段将蒸发气体冷凝和排出,真空泵是对一个密闭容器进行抽气,并通过抽气流量调节来实现密闭容器内的气压恒定在设定值,这是一个典型的流量控制型恒压模式。这种控流型调压方式相当于一个开环控制方式,容器内部自生气体,且自生气体并没有很明显的规律(如线性变化),这非常不利于容器内部压强的准确控制。对于这种控流型调压方式,如图2所示,会在浓缩容器的前端增加一个进气通道,并对进气流量进行调节以使容器内部真空度控制在稳定的设定值。 对于有些真空浓缩仪器和设备,并不允许增加额外的进气通道,这里就可以用到如图6所示的控压型调节器。[align=center][img=真空浓缩,690,372]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112041458102995_3900_3384_3.png!w690x372.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图6 控压型调节器在浓缩过程真空度控制中的应用[/color][/align] 控压型真空压力调节器实际上一个内置真空压力传感器、微控制器、空腔和两个电动阀门的集成式装置。在真空压力控制过程中,内置传感器测量空腔内压力,如果压力小于设定值,则进气口处阀门打开直到等于设定值,如果压力大于设定值则抽气口处阀门打开直到等于设定值,从而始终保证空腔内压力始终保持在设定值上,而调节器空腔与浓缩容器连通,即调节器空腔压力始终等于浓缩容器压力。 由此可见,控压型调节器是一个自带进气阀的独立真空压力调节装置。如图6所示,控压型调压器也可以外接传感器,设定值可以手动设置,也可以通过PID控制器设置。[align=center]=======================================================================[/align]
[size=16px][color=#339999]摘要:目前各种PID控制器仪表常用于简单的设定点(Set Point)和斜坡(Ramp)程序控制,但对于复杂的正弦波等周期性变量的控制则无能为力。为了采用标准PID控制器便捷和低成本的实现对正弦波等周期性变量的自动控制,本文介绍相应的解决方案。解决方案的主要内容一是采用具有远程设定点功能的PID控制器,二是采用外置信号发生器,发生器输出的周期信号作为PID控制器周期性改变的设定值,从而实现周期性变量的自动控制。[/color][/size][align=center][size=16px][img=正弦波等周期性变量PID自动控制的解决方案,600,365]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303031128526531_6859_3221506_3.jpg!w690x420.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 在各种科研生产中经常会设计一些周期性的温度、湿度、真空压力和振动等交变环境或边界条件来进行各种特定的测试和考核,这些周期性边界条件或环境所呈现出的常见形式往往会是方波、正弦波,三角波和梯形波等,这在各种物理参数的动态测试和产品构件的性能考核试验过程中体现的尤为明显,由此就要求相应的自动化系统能提供这些不同波形环境变量的准确控制,从而保证实际环境的变化与测试及试验数学模型对边界条件的描述尽可能的吻合,最终保证物理变量测试以及考核试验的准确性和可靠性。[/size][size=16px] 在各种温度、湿度、真空压力和振动等环境的形成和自动化控制过程中,基本都是采用各种小巧的工业级PID控制器和PLC可编程逻辑控制器,这些控制器非常适用于定点或变化速度较慢的线性变化控制,图1(a)所示就是这样一个非常典型温度控制变化过程曲线。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=典型被控变量变化曲线,690,213]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303031129551376_5834_3221506_3.jpg!w690x213.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 温度过程典型变化曲线:(a)折线形式;(b)正弦波形式[/b][/color][/size][/align][size=16px] 对于图1(a)所示的典型温度变化过程,采用普通的PID程序控制器进行编程设计就可以实现,并且还可以编辑多条这样的多折线控制程序进行存储和调用运行。但对于如图1(b)所示的正弦波形式的温度控制和线性升温加正弦波调制的温度控制,目前还未看到可进行这种周期性变量控制的标准化PID控制器。为了在实际应用中实现这种周期性变量的PID控制,往往需要采用计算机和PLC并进行复杂的控制程序编写才能实现这种复杂功能,但这具有较高的技术门槛。[/size][size=16px] 为了解决上述PID控制器对于复杂正弦波等周期性变量控制的无能为力,并能采用标准PID控制器便捷和低成本的实现对正弦波等周期性变量的自动控制,本文将提出以下解决方案。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] PID调节器进行自动控制的基本原理是根据设定值与被控对象测量值之间的控制偏差,将偏差按比例、积分和微分通过线性组合形成控制输出量,对被控对象进行控制。这里的设定值是一种泛指,实际上包括了不随时间变化的固定设定值和随时间变化的设定曲线。[/size][size=16px] 由此可见,对于PID控制器要实现自动控制的必要前提是要已知被控对象的变化要求,并将此要求按照设定值曲线输入给PID控制器。通常的设定曲线如图1(a)所示,它可以通过设定不同的爬升速率构成控制程序曲线。如果采用此方式来进行如图1(b)所示正弦波那样的周期性被控对象,则需要设计很多个小折线才能准确代表波形曲线,而在实际应用中还需能不断调整被动对象的波幅和频率,由此可见采用这种折线方式来对正弦波类周期性变化被动对象进行设定值近似无可操作性。总之,这种问题最终可以归结到如何使得PID控制器的设定值变得符合周期性函数特征,并可以很方便的进行波形、波幅和频率的更改。[/size][size=16px] 为了可以很方便的将PID控制器设定值按照所需的函数波形进行设置,本文提出的解决方案具体内容如下:[/size][size=16px] (1)采用具有外部设定点功能的PID控制器,即PID控制器所接收到的外部任意波形信号都可以作为设定值。[/size][size=16px] (2)外置一个函数信号发生器,给PID控制器传输所需的波形信号。[/size][size=16px] 依据上述方案所确定的PID控制装置及其接线如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=正弦波等周期变量PID控制装置及接线图,690,193]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303031146347077_9300_3221506_3.jpg!w690x193.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 正弦波等周期变量PID控制装置及接线图[/b][/color][/size][/align][size=16px][color=#339999][b]2.1 具有远程设定点功能的PID控制器[/b][/color][/size][size=16px] 所用的具有远程设定值功能的PID控制器一般配置有两个输入通道,第一主输入通道作为测量被控对象的传感器输入,第二辅助输入通道用来作为远程设定点输入。与主输入信号一样,辅助输入的远程设定点同样可接受47种类型的输入信号,其中包括10种热电偶温度传感器、9种电阻型温度传感器、3种纯电阻、10种热敏电阻、3种模拟电流和12种模拟电压,即任何信号源只要能转换为上述47种类型型号,都可以直接接入第二辅助输入通道作为远程设定点源。需要注意的是,远程设定点功能只能在单点设定控制模式下有效,在程序控制模式下无此功能。[/size][size=16px][color=#339999][b]2.2 函数信号发生器[/b][/color][/size][size=16px] 对于所有被控对象而言,相应的传感器测量输出无外乎就是电压和电阻这两类信号输出。因此,为了实现被控对象周期性变化的控制,可以采用各种相应的函数信号发生器输出周期性设定值,对于热电偶和热电阻的周期信号输出,可以采用专门的过程校验仪输出相应的温度设定值。[/size][size=16px][color=#339999][b]2.3 接线、参数设置和操作[/b][/color][/size][size=16px] 在如图2所示的周期性变量PID控制系统中,在主输入通道上连接过程传感器,在主控输出通道连接的是执行机构,由此传感器、执行机构和PID调节器组成标准的闭环控制回路,在一般情况下可以通过内部设定点进行PID自动控制。[/size][size=16px] 如果要对被控对象进行周期性变化的控制,则使用远程设定点功能,此时需要在辅助输入通道接入远程设定点源,即函数信号发生器或过程校验仪。[/size][size=16px] 完成外部接线后,在运行使用远程设定值功能之前,需要对PID控制器的辅助输入通道相关参数进行设置,需要满足以下几方面要求:[/size][size=16px] (1) 辅助通道上接入的远程设定点信号类型要与主输入通道完全一致。[/size][size=16px] (2) 辅助通道的显示上下限也要与主输入通道完全一致。[/size][size=16px] (3) 显示辅助通道接入的远程设定点信号大小的小数点位数要与主输入通道保持一致。[/size][size=16px] 完成上述辅助输入通道参数的设置后,开始使用远程设定点功能时,还需要激活远程设定值功能。远程设定值功能的激活可以采用以下两种方式:[/size][size=16px] (1) 内部参数激活方式:在PID控制器中,设置辅助输入通道2的功能为“远程SV”,相应数字为3。[/size][size=16px] (2)外部开关切换激活:如图2所示可连接一个外部开关进行切换来选择远程设定点功能。同时,还需在PID控制器中,设置辅助输入通道2的功能为 “禁止”,相应数字为0。然后设置外部开关量输入功能DI1为“遥控设定”,相应数字为2。通过这种外部开关量输入功能的设置,就可以采用图2中所示的纽子开关实现远程设定点和本地设定点之间的切换,开关闭合时为远程设定点功能,开关断开时为本地设定点功能。[/size][size=16px] 需要注意的是,无论采用哪种远程设定点激活和切换方式,在输入信号类型、显示上下限范围和小数点位数这三个参数选项上,辅助输入通道始终要与主输入通道保持一致。[/size][size=16px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,本文提出的解决方案,可以彻底解决正弦波等周期性变量的PID控制问题,而且使用简便和门槛较低,无需再进行复杂的程序编写。[/size][size=16px] 另外,本解决方案还可以进行多种拓展,如可实现被控对象周期性调制波的加载,非常便于实现更复杂的第二类和第三类边界条件的精密PID控制。[/size][size=16px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=16px][/size]
[align=center][size=18px][color=#990000]TEC温控器:半导体制冷片新型超高精度温度程序PID控制器[/color][/size][/align][align=center][color=#666666]TEC Thermostat: A New Type of Ultra-high Precision Temperature Program PID Controller for Semiconductor Refrigerator[/color][/align][color=#990000]摘要:针对目前国内外市场上TEC温控器控温精度差、无法进行程序控温、电流换向模块体积大以及造价高的现状,本文介绍了低成本的超高精度PID控制器。24位模数采集保证了数据采集的超高精度,正反双向控制功能及其小体积大功率电流换向模块可用于半导体制冷、液体加热制冷循环器和真空压力的正反向控制,程序控制功能可实现按照设定曲线进行准确控制,可进行PID参数自整定并可存储多组PID参数。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#990000]一、TEC温控器国内外现状[/color][/size]半导体致冷片(Thermo Electric Cooler)是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的一种片状器件,可通过改变电流方向来实现加热和制冷,在室温附近的温度范围内可作为冷源和热源使用,是目前温度控制精度最高的一种温控器件。在采用半导体制冷片进行控温时,需配合温度传感器、控制器和驱动电源一起使用,它们的选择决定了控温效果和成本。温度传感器可根据精度要求选择热电偶和热电阻传感器,控制器也是如此,但在高精度控制和电源换向模块方面,国内外TEC温控器普遍存在以下问题:(1)目前市场上二千元人民币以下的国内外温控器,普遍特征是数据采集精度不高,大多是12位模数转换,无法充分发挥TEC的加热制冷优势,无法满足高精度温度控制要求。(2)绝大多数低价的TEC温控器基本都没有程序控制功能,只能用于定点控制,无法进行程序升温。(3)极个别厂家具有高精度24位采集精度的TEC温控器,但没有相应的配套软件,用户只能手动面板操作,复杂操作要求的计算机通讯需要用户自己编程,使用门槛较高,而且价格普遍很高。(4)目前国内外在TEC控温上的另一个严重问题是电源驱动模块。在具有加热制冷功能的高档温控器中,TEC控温是配套使用了4个固态继电器进行电流换向,如果再考虑用于固态继电器的散热组件,这使得仅一个电流换向模块往往就会占用较大体积,且同时增加成本。[size=18px][color=#990000]二、国产24位高精度可编程TEC温控器[/color][/size]为充分发挥TEC制冷片的强大功能,并解决上述TEC温控器中存在的问题,控制器的数据采集至少需要16位以上的模数转换器,而且具有编程功能。目前我们已经开发出VPC-2021系列24位高精度可编程通用性PID控制器,如图1所示。此系列PID控制器功能十分强大,配套小体积大功率的电流换向器,可以完全可以满足TEC制冷片的各种应用场合,且性价比非常高。[align=center][color=#990000][img=TEC温控器,650,338]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112232210356263_6759_3384_3.png!w650x338.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 国产VPC-2021系列可编程PID温度控制器[/color][/align]VPC-2021系列控制器主要性能指标如下:(1)精度:24位A/D,16位D/A。(2)多通道:独立1通道或2通道。可实现双传感器同时测量及控制。(3)多种输出参数:47种(热电偶、热电阻、直流电压)输入信号,可实现不同参量的同时测试、显示和控制。(4)多功能:正向、反向、正反双向控制、加热/制冷控制。(5)PID程序控制:改进型PID算法,支持PV微分和微分先行控制。可存储20组分组PID,支持20条程序曲线(每条50段)。(6)通讯:两线制RS485,标准MODBUSRTU 通讯协议。(7)软件:通过软件计算机可实现对控制器的操作和数据采集存储。可选各种功率大小的集成式电流换向模块,只需一个模块就可以完成控制电流的自动换向,减小体积和降低成本。[align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
[size=14px][color=#ff0000]摘要:本文将针对CVD和MPCVD工艺设备中存在的问题,介绍一种国产的两通道24位高精度多变量PID控制器,此一台控制器可对温度和真空度同时进行控制,大大缩小了仪表占用空间和造价。两通道可一次共接入4个传感器,每个通道可以连接备用的温度和真空度传感器,由此可保障长时间钻石生长的安全性又可满足宽量程测控的需要,同时还可用来进行差值和平均值监测。[/color][/size][align=center][size=14px][color=#ff0000][img=CVD工艺生长宝石,450,295]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107291558344977_8369_3384_3.png!w690x453.jpg[/img][/color][/size][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#ff0000]1. 问题的提出[/color][/size][size=14px] 目前,高等级钻石生长的首选工艺是采用化学[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积(CVD)和微波等离子体CVD(MPCVD)技术,另外CVD和MPCVD工艺还可用于在钻石以外的基材上进行钻石沉积,这为许多行业带来了技术上的进步,如光学、计算机科学和工具生产。在CVD工艺中,通过采用气体原料(氢气、甲烷)在低于1个大气压和800~1200℃的温度下,采用外延生长的方式获得完全透明无色大尺寸金刚石单晶,其成分、硬度和密度等与天然钻石基本一致,而价格远远低于天然钻石。[/size][size=14px] 在采用CVD和MPCVD工艺进行钻石生长过程中,需要严格调节和控制CVD工艺的温度、真空压力和气体成分,这三个变量中的任何一个变化或波动都会影响钻石的生长速度、纯度和颜色。这三个变量在实际工艺中分别代表了温度、真空压力和工作气体的质量流量,即在CVD工艺中一般是在进气口处采用气体质量流量计控制氢气和甲烷以达到设定的混合气体成分,通过温度传感器和加热装置来调节和控制工作腔室内的温度,最后在出气口处通过真空计和电动阀门来调节和控制工作腔室内的真空压力。[/size][size=14px] 目前这三个变量的同时控制,在国内的CVD工艺设备上还存在以下几方面问题:[/size][size=14px] (1)在气体质量流量和温度这两个变量的测控方面,国内仪表已经非常成熟和可靠,但在真空压力的测控方面,普遍还在使用测量精度较差的皮拉尼真空计及相应的控制器,这会严重影响腔室内工作气压的测控精度,而对钻石质量带来影响。[/size][size=14px] (2)在CVD工艺设备中,上述三个变量都需要独立的传感器和控制器进行独立操作和控制,由此造成一方面的所占空间比较大,另一方面是设计操作复杂且成本无法进一步降低。[/size][size=14px] (3)部分CVD工艺设备在真空度测控中采用了成熟的国外产品,但价格昂贵且功能单一,只能进行真空度的测控,同时还需要准确的控制算法来适应温度突变情况下的真空度稳定控制,而且还需配套国产的气体质量流量计和温度控制仪表。[/size][size=14px] 总之,国内的钻石生长市场在近几年发展快速,据统计,2018年,国内自主生产供应的宝石级培育钻石约37.5亿元,相比2016年的0.4亿元,呈现了几何级的增长。然而国内掌握CVD技术,特别是MPCVD技术的厂家并不多,目前依旧是欧美厂家占主导,国内很多大厂家都已经涉足该领域,但量产一直是难点,而量产这一难点的根源在于CVD和MPCVD在真空环境下的控制很难。[/size][size=14px] 本文将针对CVD和MPCVD工艺设备中存在的问题,介绍一种国产的2通道24位高精度多变量PID控制器,此一台控制器可对温度和真空度同时进行控制,大大缩小了所占空间和造价。2通道可一次共接入4个传感器,每个通道可以连接备份用的温度和真空度传感器,由此可保障长时间钻石生长的安全性又可满足宽量程测控的需要,同时还可用来进行差值和平均值监测。[/size][size=18px][color=#ff0000]2. 真空压力上游和下游控制模式的选择[/color][/size][size=14px] 在如图2-1所示的工作腔体内部真空压力控制过程中,一般有上游和下游两种控制模式。上游控制是一中保持下游真空泵抽速恒定而调节上游进气流量的方式,下游控制是一种保持上游进气流量恒定而调节下游真空泵抽速的方式。[/size][align=center][img=典型CVD工艺设备框图,690,366]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107291600257733_6411_3384_3.png!w690x366.jpg[/img][/align][size=14px][/size][align=center][color=#ff0000]图2-1 CVD工艺设备典型结构示意图[/color][/align][size=14px] 针对CVD和MPCVD工艺设备中的真空压力控制,国内外普遍都采用下游控制模式,也有个别国外公司推荐使用上游控制模式,这里将详细分析上下游两种控制模式的特点和选择依据:[/size][size=16px][color=#ff0000]2.1. 下游控制模式[/color][/size][size=14px] (1)在采用CVD和MPCVD工艺进行宝石生长过程中,对气体成分有严格的规定并需要精确控制。因此在CVD和MPCVD工艺设备中,通常会在工作腔体进气端采用气体质量流量控制器对充入腔体内的每种工作气体流量进行准确控制,也就是说对进气端调节控制的是气体流量,而且至少是两种工作气体。[/size][size=14px] (2)在进气端实现对工作气体成分准确控制后,还需要对工作腔体内的真空压力进行控制。下游控制可通过调节真空泵的抽速快速实现真空压力的准确控制,而且在控制过程中并不会影响工作腔室内的气体成分比例。[/size][size=14px] (3)在CVD和MPCVD工艺过程中,温度变化会对腔体内的真空压力会给真空压力带来很大影响,由此要求真空压力控制具有较快的响应速度,使腔体内的真空压力随温度变化始终恒定控制在设定值上,因此采用下游控制模式会快速消除温度变化对真空压力恒定控制的影响。[/size][size=14px] (4)在CVD和MPCVD工艺过程中,工作腔体内的真空压力一般在几千帕左右这样低真空的范围内进行定点控制。对于这种低真空(接近一个大气压)范围内的真空压力控制,较快速有效和经济环保的控制方式是下游控制,在进气流量恒定的前提下,只需较小的抽速就能快速实现真空压力的准确控制,排出的工作气体较少。[/size][size=16px][color=#ff0000]2.2. 上游控制模式[/color][/size][size=14px] (1)上游控制模式普遍适用于高真空(真空压力小于100Pa)控制,即真空泵需要全速抽气,通过调节上游进气的微小变化,即可实现高真空准确控制。[/size][size=14px] (2)采用上游控制模式对低真空进行控制,在真空泵全速抽气条件下,就需要增大上游进气量,增大进气量一方面会造成恒定控制精度差和响应速度慢之外,另一方面会带来大量的废气排出。因此,在这种低真空的上游控制模式中,一般还需在下游端增加手动节流阀来减小真空泵的抽速。[/size][size=14px] (3)在真空压力控制中,一般在流量和压力之间选择其中一个参量进行独立控制,也就是说控制了流量则不能保证压力恒定,而控制了压力则不能保证流量恒定,因此在一般真空压力控制中,上游控制模式在一定范围内比较适用。但在CVD和MPCVD工艺过程中,如果在进气端进行流量调节来实现进气成分比例和真空压力的同时恒定,而且还要针对温度变化做出相应的调整,这种上游控制方式的难度非常大,如果不在下游增加节流阀调节,这种上游控制方式几乎完全不能满足工艺过程要求。[/size][size=14px] (4)有些国外机构推荐在CVD和MPCVD工艺设备中使用上游控制模式,一方面是这些机构本身就是气体质量流量控制器生产厂家,并不生产下游控制的各种电动阀门,因此他们在气体质量流量控制器中集成了真空传感器,这种集成真空计的气体质量流量控制器确实是能够用来独立控制进气流量或腔室内的真空压力,但要同时控制流量和压力则几乎不太可能,还需下游节流阀的配合才行。另一方面,这些生产气体质量流量控制器的机构,选择使用上游控制模式的重要理由是下游控制模式中采用电动阀门的成本较高,情况也确实如此,国外主要电动阀门的成本几乎是气体质量流量控制器的好几倍,但目前国产的电动阀门的价格已经只是气体质量流量控制器的四分之一左右。[/size][size=18px][color=#ff0000]3. 成分、温度和真空压力三参量同时控制方案[/color][/size][size=14px] 在宝石生长专用的CVD和MPCVD工艺设备中,针对气体成分、温度和真空压力这三个控制参数,本文推荐一种全新的控制方案,方案如图3-1所示。[/size][align=center][img=双通道控制器同时控制温度和真空压力示意图,690,348]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107291601353557_9929_3384_3.png!w690x348.jpg[/img][/align][size=14px][/size][align=center][color=#ff0000]图3-1 CVD工艺设备中三变量控制结构示意图[/color][/align][size=14px] 控制方案主要包括以下几方面的内容:[/size][size=14px] (1)进气端采用气体质量流量控制器进行控制,每一路进气配备一个质量流量控制器,由此实现进气成分的精确控制。[/size][size=14px] (2)采用双通道24位高精度PID控制器对温度和真空压力控制进行同步控制,其中一个通道用于温度控制,另一个通道用于真空压力控制,由此在保证精度的前提下,可大幅度减小控制装置的空间占用和降低成本。[/size][size=14px] (3)温度控制通道连接温度传感器输入信号和固态继电器或可控硅执行机构,可按照设定点或设定程序曲线进行温度控制,PID控制参数可通过自整定方式进行优化。[/size][size=14px] (4)真空压力控制通道连接真空计输入信号和电动阀门,同样可按照设定点或设定程序曲线进行真空压力控制,PID控制参数可通过自整定方式进行优化。为了保证真空度测控的准确性,强烈建议采用薄膜电容式真空计,其精度一般为0.25%,远高于皮拉尼计。最重要的是薄膜电容式真空计内部不带电加热装置,在氢气环境下更具有安全性。[/size][size=14px] (5)双通道控制器除了具有两路控制信号主输入端之外,还有两路配套的辅助输入端,这两路配套的辅助输入端可用来连接温度或真空压力测控的备用传感器,在主输入端传感器发生故障时能自动切换到辅助输入端传感器继续进行测量和控制,这对较长时间的CVD和MPCVD工艺过程尤为重要。[/size][size=14px] (6)双通道控制器可连接4个外部信号源,在进行两路独立变量的控制过程中,4个外部信号源的组态形式可为控制和监测带来极大的便利,除上述备用传感器功能之外,还可以用来进行差值和平均值的监测等。[/size][align=center]=======================================================================[/align] [align=center][img=CVD和MPCVD工艺生长钻石,690,269]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107291602272138_6714_3384_3.jpg!w690x269.jpg[/img][/align]
实验室有一台马弗炉,有些年头了,炉膛是很厚的耐火砖。(图中仪器重新喷过银漆)。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112202200_339784_1827385_3.jpg原配的温控系统精度不高,调节是旋钮式,显示是指针式的。而且设定500度能差个30度,温度波动也很大。正负十几度,检定的数据很差。不过加热系统和温度测定都正常,因此考虑更换自动温度控制器。原控制系统是开关断续加热,即加热功率为0或100。当温度低于设定值,加热系统全功率加热,达到设定温度后就断开加热,由于热惯性,温度会继续冲高再回落,到设定温度之下后再周而复始。这样的温度曲线是很大的波峰和波谷交替出现。拟更换的温度控制器是PID专家自整定的,能够自动适应仪器和环境的具体情况,设定最佳的加热策略,实现精确控制。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112202202_339785_1827385_3.jpg购入新的控制器和控制柜,如果自己加工一个控制柜,费用还能进一步降低。将原马弗炉的温度探头数据线和电源连线接入新的控制器,改造即告完成。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112202203_339787_1827385_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112202204_339788_1827385_3.jpg重新开机,设定500度,开启控制器的自整定功能,让控制器与马弗炉进行匹配。一段时间后,自整定完成,优化后的程序自动存入。更换PID温度控制器后,温度设定可通过面板准确输入。利用温度偏差校正,500度仅相差不到1度,温度曲线基本上是一条直线,波动很小。改造前的检定数据:设备温度设定:600℃,温度显示:(580~594)℃。实际测量:温场温度:(557.0±9.3)℃温度偏差(中心点):+30.0℃温度波动度(中心点):±9.2℃改造后的检定数据:设备温度设定:550.0℃,温度显示:550.0℃。实际测量:温度偏差:+0.7℃温度波动度(中心点):±0.6℃中心点实测情况:平均值549.3℃当然实际上如果差个3度5度,不调也可以了,500度差5度完全可以接受了。连控制器和控制柜,花费千余元,但是仪器的精度上了一个大台阶,本次改造达到了预期的目的。补充,回美丽版主:事实上,仅换温控仪才300-400左右,更便宜的或更贵的也有,选了个适中的。另外加了个小巧精致的控制柜,这个厂家要赚点钱的。如果利用现有材料加工一个控制柜,也是可以的,不过没这么美观大方。热电偶都是用的原来的,本来就是好的,没必要换。换了温控仪后,要通过计量检定才能使用。计量检定时,计量所用温度探头实测的温度,与温控仪显示温度之差,就是要调整的偏差,在温控仪设置中改一下就行,在检定时现场就改了。
[size=14px][color=#ff0000]摘要:本文针对真空型热离子能量转换器(发电装置)中真空压力和温度的关联性复杂控制,提出一个简便的控制方式和控制系统的解决方案,控制系统仅采用一个双通道高精度PID调节器。方案的核心技术思路是将一个可调参量转换为两个,即将阴极加热电源替换为两个串联形式的小功率电源,分别调节这两个电源的功率即可实现真空室气压和阴极温度的同时控制,由此可大幅减小设备造价且无需使用任何软件。[/color][/size][size=14px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#ff0000][b]一、问题的提出[/b][/color][/size][size=14px] 热离子能量转换器(TEC)是一种将热能直接转化为电能的静态装置,是一种基于热离子发射的转换方法。TEC可分为真空、带有正离子的铯离子和由辅助放电产生的惰性气体(如氩气)等形式。[/size][size=14px] 真空型TEC的简化示意图如图1所示,电极被放置在高真空环境中。阴极与热源热连接,阳极与热沉连接。电极颜色反映了它们温度之间的关系。[/size][align=center][size=14px][color=#ff0000][img=01.真空热离子能量转换器结构示意图,500,373]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211230931128921_2824_3221506_3.jpg!w690x515.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#ff0000]图1 真空热离子能量转换器结构示意图[/color][/align][size=14px] 一般情况下,最常见的商用温度控制器都能控制TEC阴极的温度,但如果使用了钡钨分压器阴极,因其氧化性问题则对加热过程有特殊的要求并不可忽视。在使用前,阴极必须烘烤并激活。为了保护阴极免受来自周围结构或焙烤过程中产品的氧化和污染,在真空室中必须保持必要的超高真空水平。此外,为了防止阴极可能被水分永久性污染而造成发射能力降低和钨阴极表面损伤,阴极必须允许浸泡在200~400℃足够长的时间,以允许完全的水蒸气出气。[/size][size=14px] 为了防止上述情况出现,最佳控制指标就是真空压力,即真空室中的压力必须始终小于1.33E-04Pa。因此,在TEC运行过程中,当给阴极加热器通电时,由于出气,温度会升高,真空室压力会增加。如果压力超过1.33E-04Pa,则需要关闭加热器电源,直到压力降到这个水平以下。真空室排气和焙烧后的活化是通过将钨基体中的氧化钡转化为阴极表面的游离钡来实现的。活化速率是真空室清洁度、阴极污染、时间和温度的函数。一般来说,阴极在工作温度或略高于工作温度时被激活。阴极温度不应超过1473K。[/size][size=14px][/size][size=14px] 由此可见,在TEC运行过程中,一个重要前提条件是供电加热和温度控制应确保整个过程的真空压力水平不应超过设定的超高真空度,即在运行过程中,除了温度控制之外,还需控制真空室内的真空度始终不超过额定值,但只有加热功率一个可调装置。[/size][size=14px] 从上述真空型TEC的运行要求可以看出,阴极的加热过程是通过调节一个可控变量(加热功率)来实现两个参数(气压和温度)的同时控制。[/size][size=14px] 为了实现这个特殊的控制过程,文献1采用一种复杂的控制机构,此控制机构基于类似的串级控制方法,使用了一个典型的PID控制器结合一个PXI单元,并编制了专用程序进行整体控制,其控制框图如图2所示。[/size][align=center][size=14px][color=#ff0000][img=02.文献1中使用的控制框图,600,356]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211230931510435_9811_3221506_3.jpg!w690x410.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#ff0000]图2 文献1中使用的控制框图[/color][/align][size=14px] 从图2所示的控制框图可以看出,整个控制装置结构较复杂,还需编制控制软件,整体造价也高。为了实现更简便的控制,本文提出一个更简便的控制方式和控制系统的解决方案,控制系统中仅采用一个双通道高精度PID调节器。方案的核心技术思路是将一个调节参量转换为两个,即将阴极加热电源替换为两个串联形式的小功率电源,分别调节这两个调节小功率电源来实现真空室气压和阴极温度的控制。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]二、解决方案[/b][/color][/size][size=14px] 由于在真空型TEC运行过程中只能调节阴极加热温度而同时不能使真空室内的气压超过设定值,这使得整个工作过程只有阴极加热功率一个可调节变量。为了实现阴极温度和腔室真空度的同时控制,解决方案采用了两个串联电源的新型结构,如图3所示。[/size][align=center][size=14px][color=#ff0000][img=03.新型真空压力和温度同时控制系统结构示意图,600,276]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211230932179007_2110_3221506_3.jpg!w690x318.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#ff0000]图3 新型真空压力和温度同时控制系统结构示意图[/color][/align][size=14px] 如图3所示,解决方案中采用了一个高精度的两通道PID控制器,此控制器具有两个独立的PID控制通道。第一通道与真空计和电源1组成第一闭环控制回路,第二通道与安装在阴极上的热电偶温度传感器(TC)和电源2组成第二闭环控制回路。这里的第一控制回路提供阴极的基础温度,其主要用于较低温度段的烘烤,并同时起到控制腔室真空度的作用。第二控制回路是在阴极温度达到一定温度后(如600℃)才开始起作用,其主要作用是将阴极温度最终恒定控制在设定的高温温度上。整个过程的真空压力和温度的控制效果基本与文献1所述的图4和图5所示相同。[/size][align=center][color=#ff0000][size=14px][img=04.全温域的真空压力和阴极温度的变化,690,449]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211230932441901_8566_3221506_3.jpg!w690x449.jpg[/img][/size][/color][/align][color=#ff0000][/color][align=center]图4 全温域的真空压力和阴极温度的变化[/align][align=center][size=14px][/size][/align][align=center][size=14px][img=05.加热初期的真空压力和阴极温度的变化,690,449]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211230933014212_1816_3221506_3.jpg!w690x449.jpg[/img][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#ff0000]图5 加热初期的真空压力和阴极温度的变化[/color][/align][size=14px] 在实际运行过程中的控制步骤如下:[/size][size=14px] (1)首先抽取腔室真空,使其达到2E-06Pa的超高真空水平。然后运行第一控制回路,真空计采集腔室压力,然后自动调节电源1的加热功率使得阴极温度从室温逐渐升高,其中的压力控制设定值为5E-06Pa。在此控制期间腔室压力始终不会超过设定值,但温度则会逐渐快速升高,且电源1始终有一定的输出功率。[/size][size=14px] (2)当第一控制回路控制中阴极温度达到初级设定温度(如600℃)后,第二控制回路自动开始运行,这使得电源2开始输出加热功率,此时电源1和电源2同时输出,使得阴极温度进一步升高,最终恒定在第二控制回路的温度设定值上。[/size][size=14px] (3)在第二回路工作期间,阴极温度进一步上升,势必会造成腔室气压升高而超出设定值5E-06Pa水平,此时第一回路会自动减小电源1的输出功率,使得阴极温度变化速度放缓。在第二回路运行过程中,第二回路相当于一个正向调节作用,第一回路实际上则是一个反向调节作用,这样既能保证腔室气压不会超出设定值,又能保证阴极温度逐步升高而达到设定的高温温度。[/size][size=14px] 总之,通过上述解决方案及其自动控制,可很便捷的实现热离子能量转换器中真空压力和温度的同时控制,压力水平和阴极恒定温度可根据阴极材料要求任意设定。而且整个控制装置得到了大幅度的简化,且无需进行采用任何软件。[/size][size=18px][b][color=#ff0000][/color][color=#ff0000]三、参考文献[/color][/b][/size][size=14px][1] Kania B, Ku? D, Warda P, et al. Intelligent Temperature and Vacuum Pressure Control System for a Thermionic Energy Converter[M]//Advanced, Contemporary Control. Springer, Cham, 2020: 253-263.[/size][size=14px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size]
可程式高低温湿热试验箱用来测试材料结构或复合材料,在经极高温及极低温的连续环境下所能忍受的程度,藉以在试验其热胀冷缩所引起的化学变化或物理伤害。适用的对象包括金属,塑料,橡胶,电子……等材料。 1、温度控制仪表采用(触摸屏)全进口超大屏幕画面,荧幕操作简单,程式编辑容易。 2、控制器操作界面设中英文可供选择,实时运转曲线图可由屏幕显示。 3、具有120组程式12000段999循环步骤的容量,每段时间设定最大值为99小时59分。 4、资料及试验条件输入后,控制器具有荧屏锁定功能,避免人为触摸而停机。 5、可在电脑上设计程式,监视试验过程并执行自动开关机等功能。 6、具有自动演算的功能,可将温度变化条件立即修正,使温度控制更为精确稳定。
需要购买温度控制器,主要用于水浴的上下温度控制,范围为10-30度,上下水温均需可调,控制精度为0。1度,上下温度控制预留外部接口。 另需购流量控制器。 请教何处有售,大概价位? 谢谢!
德国MAIER的MCHD双温度控制器油浸变压器非电量保护设备是一款专为油浸式变压器设计的先进保护系统,它集成了双温度控制器和非电量保护技术,为变压器的安全运行提供了全面且可靠的保障。以下是对该产品的详细介绍: [b]一、产品概述[/b] MCHD双温度控制器油浸变压器非电量保护设备由德国MAIER公司精心研发,凭借其卓越的性能和可靠的品质,在电力行业中享有盛誉。该设备通过双温度控制器实时监测变压器油温,并结合非电量保护逻辑,实现对变压器运行状态的全面监控和保护。 [b]二、主要功能特点[/b] [list=1][*][font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &]双温度控制器[/font]:[list][*]设备采用双温度控制器,能够同时监测并显示变压器内部的两个关键温度点,如顶层油温和绕组温度。这种设计提高了测温的准确性和可靠性,有助于更全面地了解变压器的热状态。[*]双温度控制器具备可调节的报警和跳闸温度阈值,用户可根据变压器的具体运行情况和保护需求进行设置。一旦油温超过设定的阈值,控制器将立即发出警报信号或切断电源,防止变压器因过热而损坏。[/list][*][font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &]非电量保护技术[/font]:[list][*]除了温度监测外,MCHD设备还集成了非电量保护技术,如油位监测、气体逸出监测等。这些功能能够实时监测变压器的其他关键参数,确保变压器在各种复杂环境下的安全稳定运行。[*]当油位下降、气体积聚等异常情况发生时,非电量保护技术将迅速响应并触发相应的保护动作,防止故障扩大并造成严重后果。[/list][*][font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &]高精度与稳定性[/font]:[list][*]设备采用高品质的温度传感器和控制器芯片,具有高精度和稳定性。能够在各种环境条件下准确测量并显示油温数据,为变压器的保护提供可靠依据。[/list][*][font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &]易于安装与维护[/font]:[list][*]MCHD双温度控制器油浸变压器非电量保护设备结构设计合理、紧凑,安装简便快捷。同时,设备具备自我诊断和维护功能,能够自动检测并报告潜在的故障和问题,降低了运维人员的维护难度和工作量。[/list][/list] [b]三、产品优势[/b] [list=1][*][font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &]全面保护[/font]:结合双温度控制器和非电量保护技术,实现对变压器运行状态的全面监控和保护。[*][font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &]高精度与可靠性[/font]:采用高品质元件和先进技术,确保测温精度和保护可靠性。[*][font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &]灵活性高[/font]:报警和跳闸温度阈值可根据实际需求进行设置和调整。[*][font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &]易于安装与维护[/font]:结构设计合理、紧凑且具备自我诊断和维护功能。[/list] [b]四、应用场景[/b] 德国MAIER的MCHD双温度控制器油浸变压器非电量保护设备广泛应用于各类油浸式变压器的保护中。在电力系统中,它能够实时监测变压器的运行状态和各项参数指标,及时发现并处理潜在故障或异常现象,确保电力系统的安全稳定运行。同时,在石油化工、冶金、船舶等特殊领域,该设备也能为特殊环境下的变压器提供可靠的保护。 综上所述,德国MAIER的MCHD双温度控制器油浸变压器非电量保护设备是一款功能全面、性能优越的保护设备。它凭借高精度测温技术、可靠的非电量保护逻辑以及易于安装与维护的特点,在电力行业中赢得了广泛认可和应用。
冷热冲击试验箱PID控制,以PID控制仪为控制核心,通过控制时间继电器、中间继电器、SSR、接触器等达到所要实现的目的,报警系统功能齐全。该控制系统机动性强,稳定,可直接读取老化过程中的温度、电流、电压等参数,方便维修,成本相对较低,但是其控制系统所能达到的功能简单, PID在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时,工作得不是太好。最重要的是,简单的PID控制器有时却是最好的控制器。东莞高天冷热冲击试验箱的冲击温度控制器:液晶显示触控式莹幕直接按键型控制器,中英文表示5.7”图形之广视角,高对比附可调背光功能之大型LCD液晶显示控制器.一、控制器规格:(1)精度:温度±0.1℃+1digit.(2)分辨率:温度±0.1.(3)具有上下限待机及警报功能.(4)温度入力信号 T型.(5)P.I.D控制参数设定,P.I.D自动演算.二、画面显示功能:(1)采画面对谈式,无须按键输入,屏幕直接触摸选项.(2)温度设定(SV)与实际(PV)值直接显示.(3)显示故障状态及说明故障排除方法.(4)可显示目前执行程序号码,段次,剩余时间及循环次数.(5)温度程序设定值以图形曲线显示,具实时显示程序曲线执行功能.(6)具单独程序编辑画面,可输入温度,时间及循环次数.(7)屏幕可作背光调整.(8)屏幕显示保护功能可作定时,TIMER或手动关闭设定.三、程序容量及控制功能: a.可使用的程序组:最大96个PATTEN(即96个试验规范可设定).(1)可重复执行命令:每一个命令可达999次.(2)SEGMENTS时间设定0--99Hour59Min.(3)具有断电程序记忆,复电后自动启动并继续执行程序功能.(4)程序执行时可实时显示图形曲线.(5)具有预约启动及关机功能.(6)具有日期,时间调整功能.http://www.whgt17.com/uploads/allimg/160524/1-160524163P00-L.jpg
请教各位: 哪个厂家有工作温度在120℃以上的工业在线PH控制器?及PH传感器?谢谢。
[color=#990000]摘要:目前各实验室有众多各种渠道购置和自行搭建的旋转蒸发仪,在蒸发仪真空度控制方面,国内客户普遍要求能替代价格较贵的国外真空控制系统、提高真空控制的程序化和自动化水平、改进真空控制的精度和稳定性、解决控制阀门的耐腐蚀性问题,甚至要求采用一个控制器对温度、真空度和旋转同时进行程序控制。本文针对用户提出的改进要求,提出了相应的解决方案,并介绍专门用于蒸发仪温度、真空度和旋转电机控制的相关产品。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#990000]一、用户要求[/color][/size]旋转蒸发仪(旋转蒸发器)是实验室一种常用设备,通过蒸发仪中的电子控制,使烧瓶中的溶剂在合适的旋转速度、温度和真空度下快速蒸发。一般旋转蒸发器的工作真空度范围为 1~760毫米汞柱(绝对真空度),具体应用中会根据不同混合物要求来设定和控制真空度。作为一种简单的实验室常用设备,旋转蒸发仪即可以实验室自行搭建,市场上也有多种规格可供选择订购。针对目前有些用户实验室在用的旋转蒸发仪,用户提出以下几方面的明确要求:(1)有些实验室配备了进口旋转蒸发仪,但还需单独配备价格较高的真空控制器,希望能用国内产品进行替换。(2)国产和自行搭建的旋转蒸发仪,希望配备多功能高精度的真空控制器,以实现试验过程计算机控制的程序化和自动化,希望能存储多组控制过程设定曲线便于直接调用,希望能计算机设定试验程序和显示整个控制过程的变化。(3)目前国内外旋转蒸发仪真空控制过程,普遍都采用阀门通断或真空泵停启方式,控制精度和稳定性较差,希望采用开度可连续可调的高速数字阀门。(4)目前国内外旋转蒸发仪真空控制装置中的控制阀门,普遍缺乏抗腐蚀性,希望采用可耐腐蚀气体和液体的真空调节阀门。(5)对于一些自行搭建的旋转蒸发仪,希望能将温度控制、真空控制和旋转控制集成在一起,减小仪器及其操作的复杂程度,提高集成化和自动化水平。本文将针对上述要求,提出相应的解决方案,介绍了专门用于蒸发器的集成式温度、真空度和旋转控制器以及步进电机驱动的耐腐蚀数控针阀,可满足不同用户旋转蒸发器的试验需求。[size=18px][color=#990000]二、国产24位高精度多功能控制器[/color][/size]为实现旋转蒸发仪的温度、真空度和旋转的测试和程序控制,目前我们已经开发出VPC-2021系列24位高精度可编程PID通用控制器,如图1所示。此系列PID控制器功能十分强大,且性价比非常高。[align=center][color=#990000][img=蒸发器真空控制,650,338]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202081749460848_7428_3384_3.png!w650x338.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 国产VPC-2021系列高精度PID程序控制器[/color][/align]VPC-2021系列控制器主要性能指标如下:(1)精度:24位A/D,16位D/A。(2)最高采样速度:50ms。(3)多种输入参数:47种(热电偶、热电阻、直流电压)输入信号,可连接各种温度和真空度传感器进行测量、显示和控制。(4)多种输出形式:16BIT模拟信号 、2A (250V AC)继电器、22V/20mA固态继电器、3A/250VAC可控硅。(5)多通道:独立1通道或2通道输出。2通道可实现温度和真空度的同时测控,报警输出通道可用来控制旋转电机启停。(6)多功能:正向、反向、正反双向控制、加热/制冷控制。(7)PID程序控制:改进型PID算法,支持PV微分和微分先行控制。可存储20组分组PID,支持20条程序曲线(每条50段)。(8)通讯:两线制RS485,标准MODBUSRTU 通讯协议。(9)显示方式:数码馆和IPS TFT真彩液晶。(10)软件:通过软件计算机可实现对控制器的操作和数据采集存储。(11)外形尺寸:96×96×87mm(开孔尺寸92×92mm)。[size=18px][color=#990000]三、步进电机驱动耐腐蚀高速数控针阀[/color][/size]为实现真空度控制过程中的高精度调节,我们在针阀基础上采用数控步进电机开发了一系列不同流量的电子针阀,如图2所示。此系列数控针阀的磁滞远小于电磁阀,并具有1秒以内的高速响应,特别是采用了氟橡胶(FKM)密封技术,使阀门具有超强的耐腐蚀性,详细技术指标如图3所示。[align=center][color=#990000][/color][/align][align=center][color=#990000][img=蒸发器真空控制,450,385]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202081750301727_9546_3384_3.png!w599x513.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 国产NCNV系列数控针阀[/color][/align][align=center][color=#990000][/color][/align][align=center][img=蒸发器真空控制,690,452]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202081750469538_6188_3384_3.png!w690x452.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图3 国产NCNV系列数控针阀技术指标[/color][/align]NCNV系列数控针阀配备了一个步进电机驱动电路模块,给数控针阀提供了所需电源和控制信号,並以将直流信号转换为双极步进电机的步进控制,同时也可提供 RS485 串口通讯的直接控制,其规格尺寸如图4所示。[align=center][color=#990000][img=蒸发器真空控制,690,219]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202081752076651_3769_3384_3.png!w690x219.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图4 NCNV系列数控针阀驱动模块及其尺寸[/color][/align]旋转蒸发仪在使用数控针阀时,可采用开环控制方式将针阀安装来真空泵前端,通过调节抽气流量来实现真空度的控制,但这种开环控制方式的稳定性差,难达到较高的纯度需求。为解决这一问题,可采用闭环控制方式,即在蒸发器上增加一路进气控制阀,通过调节进气流量和排气流量可实现真空度的精密控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
[color=#990000]摘要:目前真空冷冻干燥过程中已普遍使用了电容压力计,使得与电容压力计相配套的压力控制器和电动进气调节阀这两个影响压力控制精度和重复性的主要环节显着尤为突出。为解决控制精度问题,本文介绍了国产最新型的2通道24位高精度PID压力控制器和步进电机驱动电动针阀的功能、技术指标及其应用。经试验验证,上游控制模式中使用电动针阀和高精度控制器可将压力精确控制在±1%以内,并且此控制器还可以同时用于冷冻干燥过程中皮拉尼真空计的监控,以进行初次冻干终点的自动判断。[/color][size=18px][color=#990000]一、问题的提出[/color][/size] 压力控制是真空冻干过程中的一个重要工艺过程,其控制精度严重影响产品质量,对于一些敏感产品的冷冻干燥尤为重要。因此,为使冷冻干燥过程可靠且可重复地进行,必须在干燥室内准确、重复地测量和控制压力,这是考察冷冻干燥硬件设备能力的重要指标之一。同时因为一次干燥时的压力或真空度,直接影响产品升华界面温度,因此准确平稳的控制压力,对于一次干燥过程至关重要。但在实际真空冷冻干燥过程中,在准确压力控制方面目前国内还存在以下问题: (1)压力控制器不匹配问题:尽管冷冻干燥工艺和设备都配备了精度较高的电容压力计,其精度可达到满量程的0.2%~0.5%,但目前国内大多配套采用PLC进行电容压力计直流电压信号的测量和控制,PLC的A/D和D/A转换精度明显不够,严重影响压力测量和控制精度。A/D和D/A转换精度至少要达到16位才能满足冷冻干燥过程的需要。 (2)进气控制阀不匹配问题:对于冷冻干燥中的真空压力控制,其压力恒定基本都在几帕量级,因此一般都采用上游进气控制模式,即在真空泵抽速一定的情况下,通过电动调节阀增加进气流量以降低压力,减少进气流量以增加压力。但目前国内普遍还在使用磁滞很大的电磁阀来进行调节,严重影响压力控制精度和重复性,而目前国际上很多已经开始使用步进电机驱动的低磁滞电动调节阀。 为解决上述冷冻干燥过程中压力控制存在的问题,本文将介绍国产最新型的2通道24位高精度PID压力控制器、电动针阀的功能、技术指标及其应用。经试验考核和具体应用的验证,上游控制模式中使用电动针阀和高精度PID压力控制器可将压力精确控制在±1%以内,并且2通道PID控制器还可以同时用于冷冻干燥过程中皮拉尼真空计的监控和记录。[size=18px][color=#990000]二、国产2通道24位高精度PID压力控制器[/color][/size] 为充分利用电容压力计的测量精度,控制器的数据采集和控制至少需要16位以上的模数和数模转化器。目前我们已经开发出VPC-2021系列高精度24位通用性PID控制器,如图1所示。此系列PID控制器功能强大远超国外产品,但价格只有国外产品的八分之一。[align=center][img=冷冻干燥压力控制,550,286]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112211608584555_3735_3384_3.png!w650x338.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图1 国产VPC-2021系列温度/压力控制器[/color][/align] 压力控制器其主要性能指标如下: (1)精度:24位A/D,16位D/A。 (2)多通道:独立1通道或2通道。2通道可实现双传感器同时测量及控制。 (3)多种输出参数:47种(热电偶、热电阻、直流电压)输入信号,可实现不同参量的同时测试、显示和控制。 (4)多功能:正向、反向、正反双向控制。 (5)PID程序控制:改进型PID算法,支持PV微分和微分先行控制。可存储20组分组PID,支持20条程序曲线(每条50段)。 (6)通讯:两线制RS485,标准MODBUSRTU 通讯协议。 在冷冻干燥的初级冻干终点判断中,VPC-2021系列中的2通道控制器可同时接入电容压力计和皮拉尼压力计,其中电容压力计用作真空压力控制,皮拉尼计用来监视冻干过程中水汽的变化,当两个真空计的差值消失时则认为初级冻干过程结束。整个过程的典型变化曲线如图2所示。[align=center][color=#990000][img=冷冻干燥压力控制,586,392]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112211609304857_1459_3384_3.png!w586x392.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2. 初级干燥过程中的典型电容压力计和皮拉尼压力计的测量曲线[/color][/align][size=18px][color=#990000]三、国产步进电机驱动电子针阀[/color][/size] 为实现进气阀的高精度调节,我们在针阀基础上采用数控步进电机开发了一系列不同流量的电子针阀,其磁滞远小于电磁阀,如图3所示,价格只有国外产品的三分之一,详细技术指标如图4所示。[align=center][img=冷冻干燥压力控制,400,342]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112211609435684_1917_3384_3.png!w599x513.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图3 国产NCNV系列电子针阀[/color][/align][align=center][color=#990000][img=冷冻干燥压力控制,690,452]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112211610002292_1250_3384_3.png!w690x452.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图4 国产NCNV系列电子针阀技术指标[/color][/align][size=18px][color=#990000]四、国产PID控制器和电子针阀考核试验[/color][/size] 考核试验采用了1Torr量程的电容压力计,电子针阀作为进气阀以上游模式进行控制试验。首先开启真空泵后使其全速抽气,然后在68Pa左右对PID控制器进行 PID参数自整定。自整定完成后,分别对12、27、40、53、67、80、93和 107Pa 共 8 个设定点进行了控制,整个控制过程中真空度的变化如图 5所示。 [align=center][color=#990000][img=冷冻干燥压力控制,690,418]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112211610175473_9598_3384_3.png!w690x418.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图5 多点压力控制考核试验曲线[/color][/align] 将图5曲线的控制效果以波动率来表达,则得到如图6所示的不同真空压力下的波动率。从图6可以看出,整个压力范围内只有在12Pa控制时波动率大于1%,显然将68Pa下自整定得到的PID参数应用于12Pa压力控制并不太合适,还需要进行单独的PID 参数自整定。[align=center][color=#990000][img=冷冻干燥压力控制,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112211610294377_3818_3384_3.png!w690x388.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图6. 多点压力恒定控制波动率[/color][/align][align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
[color=#990000]摘要:对标美国MKS公司的148J、248A和154A 系列上游流量控制阀以及244、250、946和651系列控制器,介绍了相应的国产化替代产品电子针阀和多功能高精度控制器,并介绍了国产化替代产品的相应特点和技术指标 。[/color][color=#990000][/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#990000]一、MKS公司上游流量控制阀[/color][/size] MKS上游流量控制阀是一类真空型电磁比例阀,如图1所示,主要有以下三个系列产品: (1)148J全金属流量控制阀:金属密封,流量范围0.01~20L/mim。 (2)154B大流量控制阀:橡胶密封,流量范围20~200L/mim。 (3)248D通用型流量控制阀:橡胶密封,流量范围0.01~50L/mim。[align=center][color=#990000][img=MKS上游气体流量控制阀,690,259]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112012251024178_4191_3384_3.png!w690x259.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 MKS公司上游流量控制阀[/color][/align][size=18px][color=#990000]二、MKS公司流量/压力控制器[/color][/size] MKS公司的流量/压力控制器是一类PID控制器,如图2所示,主要有以下4个系列产品: (1)244系列:手动PID控制,单通道控制,适配多种传感器,0~10VDC输入信号,手动/自动/外部控制模式,精度为满量程的0.25%,多个设定点(3或4),控制偏差指针显示。此型号系列控制器现已停产。 (2)250系列:手动PID控制,单通道控制,适配多种真空传感器,0~10VDC输入信号 ,手动/自动/外部控制模式,精度为满量程的0.25%,最多4个设定点,外部编程设定,数码显示测量值和控制偏差值。此型号系列控制器现已停产。[align=center][color=#990000][img=MKS流量压力控制器,690,102]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112012251398451_7424_3384_3.png!w690x102.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 MKS公司流量/压力控制器[/color][/align] (3)946系列:自动PID控制,16位A/D采集,6通道控制,适配多种真空传感器,最多可同时监测6路传感器信号,0~10VDC输入/输出信号 , 手动/自动/外部控制模式,内部编程设定,数字显示测量值和控制偏差值,12路继电器输出,RS232/485通讯。 (4)651系列:自调节快速PID控制,16位A/D采集,单通道控制,适配多种真空传感器,0~10VDC输入/ 输出信号 , 手动/自动/外部控制模式,重复性为满量程的±0.1%,外部编程设定,数字显示测量值, 多路I/O接口,RS232/485通讯。[size=18px][color=#990000]三、国产化电子针阀替代MKS电磁控制阀[/color][/size] MKS公司的上游流量控制阀是一种传统的电磁阀,电磁阀最大的问题是磁滞比较大,会明显的影响线性度和控制精度。这些控制阀的整体价格较高,也没有相应的国产品牌。 为了实现上游流量控制阀的国产化替代并提高性价比,我们在针阀技术上采用数控步进电机来代替电磁阀,开发了一些列不同流量的电子针阀,如图3和图4所示,完全实现了国产化替代。[align=center][color=#990000][img=电子针阀,500,428]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112012252026101_430_3384_3.gif!w599x513.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图3 国产NCNV系列电子针阀[/color][/align][align=center][img=电子针型阀技术指标,690,452]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112012252322209_7636_3384_3.png!w690x452.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图4 国产NCNV系列电子针阀技术参数[/color][/align][align=left][size=18px][color=#990000]四、国产化高精度PID控制器替代MKS控制器[/color][/size][/align] MKS公司的气体流量/压力控制属于专用控制器,只能满足真空领域内的气体流量和压力控制,尽管功能十分强大,但价格较贵。国产化替代的PID控制器,采用了更高精度的24位A/D采集器,控制器更趋于通用性,可实现温度和真空压力的同时控制,如图5所示。[align=center][color=#990000][img=VPC-2021系列控制器,690,358]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112012252599268_5639_3384_3.png!w690x358.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图5 国产VPC-2021系列温度/压力控制器[/color][/align] 国产高精度多功能PID控制器主要特点如下: (1)高精度:±0.05%满量程,24位A/D采集,16位D/A输出。 (2)多通道:独立的1通道和2通道。 (3)多功能:47种(热电偶、热电阻、直流电压)输入信号,可实现不同参量的同时测试、显示和控制,可进行正反向控制(双向控制模式)。 (4)PID控制:改进型PID算法,支持PV微分和微分先行控制。20组分组PID,分组输出限幅功能。 (5)双传感器切换:每一个通道都可支持温度高低温和高低真空度的双传感器切换,两通道可形成总共接入四只传感器的控制组合。 (6)程序控制:支持20条工艺曲线,每条50段,支持段内循环和曲线循环。[hr/]
[size=16px][color=#339999]摘要:分程控制作为一种典型的复杂控制方法之一,常用于聚合反应工艺、冷热循环浴、TEC半导体温度控制、动态平衡法的真空和压力控制等领域。为快速和便捷的使用分程控制,避免采用PLC时存在的控制精度差和使用门槛高等问题,本文介绍了具有分程控制功能的超高精度VPC-2021系列PID控制器,以及使用分程控制时的参数设置、接线和具体应用。[/color][/size][align=center][size=16px][img=超高精度PID控制器的特殊功能(4)——分程控制功能及其应用,650,440]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304191326452103_3866_3221506_3.jpg!w690x468.jpg[/img][/size][/align][b][size=18px][color=#339999]1. 分程控制简介[/color][/size][/b][size=16px] 分程控制是采用一个输出变量来控制几个不同操作变量之间协调运行的一种复杂控制方式,如单个控制器用于控制两个执行机构(例如两个阀门、加热和制冷器等),控制这两个操作变量将一个受控变量保持在设定点上。分程控制主要包括以下三种不同方式:[/size][size=16px] (1)分程控制(Split Range Control)[/size][size=16px] (2)顺序控制(Sequence Control)[/size][size=16px] (3)正反向动作控制(Opposite Acting Control)[/size][size=16px] 一个典型的分程控制且应用广泛的是密闭容器的真空压力控制,控制回路上有两个控制阀,一个阀负责进气加压,另一个阀负责排气。图1(a)曲线图显示了阀门开度与真空压力的关系。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=01.分程控制的三种形式,690,249]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304191329331841_5111_3221506_3.jpg!w690x249.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 分程控制三种形式的操作示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如果需要对阀门进行顺序控制,其工作方式如图1(b)所示。在这种顺序阀操作中,当PID控制器输出为0~50%时,阀门A将从0~100%打开。当PID控制器输出达到50%时,阀门A将100%打开,然后阀门B将在PID输出达到50%后开始打开。因此,对于PID控制器输出50%至100%,阀门B将从0%至100%打开。[/size][size=16px] 在正反向动作控制中,对于0~100%的PID控制器输出,阀A将从0~100%开始打开,同时对于相同的PID控制器输出,阀B将从100%到0%关闭。[/size][size=16px] 在上述分程控制的具体实施过程中,普遍需要采用具有PID控制功能的相应装置。目前这种控制装置大多采用PLC形式才能实现,存在使用门槛高和控制精度差等问题。为此本文将介绍一种具有分程控制功能的超高精度PID控制器,以及分程控制时的参数设置、接线和具体应用。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 具有分程控制功能的超高精度PID控制器[/b][/color][/size][size=16px] VPC-2021系列超高精度PID控制器的内核是一款双通道控制器,其中VPC2021-1系列是具有分程控制功能的PID控制器,而VPC2021-2系列则是独立双通道PID控制器。本文将重点介绍具有分程控制功能的VPC2021-1系列PID控制器,此控制器如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=02.VPC2021-1控制器及其电气接线图,690,199]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304191329550947_4629_3221506_3.jpg!w690x199.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 VPC2021-1控制器及其电气接线图[/b][/color][/size][/align][size=16px] VPC-2021系列PID控制器的主要技术特征如下:[/size][size=16px] (1)尽管VPC-2021系列PID控制器的内核是双通道控制器,具有两路传感器输入和两路控制信号输出,但为了实现分程控制功能,控制器仅配置了一套PID控制模块,所以在实际应用中还是一款单通道PID控制器。[/size][size=16px] (2)具有两路控制信号输出(主控输出1和主控输出2),两路输出可以分别控制相应的阀门、加热和制冷器,适合真空压力和温度的分程控制功能实现。[/size][size=16px] (3)具有一路变送输出通道,可变送输出测量值PV、设定值SV、输出值OP和偏差值DV四个控制参数中的任选一种,这也有助于分程控制功能的实现和拓展。[/size][size=16px] (4)具有两路传感器信号输入通道,可连接相同测量参数(如真空压力或温度)但量程不同的传感器,可实现两个传感器之间的自动切换,由此可进行宽量程范围内的PID控制。[/size][size=16px] (5)所具有的两路输入通道,还可实现本地设定和远程设定功能之间的切换,通过远程设定功能,可任意改变设定值(如周期性波形形式的设定曲线),实现周期性复杂波形的控制。[/size][size=16px] (6)具有程序控制功能,支持20条编程曲线,每条50段,支持段内循环和曲线循环。[/size][size=16px] (7)具有超高的测量和控制精度,24位AD、16位DA、双精度浮点运行和0.01%最小输出百分比。控制器是面板安装式的标准工业调节器,最大开孔尺寸为92mm×92mm。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 分程控制功能的具体应用[/b][/color][/size][size=16px] 针对图1所示的三种分程控制形式,采用VPC2021-1控制器的具体实施方法如下。[/size][size=16px][color=#339999][b] (1)分程控制应用[/b][/color][/size][size=16px] 对于典型的分程控制,PID控制器的具体接线如图3(a)所示,将两个被控对象,如常闭型阀门或加热制冷器,直接连接到主控输出1和主控输出2接线端。测量传感器连接到主输入1接线端。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=03.分程控制接线示意图,690,222]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304191330182623_478_3221506_3.jpg!w690x222.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 两种分程控制形式的PID控制器接线示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px][color=#339999][b] (2)顺序控制应用[/b][/color][/size][size=16px] 对于顺序控制,PID控制器的具体接线如图3(b)所示,将一个被控对象,如常闭型阀门,直接连接到主控输出1接线端,将第二个被动对象,如常闭型阀门,连接到变送输出接线端。测量传感器连接到主输入1接线端。[/size][size=16px][color=#339999][b] (3)正反向控制应用[/b][/color][/size][size=16px] 对于正反向控制,PID控制器的具体接线与图3(a)所示相同,区别只是所连接阀门一个是常闭型,另一个是常开型。[/size][size=16px] 在使用PID控制器进行分程控制之前,还需进行以下几项控制器参数的设置:[/size][size=16px] (1)设置仪表功能的控制方式为“双输出”。[/size][size=16px] (2)在分程控制中,根据实际被控对象设置“死区”范围。[/size][size=16px] (3)如需采用变送功能,还需进行相应的变送参数设置。[/size][size=16px] (4)如需采用双传感器切换功能,还需进行相应的切换参数设置。[/size][size=18px][color=#339999][b]4. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,本文详细介绍了具有分程控制功能的VPC2021-1系列超高精度PID控制器,采用此控制器可直接用于相应分程控制的实施,且具有很高的控制精度。[/size][size=16px] 分程控制在实践中应用广泛,然而,由于忽视了与之相关的独特挑战,分程控制经常会被误用或滥用。在许多应用中,如上述的顺序控制和正反向动作控制中,采用如VPC2021-2这种独立双通道PID控制器,无论在配置、调试和故障排除上都要简单得多。[/size][align=center][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align][align=center][color=#339999][/color][/align][align=center][color=#339999][/color][/align][align=center][color=#339999][/color][/align]
[size=16px][color=#ff0000]摘要:针对目前张力控制器中普遍存在测量控制精度较差和无法实现串级控制这类高级复杂控制的问题,本文介绍了具有超高精度和多功能的新一代张力控制器。这种新一代张力控制器具有24位AD模数转换、16位DA数模转换、双精度浮点运算和0.01%的最小输出百分比,同时还就有远程设定点和变送输出功能,可方便的实现两个参量的串级控制,并可进行手动和自动控制的开关切换,极大提高了张力控制的精密度,更是适合一些特殊应用中的微张力控制,甚至可以进行张力设定程序曲线的精确控制。[/color][/size][align=center][size=16px][img=微张力控制,650,272]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110946105710_7747_3221506_3.jpg!w690x289.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#ff0000][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 张力控制是一种对在两个加工设备之间作连续运动或静止的被加工材料所受的张力进行自动控制的技术。在各种连续生产线上,各种带材、线材、型材及其再制品,在轧制、拉拔、压花、涂层、印染、清洗以及卷绕等工序中常需要进行张力控制。[/size][size=16px] 张力控制中所用到的张力控制器是一种由单片机或者一些嵌入式器件及外围电路开发而成的系统,主要由A/D和D/A转换器以及高性能单片机等组成。在张力控制过程中,首先直接设定要求控制的张力值,让张力传感器采集的信号(一般为毫伏级别)作为张力反馈值,比较两者的偏差后,经内部智能PID运算处理后,调节执行机构,自动控制材料的放卷、中间引导及收卷的张力,达到系统响应最快的目的。目前的张力控制器普遍还存在以下几方面的问题:[/size][size=16px] (1)测量精度较低:普遍采用12位AD模数转换器,个别国外产品用了16位AD模数转换器,对于一些高精度的张力传感器输出显然无法准确测量,测量精度无法满足高精度控制要求。[/size][size=16px] (2)控制输出精度较差:普遍采用12位DA数模转换器,个别国外产品用了14位DA数模转换器,对于一些高精度的张力控制无能为力。[/size][size=16px] (3)浮点运算精度较低:目前市场上商品化张力控制器的PID运算基本都是采用单浮点方式进行,运算精度较低,输出百分比的最小调节量只有0.1%,无法进行超高精度的张力控制。[/size][size=16px] (4)传感器输入信号类型少:在各种张力控制中会采用到多种不同的传感器,如超声波探头,浮辊,电位器和激光等,这些不同传感器所输出的信号类型和量程有多种形式,但目前绝大多数张力控制器的输入型号类型非常有限,且不能方便的进行测量范围调整。[/size][size=16px] (5)功能简单:绝大多数张力控制器只能进行单变量的控制,如收放卷的扭矩控制,过程张力中的速度控制以及浮辊张力控制,但只能选择其中的一种控制参数,缺乏两个参数同时控制的功能,无法采用更高级的控制形式——串级控制来更好实现准确的张力调节。[/size][size=16px] (6)PID参数无法自整定:在有些张力控制过程中,需要准确无超调的PID控制,快速且自动的选择合适的PID参数则显着尤为重要,而目前大多张力控制器缺乏这种PID参数自整定功能。[/size][size=16px] 针对目前张力控制器中普遍存在的问题,特别是为了实现超高精度张力控制,本文将详细介绍超高精度工业用PID调节器及其在超高精度张力控制过程中的应用,特别还介绍了串级控制功能的具体应用。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]2. 超高精度PID控制器[/b][/color][/size][size=16px] VPC-2021系列PID调节器是一种标准形式的工业用控制器,有单通道和双通道两个系列,具有96×96mm、96×48mm 和48×96mm三种尺寸规格,如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=01.超高精度PID控制器系列,650,223]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110948313448_487_3221506_3.jpg!w690x237.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图1 VPC2021系列超高精度PID控制器[/b][/color][/size][/align][size=16px] VPC2021系列PID控制器的最大优点是具有超高精度检测和控制能力,具有24位AD模数转换、16位DA数模转换和双精度浮点运算能力,0.01%的最小输出百分比。主要技术指标如下:[/size][size=16px] (1)真彩色IPS TFT长寿命LED背光、全视角液晶显示。[/size][size=16px] (2)独立的单回路和双回路控制,每个通道控制输出刷新率50ms,独立的PID控制功能,每个通道都可进行独立的手动和自动控制切换。[/size][size=16px] (3)万能型信号检测能力,即每通道都具备47种输入信号形式,仅需通过设置即可完成信号类型和量程选择,由此可满足各种规格和形式的张力探测器的引入。除了能测量各种张力传感器、位置传感器给出的模拟电压、电流和电阻信号之外,还可以测量各种温度传感器和压力传感器等各种信号,传感器输出端直接接入控制器并在控制器上进行选择即可使用。[/size][size=16px] (4)单、双通道独立控制输出,输出信号有线性电流、线性电压、继电器输出、固态继电器输出和可控硅输出五种形式,可用于直接驱动电气比例阀(或电子压力转换器)进行张力控制,也可以驱动各种阀门和加热器等执行机构进行真空度、压力和温度等参数的控制。[/size][size=16px] (5)具有远程设定点、变送和正反向控制功能,使得串级控制和分程控制成为可能。[/size][size=16px] (6)采用自主改进型PID算法,支持对PV微分和无超调控制算法。5组PID存储和调用,10组输出限幅等实用功能 。每个通道采用独立的PID参数 , 且可独立的进行PID参数自整定。[/size][size=16px] (7)支持数字和模拟远程 操 作 功 能,支持标准MODBUS RTU通讯协议。[/size][size=16px] (8)带传感器馈电供电功能(24V,50mA)。[/size][size=16px] (9)支持一路过程变量变送功能,变送的过程变量可选PV测量值、SV设定值、控制输出值和偏差值,变送输出类型有4-20mA, 0-10mA, 0-20mA, 0-10V, 2-10V, 0-5V, 1-5V七种。[/size][size=16px] (10)两组开关量光隔输入端,可以实现各种应用功能的灵活应用切换。[/size][size=16px] (11)随机配备强大的控制软件,可通过软件进行控制参数设置、运行控制、过程曲线显示和存储,非常便于过程控制的调试。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]3. 串级控制在张力控制中的应用[/b][/color][/size][size=16px] 在典型的张力控制中多采用PID控制方式,由人工设定所需运行张力。设定值与张力传感器测量值进行比较计算后,PID控制器调节执行机构实现张力的稳定输出。典型张力控制器结构如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=02.典型单参数张力PID控制结构示意图,450,119]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110949423425_329_3221506_3.jpg!w690x183.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图2 典型单参数张力控制结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 图2所示的采用单参数进行张力控制的方法在很多实际应用中并不能满足需要,往往需要引入第二个参数进行控制,由此需要PID串级控制方式,其结构如图3所示。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=03.双参数串级控制PID张力控制结构示意图,600,165]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110950250802_7112_3221506_3.jpg!w690x190.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图3 双参数串级控制PID张力控制结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在图3所示的串级控制系统中包含了主和次两个闭环控制回路:[/size][size=16px] (1)次控制回路包括传感器1、执行机构和次PID控制器,其中将进入外围执行机构膜的参量作为次回路的控制参数。[/size][size=16px] (2)主控制回路则包括了传感器2、次控制回路、外围执行机构和主PID控制器,其中将外围执行机构的产出参数作为主回路的控制参数。[/size][size=16px] 由此可见,串级控制的核心是解决主PID控制器输出和次PID控制器的输入问题,采用一般的工业用PID控制器很难实现上述复杂的功能,如果采用PLC控制也需要复杂编程和相应硬件支持。为此,本解决方案采用了两台标准化的,且高精度多功能的PID控制器(VPC2021-1系列),具体接线如图4所示。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=04.串级控制系统PID调节器接线示意图,690,193]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110950400632_8989_3221506_3.jpg!w690x193.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图4 串级控制系统PID调节器接线示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图4所示,具有变送功能的主PID控制器,在主输入端口接收传感器2测量信号,然后根据所设置的固定值进行PID自动控制,相应的控制输出信号(输出值或偏差值)经过变送转换为4~20mA, 0~10mA, 0~20mA, 0~10V, 2~10V, 0~5V和1~5V七种模拟信号中的任选一种,并传送给次PID控制器的次输入端。[/size][size=16px] 具有远程设定点功能的次PID控制器,在次输入端口接收主PID控制器的变送信号作为变化的设定值,然后根据主输入端口接收到的传感器信号,进行PID自动控制,控制信号经主输出端口连接执行机构,对外部执行机构进行自动调节。[/size][size=16px] 需要注意的是,如果主PID控制器输出的控制信号能被次PID控制器次输入通道接收,且输入信号类型和量程与主输入通道接入的传感器一致,也可采用普通PID控制器作为主控制器。[/size][size=16px] 另外,从图4可以看出,由于VPC2021-1单通道PID控制器具有远程设定点功能,由此就可以很容易实现外部手动张力调节,而只需增加一个旋转电位器即可。手动调节接线如图5所示。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=05.串级控制系统PID调节器手动和自动切换接线示意图,690,193]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110950566532_2083_3221506_3.jpg!w690x193.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图5 串级控制系统PID调节器手动和自动切换接线示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图5所示,通过主PID控制器上连接的纽子开关,可以实现手动和自动功能切换。当切换到手动控制时,则可以通过接在主PID控制器次输入端子上的电压信号发生器,就可以实现手动调节控制。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]4. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,通过采用新一代的超高精度多功能PID控制器,可以实现各种应用场景下的张力控制。与传统的张力控制器相比,新一代的张力控制器主要具有以下优势:[/size][size=16px] (1)超高精度:24位AD模数转换、16位DA数模转换和双精度浮点运算能力,0.01%的最小输出百分比。[/size][size=16px] (2)多功能:最多2通道的张力控制,可实现串级控制,可进行手动和自动功能切换。[/size][size=16px][/size][size=16px][/size][align=center][color=#ff0000]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align]
岛津gc2014c显示:INJ温度控制器异常,如图,请教下各位大佬。[img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002011602048742_7682_3964745_3.png[/img]
改造升级方案加热炉的改造将原有的一个固定对开式电阻加热炉,改造升级为两个移动对开式电阻加热炉。具体改造方法是在试验机上增加旋转臂炉架,如所示。旋转臂炉架分前臂和后臂两部分,分别与试验机底座上的立柱和加热炉连接。通过调节旋转臂炉架的位置不仅能相对试验机调整加热炉的高度,而且能方便地将高温炉炉膛和试验机的夹头中心轴线调整到适当的位置。 可旋转的对开式电阻加热炉示意图两个可移动对开式电阻加热炉的主要参数如下:外形尺寸320mm440mm,炉膛尺寸80mm320mm,均热带150mm,加热炉上、中和下三段发热体(镍铬电热合金丝)的直径均为1.0mm,绕制成螺旋体。加热炉上、中和下三段发热体的最大功率分别为1000,2000和1000W,试样上绑扎热电偶(K型热电偶)与加热炉上、中和下三段发热体和各段温度控制器对应。高温拉伸夹具的改造改造前拉杆和试验机保持相对的固定关系,在进行完一次高温拉伸试验后要等待高温拉杆冷却到室温状态(或接近室温)后,才能进行下一次高温拉伸试验的控温过程。为提高工作效率,对试验机的高温拉伸夹具也进行了改造。重新设计了高温拉伸夹具,在夹具的上部分增加隔热板,在隔热板上增加可以调节高度的悬挂固定杆,从而有效地解决了高温拉杆和试验拉棒在高温环境中产生的热膨胀变形问题。悬挂固定杆(根据不同试样的长度调节以保证试样位于加热炉的中央)可以保证高温夹具位置在高温炉中保持相对固定,解决了不同试样造成的在加热炉内的相对位置不同的问题,提高了控温过程中的精度。另外,加入悬挂固定杆后,相当于增加了一个把手,实现了在高温试验过程结束后将已拉断试样快速拿出,将另一支含有高温试样的拉杆装入加热炉内,从而有效地提高了加热炉的利用效率。 同时把以上设计为两个可以移动的加热炉,在试验机后侧两端分别增加一个支柱,可以再次提高一倍的工作效率。最后,将高温夹具设计为上下两部分可以与拉伸试验机分离的结构部件,待保温结束后再与拉伸试验机连接进行高温拉伸试验,其他时间可以利用该试验机进行常温拉伸等试验,从而可以实现试验机的最大利用率。温度控制器的升级该试验机高温装置原温度控制仪表功能很简单,主要存在如下缺点:由于其控制方式为加热、保持和停止三位式控制,存在着温度控制波动大、温度控制精度差和加热功率不可调节等缺点,因而能源浪费大,加热效率低;该温度控制仪表老化严重,存在着温度控制失灵等故障,仪表控制精度难以满足相关高温拉伸试验标准的精度要求,而且此仪表要求日常频繁维护。因此,对试验机高温拉伸装置中的温度控制器进行了升级,优化了控制器的控制参数。通过调研,笔者决定采用国产宇电A1-808P仪表替代原控制仪表,主要增加了程序控制和手动调节等方便试验控制的功能。A1-808P仪表属于智能型控制仪表,在整个温度控制中可以人工干涉控制参数,以保证试验的精度要求。在应用人工智能调节算法功能后,能自动学习系统特性。当自整定完成后,虽然初次控制时效果不太理想,但第二次使用时便能获得非常精确的控制。
半导体元器件控温设备中,每个配件都有着不同的作用,由于作用不同,无锡冠亚的半导体元器件控温的阀件和控制器的作用也是不同的。 半导体元器件控温的水泵,是用于加速水流动的工具,以达到加强水在换热器中换热的效果。半导体元器件控温的水流开关用作管道内流体流量的控制或断流保护,当流体流量到达调定值时,开关自动切断(或接通)电路。半导体元器件控温的压力控制器用作压力控制和压力保护之用,机组有低压和高压控制器,用来控制系统的压力的工作范围,当系统压力到调定值时,开关自动切断(或接通)电路。 半导体元器件控温的压差控制器用作压力差的控制,当压力差到达调定值时,开关自动切断(或接通)电路。半导体元器件控温的温度控制器用作机组的控制或保护,当温度到达调定值时,开关自动切断(或接通)电路。在我们的产品上,温度的控制常用到,用水箱温度来控制机组的开停机情况。还有些象防冻都需要用到温度控制器。 半导体元器件控温视液镜用于指示制冷装置中液体管路的制冷剂的状况、制冷剂中的含水量、回油管路中来自油分离器的润滑油的流动状况,有的视液镜带有一指示器,它通过改变其颜色来指出制冷剂中的含水量。(绿色表示干燥,黄色表示潮湿)。因温度变化而引起水的体积变化,膨胀水箱用来贮存这部分膨胀水,对系统起稳压定压的作用,能给系统补偿部分水。 半导体元器件控温是一项比较新的设备,性能上面要求高一点才能使得半导体元器件控温的运行更加稳定。
[align=center][color=#990000][b]超高精度浮辊和张力双回路控制器:Montalvo张力控制器的国产替代[/b][/color][/align][align=center][color=#990000]Unwind Tension Controller for Dancer Input with Tension Indication—— Domestic Substitution of Montalvo Tension Controller[/color][/align][align=center][img=超高精度浮辊和张力双回路控制器:Montalvo张力控制器的国产替代,690,542]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210092010572560_1350_3221506_3.jpg!w690x542.jpg[/img][/align][color=#990000]摘要:针对目前市场上张力控制器普遍存在的测控精度较差、功能单一、适用传感器类型少和PID参数无法自整定等问题,本文分析了国外浮辊和张力双通道控制器的技术特点。对标国外高端张力控制器产品,本文重点介绍了国产替代产品的性能,国产张力控制器同样具有浮辊和张力双回路控制功能,但由于每个通道都采用了24位AD、16位DA和双精度浮点运算,可以实现超高精度的张力控制,而所具有的PID自整定功能则使得操作更为快捷方便。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#990000][b]一、问题的提出[/b][/color][/size]张力控制器主要应用于冶金,造纸,薄膜,染整,织布,塑胶,线材等设备上,是一种实现恒张力或者锥度张力控制的自动控制仪表,其作用主要是实现辊间的同步,收卷和放卷的均匀控制。一套典型的张力控制系统主要由张力控制器,张力读出器,张力检测器,制动器和离合器构成。根据环路可分为开环,闭环或自由环张力控制系统;根据对不同卷材的监测方式又可分为超声波式,浮辊式,跟踪臂式等。典型的张力控制器主要由AD,DA转换器和高性能微处理器等组成,张力控制器与张力传感器和电气比例阀组成典型的张力控制系统。在具体张力控制过程中,张力控制器是根据张力传感器和A/D模式转换器测量到的张力与设定的目标张力相比较后,经微处理器PID运算自动调整D/A输出从而改变电气比例阀的输出压力来实现卷料的张力调节,可广泛用于各种需对张力进行精密测控的场合,具有使用灵活和广泛的适用性。目前市场上有各种张力控制器,但在高精度张力控制过程中,普遍存在以下不足:(1)测量精度较低:普遍采用12位AD模数转换器,个别国外产品用了16位AD模数转换器,对于一些高精度的张力传感器输出显然无法准确测量,测量精度无法满足高精度控制要求。(2)输出精度较差:普遍采用12位DA数模转换器,个别国外产品用了14位DA数模转换器,对于一些高精度的张力控制显然无法实现。(3)浮点运算精度较差:目前市场上商品化张力控制器的PID运算基本都是采用单浮点方式进行,运算精度较差,从而使得输出百分比的最小调节量也只能为0.1%,根本无法进行电气比例阀输出压力的精细调节,进而无法实现超高精度的张力控制。(4)单通道控制:绝大多数张力控制器尽管可以实现如收放卷的扭矩控制,过程张力中的速度控制以及浮辊张力控制,但只能选择其中的一种控制模式。而个别国外的张力控制器产品,如Montalvo的Z4UI双回路控制器则能实现放卷扭矩和浮辊位置的同时控制。(5)传感器输入信号类型少:在各种张力控制中会采用到多种不同的传感器,如超声波探头,浮辊,电位器和激光等,这些不同传感器所输出的信号类型和量程有多种形式,但目前绝大多数张力控制器的输入型号类型非常有限。(6)PID参数无法自整定:在有些张力控制过程中,需要准确无超调的PID控制,快速且自动的选择合适PID则显着尤为重要,但目前很多张力控制器并没有这项PID参数自整定功能。针对上述目前张力控制器中普遍存在的问题,特别是为了实现超高精度张力控制以及相关控制器的国产替代,本文将对国外高端张力控制器技术特点进行分析,并对标国外产品介绍研发的新型浮辊和张力双回路超高精度控制器产品。[b][size=18px][color=#990000]二、Montalvo公司 Z4UI 双回路张力控制器技术特点分析[/color][/size][size=18px][color=#990000][/color][/size][/b]蒙特福Montalvo公司是国外著名的张力控制相关产品生产厂商,其最具特点的控制器产品是Z4UI浮辊和张力双回路控制器,我们将对标此张力控制器进行分析。蒙特福Z4UI浮辊和张力双回路控制系统结构如图1所示,控制器内置了张力指示器,能够同时检测浮辊电位计信号和张力检测器的张力信号,从而提供高精度的张力控制。它集合了浮辊吸收缓冲张力波动的功能和张力检测器精确、稳定的检测优势,通过渐进式“Progressive“ PID 控制电路调节放卷制动器的转矩输出,保持浮辊臂的位置不变来实现张力控制。模拟式张力表显示卷材的张力大小,操作员可直接监视张力稳定性,并根据张力表显示的实际卷材张力,来调节浮辊臂上的载荷从而保持理想张力。[align=center][color=#990000][img=01.Z4UI浮辊和张力双回路控制.jpg,690,275]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210092013010509_6406_3221506_3.jpg!w690x275.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 Z4UI双回路控制器在浮辊和张力控制系统中应用的结构示意图[/color][/align]由此可以看出,蒙特福Z4UI控制器是个典型的双回路闭环控制器。其中,一个回路是通过检测浮辊位置信号(DPS-1位置传感器或浮辊电位器)来控制第一个电气比例阀(I/P转换器)压力输出,由此来调整气缸位置将气压转换成扭矩输出达到张力调节。另一个回路通过检测卷径信号(接近开关或超声波探头)来控制第二个电气比例阀(I/P转换器)压力输出,由此来调整放卷位置达到张力调节。由此可见,蒙特福Z4UI双回路控制器是通过同时对两个变量的检测和控制来实现高精度的放卷调节。蒙特福Z4UI控制器的另外一个特点是采用RS-232与上位机(PLC或PC)进行通讯,采用控制软件进行所有操作,减少了人工界面操作的复杂程度。[b][size=18px][color=#990000]三、国产双回路超高精度张力控制器[/color][/size][/b]从上述蒙特福Z4UI双回路张力控制器技术特点可以看出,双回路张力控制器的核心技术内容就是一个非常典型的双通道PID控制器,张力的控制则是采用外置传感器实现电气比例阀的串级形式的PID控制,因此,双回路张力控制器的技术特征就是双通道的电气比例阀串级PID控制。基于此分析,结合我们在真空压力方面进行电气比例阀超高精度串级PID控制的成功经验,我们可以将通用型的VPC-2021系列PID调节器(单通道和双通道)应用于张力控制中,由此可完全实现蒙特福Z4UI双回路张力控制器的替代。VPC-2021-2系列双通道PID调节器是标准形式的工业用控制器,具有96×96mm、96×48mm和48×96mm三种规格,但其最大优点是具有超高精度检测和控制能力,其中具有24位AD模数转换、16位DA数模转换和双精度浮点运算能力,具备0.01%的最小输出百分比。用于张力控制的双通道超高精度PID控制器如图2所示,电气接线如图3所示,主要技术指标如下:[align=center][color=#990000][img=VPC 2021-2超高精度PID控制器,600,266]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210101508335313_3719_3221506_3.jpg!w690x307.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 VPC 2021-2系列双通道张力控制器[/color][/align](1)真彩色IPS TFT长寿命LED背光、全视角液晶显示。(2)独立双回路控制,每路控制输出刷新率50ms,双通道独立的输入和输出,双回路报警功能可以多功能应用,每通道都具备独立的PID控制功能,每个通道都可进行独立的手动和自动控制切换。(3)万能型信号检测能力,即每通道都具备47种输入信号形式,仅需通过设置极可完成信号类型和量程选择,由此可满足各种规格和形式的张力探测器的引入。除了能测量各种张力传感器、位置传感器给出的模拟电压、电流和电阻信号之外,还可以测量各种温度传感器和压力传感器等各种信号,传感器输出端直接接入控制器并在控制器上进行选择即可使用。(4)双通道独立控制输出,输出信号有线性电流、线性电压、继电器输出、固态继电器输出和可控硅输出五种形式,可用于直接驱动电气比例阀(或电子压力转换器)进行张力控制,也可以驱动各种阀门和加热器等执行机构进行真空度、压力和温度等参数的控制。(5)支持数字和模拟远程操作功能,支持标准MODBUS RTU 通讯协议。(6)采用自主改进型PID算法,支持对PV微分和无超调控制算法。5组PID存储和调用,10组输出限幅等实用功能。每个通道采用独立的PID参数,且可独立的进行PID参数自整定。(7)带传感器馈电供电功能(24V,50mA)。(8)支持一路过程变量变送功能,变送的过程变量可选PV测量值、SV设定值、控制输出值和偏差值,变送输出类型有4-20mA, 0-10mA, 0-20mA, 0-10V, 2-10V, 0-5V, 1-5V七种。(9)两组开关量光隔输入端,可以实现各种应用功能的灵活应用切换。(10)随机配备强大的控制软件,可通过软件进行控制参数设置、运行控制、过程曲线显示和存储,非常便于过程控制的调试。[align=center][img=,690,276]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210101726466183_8818_3221506_3.png!w690x276.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图3 VPC 2021-2系列双通道控制器电气连接图[/color][/align]从上述国产控制器技术指标可以看出,国产VPC 2021-2系列双通道控制器的性能和功能要远优于蒙特福Z4UI控制器,并具有强大的拓展能力,完全可以实现对蒙特福Z4UI控制器的替代。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][align=center][/align][align=center][/align][align=center][/align]
[size=16px][color=#339999][b]摘要:针对控制领域内广泛使用的PID控制器和可编程逻辑控制器PLC,本文分析了具体应用中PID控制器的几大优点。PID调节器的优点主要体现在测控精度高、更强的控制功能、使用门槛低和操作简单、具有明了的可视化界面和节省成本。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][img=相对于可编程逻辑控制器PLC,PID控制器具有哪些优势,600,320]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305161607321889_5876_3221506_3.jpg!w690x368.jpg[/img][/size][/align][size=16px][/size][b][size=18px][color=#339999]1. 基本概念[/color][/size][/b][size=16px] PID控制器(Proportion Integration Differentiation.比例-积分-微分控制器),由比例单元P、积分单元 I 和微分单元D组成。通过Kp,Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件,PID控制器通常是指闭环控制的一种形式,这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较,然后把这个差别用于计算新的输入值,这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。[/size][size=16px][/size] 可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)是一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器,可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。可编程逻辑控制器已经相当或接近于一台紧凑型电脑的主机,其在扩展性和可靠性方面的优势使其被广泛应用于目前的各类工业控制领域。[size=16px][/size] 在大多数工业控制应用中,PLC像PID控制器一样使用,PID模块的排列可以在PACs或PLC中完成,从而为精确的PLC控制提供更好的选择。与单独的控制器相比,这些控制器既智能又强大,每个PLC基本都包括软件编程中的PID模块。[size=16px][/size] 然而,尽管PID控制器和PLC有众多类似之处,它们在设置、编程和应用方面仍有显著不同,而综合这些不同来看,PID控制器有以下几方面自己独特的优势。[size=18px][color=#339999][b]2. 测控精度高[/b][/color][/size][size=16px] [/size][size=16px]PID控制器是闭合反馈回路的一部分,该回路主动追踪过程值与设定值的偏差,并根据需要调节输出水平。许多控制器都有 PID 算法,并带自动调节功能,可以实现快速设置,并保持最小的过程值与设定值偏差。目前一些工业用PID控制器已经发展到具有极高精度的水平,如24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比,由此可以实现温度、真空、压力、流量、张力等物理量的超高精度测量和控制。而对于PLC则很难具备如此高精度的能力,就算个别PLC能达到如此高的精度,那价格也会远高于PID调节器。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 控制功能更优[/b][/color][/size][size=16px] [/size][size=16px]PID控制器是一种专门设计用于处理特定的工业过程的调节器,因此包含了与这些过程直接相关的特点、输出和控制功能,例如针对各种不同的传感器需要提供完备的数据采集能力,针对需要阀门电机驱动控制(VMD)的应用提供专门的算法。而PLC需要具备适合广泛制造和自动化功能的特点,因此针对很多具体工业控制的特点是有限的。PLC可以执行基本的控制任务,但不如专门的PID控制器优势明显。此外,由于需要处理模拟信号,控制系统对微处理器的要求非常严苛,PID控制器是专为处理这些需求而设计的,而PLC必须在系统经过测试后才能判定能否满足这些过程要求。如未能符合要求,PLC将无法快速响应过程中的各种变化,并导致超前或滞后,从而影响产品质量。[/size][size=18px][color=#339999][b]4. 使用门槛低和操作简单[/b][/color][/size][size=16px] [/size][size=16px]PLC设计用于多任务控制环境,需要专业编程技巧以及大量时间,由专业人士来打造符合特定应用需要的解决方案。而PID控制器则可以相对快速地安装、设置和优化,并且所需经验极少。特别是一些PID控制器还自带计算机软件,采用图形化界面的计算机软件可以快速实现PID控制器的设置、运行和过程变量的采集和显示,更是大幅度降低了使用门槛。 [/size][size=16px][/size] 大多数PID控制器可以面板安装,也就是可以安装在过程机械的前面板上,并且带可视屏幕,相关人员只需基本的工程知识即可在数分钟内完成设置。PLC则较为复杂,通常安装在面板后面的机架上,不带显示屏,且需要单独的HMI(同样需要设置),因此PLC操作使用的便捷性上劣势明显。[size=18px][color=#339999][b]5. 明了的可视化界面[/b][/color][/size][size=16px] [/size][size=16px]面板安装的PID控制器有多种规格以及复杂程度,因此操作员可轻松查看过程信息以及需要注意的警告或警报信息。PLC通常没有直接的界面,需要一个单独的人机界面(HMI),且人机界面需要单独设置。HIM可以显示必要的过程信息,但它通常还会显示与PLC所管理的其他任务相关的各种数据。这意味着面板安装式PID控制器优势非常明显,有专门的界面方便查看所有相关的信息,可以快速进行调节。许多PID控制器还额外提供数据记录功能,可以用于查看先前所做的更改以及标记潜在问题。[/size][size=18px][color=#339999][b]6. 节省成本[/b][/color][/size][size=16px] [/size][size=16px]当然这是相对来说的,PLC设计用于控制多任务,适用于多回路控制的应用。对于某些单回路,或者少数回路控制的应用,PLC许多特点是应用所不需要的,所以成本显得高昂,这是不如选用专门针对某个工艺参数调控设计的PID控制器。[/size][size=16px][/size] 总之,对于具有相同功能和控制精度的PID控制器和PLC,总体而言PID控制器更节省成本。[size=16px][/size][align=center][size=16px][color=#339999][b]~~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][/align]
PLC程序控制器目前已广泛应用于各个领域之中,其中在[b]快温变试验箱[/b]中的的应用也是比较普遍。因其内部是由大量的电子元器件组成,很容易受到周围一些电气元件的干扰、强磁场电场以及振动幅度大等因素影响到PLC控制器的正常工作,这点往往被许多人忽略。即使程序编制再好,安装环节不注重,日后调试、运行会带来很多的故障。疲于奔命地维护。[align=center][img=,469,469]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/05/202105311519164835_6525_1037_3.jpg!w469x469.jpg[/img][/align] 以下是快温变试验箱PLC程序控制器安装时注意事项: 1、PLC安装环境 环境温度在0~55度,过高过低会导致内部电了元器件运行不稳定。必要时可采取降温或升温措施进行调节。 不能安装在振动频率50Hz、幅度为0.5mm以上,因振动幅度过大容易造成内部电路板的电子元器件脱焊以及脱落现象出现。 在电器箱内外应尽可能远离强磁场电场(如控制变压器、大容量的交直接触器、大容量的电容器等)电气元器件,还有易产生高次谐波(如变频器、伺服驱动器、逆变器、可控硅等)控制器件。 避免安装在金属粉尘多、腐蚀、可燃气体、潮湿等场所。 2、电源 要正确接入PLC电源,有交直之分。建议可使用隔离变压器提供给快温变试验箱PLC程序控制器电源。 3、接线布线及走向 接线时应使用冷压片压接后再接入PLC的输入输出端子上,并保证紧固牢靠。 当输入为直流信号时,如周围干扰源又多,应考虑带有屏蔽的电缆或采用双绞线为宜,在线的走向尽量不要与动力线平行且不能放置在同一线槽、线管内,以防造成干扰。 4、接地 有效地接地可以避免浪涌信号的冲击干扰,其接地电阻不应大于100欧,电气箱中如有接地铜排,应直接接到接地排上,不可与其他控制器(如变频器)的接地连接后再接入接地排上。
OLYMPUS U-H GLGPS 奥林巴斯汞灯控制器维修[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204120747143502_2596_3430718_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204120747148499_8189_3430718_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204120747146788_9491_3430718_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204120747146436_555_3430718_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204120747150418_1000_3430718_3.png[/img]
[align=center][size=14px][img=双传感器自动切换PID控制器,690,426]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281550092924_2978_3384_3.png!w690x426.jpg[/img][/size][/align][color=#990000]摘要:为了解决PID过程控制器中双传感器自动切换的难题,降低成本提高性价比,替代昂贵的英国欧陆公司2704系列产品,上海依阳实业有限公司推出了单通道和双通道系列的24位高精度PID过程控制器,每个通道都可以实现双传感器自动切换。采用双通道控制器还可以实现温度和真空度的同时测量和控制,温度和真空度测控都可以实现双通道自动切换。另外双传感器自动切换功能还可使备份传感器成为可能,可有效保证过程控制的连续性和安全性。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=24px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size][size=14px][/size] 在许多工业控制领域中,如真空热处理、冷冻干燥机、高压釜、半导体加热炉、空间环境模拟室等,被控参数的量程往往会很宽泛,为了覆盖全量程范围内的准确测量和控制,往往需要两只不同量程的传感器。[size=14px][/size] 如在温度测控过程中,往往在低温段采用热电偶温度传感器,在高温段采用红外测温仪,有时也会采用两种不同类型的热电偶温度传感器来覆盖宽的温度区间。[size=14px][/size] 如在真空度测控过程中,往往会采用10Torr和1000Torr两只薄膜电容真空计来完成0.1~760Torr全量程范围的真空度准确测量和控制。[size=14px][/size] 对于这种需要双传感器测量和控制的场合,目前普遍还是采用人工判断切换方式,这给实际应用带来很大不便。[size=14px][/size] 国外著名厂商欧陆(EUROTHERM)公司针对上述应用,专门推出了2704系列PID过程控制器,但价格较贵。[size=14px][/size] 为了解决PID过程控制器中双传感器自动切换的难题,降低成本提高性价比,替代昂贵的国外产品,上海依阳实业有限公司推出了单通道和双通道系列的24位高精度PID过程控制器,每个通道都可以实现双传感器自动切换,采用双通道控制器还可以实现温度和真空度的同时测量和控制,温度和真空度测控都可以实现双通道自动切换。另外双传感器自动切换功能还可以使备份传感器成为可能,有利于控制过程中若一只传感器出现故障而自动切换到第二只备份传感器,保证过程控制的连续性和安全性。[size=24px][color=#990000]2. 基本原理[/color][/size][size=14px][/size] 双传感器自动切换的基本原理是在控制器主输入接口的基础上引入了一个辅助输入接口,如图2-1所示为两只传感器切换的情况。以温度传感器为例,高切换点(2-3)是第一只传感器工作的高点,低切换点(1-2)是第二只传感器工作的低点,在这两点之间控制器进行平滑计算。当主输入PV1和辅助输入PV2的测量值连续采样低于下切换点,切换到低温传感器。当主输入PV1和辅助输入PV2的测量值连续采样高于上切换点,则切换到高温传感器。[align=center][color=#990000][img=双传感器自动切换原理,690,452]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281552543835_2273_3384_3.png!w690x452.jpg[/img][/color][/align][size=14px][/size][align=center][color=#990000]图2-1 双传感器自动切换原理图[/color][/align][size=24px][color=#990000]3. 控制器参数设置[/color][/size][size=14px][/size] 双传感器高低量程的切换点数值判断以辅助输入测量值为判断依据,因此当系统采用双传感器测量和控制时,辅助输入接口做为高端量程传感器的信号输入源。[size=18px][color=#990000]3.1. 双传感器切换功能时,输入类型分辨率的设置[/color][/size][size=14px][/size] (1)主输入接口输入类型为热电偶或热电阻时[size=14px][/size] 此时的温度单位“摄氏度”和“开尔文”设置为0.1度分辨率,温度单位“华氏度”为1度分辨率。即,主输入类型为热电偶或热电阻,温度单位为摄氏度或开尔文时,辅助输入通道小数点设置为1位小数。温度单位为华氏度时,小数点设置为0位小数。[size=14px][/size] (2)主输入通道的输入类型为模拟信号时(真空度测控情况)[size=14px][/size] 根据小数点设定分辨率,两通道必须相同分辨率,即主输入和辅助输入保持相同小数位数,但相应的量程要根据传感器的实际量程进行设置。如对于10Torr和1000Torr两只真空计,其对应的模拟信号都是0~10V,但显示量程分别要设置为10和1000。[size=18px][color=#990000]3.2. 双传感器切换功能中的上下限切换点设置[/color][/size][size=14px][/size] 在使用双传感器切换功能时,还需在控制器上进行相应子菜单设置,分别设置上限切换点和下限切换点,具体内容详见控制器使用说明书。[size=24px][color=#990000]4. 双传感器自动切换功能的应用[/color][/size][size=14px][/size] 具有双传感器自动切换功能的PID过程控制器可应用于多种场合:[size=14px][/size] (1)由于双传感器功能能够同时从两个独立的传感器接收输入信号,这就使得控制器可用于测量两传感器之间的差值和平均值,如温差、平均温度、真空压力差和真空压力平均值。[size=14px][/size] (2)双传感器自动切换功能也可作为备份传感器切换功能使用,即在控制器上连接两只完全一样的传感器,当第一只传感器开路时,当前测量自动切换到第二只传感器测量值进行控制,由此对测量和控制起到保护和保险作用。[size=14px][/size] (3)由于上海依阳公司的VPC2021-2系列PID过程控制器具有双通道同时测控能力,而每一通道都配备了辅助输入端口,这样就可以同时连接4只传感器。这种4只传感器的接入能力,能带来非常多的组态形式,如同时进行两路不同变量(如温度和真空度)的测量和控制,其中2只传感器同时测控温度和真空度,其他2只传感器用来同时监测其他两个测量点处的测量值变化情况。[size=14px][/size] (4)在高真空工艺过程中,最常见的是使用扩散泵,并将扩散泵放置在真空炉膛和机械泵(粗真空)之间,而扩散泵和机械泵之间的区域称为前级室。机械泵将前级室气压降低到扩散泵的最大吸入压力以下,扩散泵才能开始正常运行。在典型的单室真空系统中,一般会配备三个真空计:在主真空室(或炉膛)中将安装两个真空计,一个用于低真空(皮拉尼真空计10-3 mbar),另一个用于高真空(有源倒磁控管AIM)仪表10-8mbar。而另一个皮拉真空计被视为单独的输入用来监控前级室气压。在实际应用中需要两个主真空室上的真空计进行自动切换,同时外加一个真空计监测前级室气压和一个温度传感器进行腔室温度测控。两种类型的真空计(每种都需要24V直流电源)提供2~10V直流对数输出,涵盖不同的真空范围。在实际控制过程中,两通道控制器将前级室与主真空室隔离并打开前级泵,当前级室达到设定的真空度时,控制器将改变其联锁装置,使扩散泵能够将炉子抽真空。同样,当炉子达到设定的真空度时,两通道控制器将控制执行设定的温度曲线,同时继续监测是否保持必要的真空度。[align=center]=======================================================================[/align][align=center][img=,690,349]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281553360737_7536_3384_3.jpg!w690x349.jpg[/img][/align][size=14px][/size]