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

一、PID控制系統(tǒng)結構
恒溫恒濕試驗箱PID控制新方法基于PID控制系統(tǒng), 該系統(tǒng)主要由PC機、PLC構成, 通過控制柜完成對制冷機組、加熱器的控制。同時, 在PLC控制下, 利用PPI電纜作為上位機自由端口通信介質, 結合現場數據情況, 對圖形顯示、數據進行管理。在該系統(tǒng)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(tǒng)中主回路是重要部分, 設計時需綜合分析被控制設備的數量及特點。

二、PID溫度控制原理
PID溫度控制的實現主要在PID算法下進行, 并需結合控制過程對PID參數整定進行認真分析, 構建專門的PID參數生成系統(tǒng)。系統(tǒng)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。為滿足試驗溫度控制精度要求, 確保實際溫控曲線更好的與設定曲線匹配, 做好PID參數整定尤為關鍵。本文構建PID參數生成系統(tǒng), 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(tǒng)進行編程。另外, 針對一些特殊參數, 需要在調試系統(tǒng)中加以確定。另外, 系統(tǒng)運行中需在增量式PID算法的基礎上, 運用位式輸出滿足系統(tǒng)輸出要求, 即, 在周期T時間內, 在參考PID輸出歸一化結果的基礎上, 確定SSR的導通時間。
三、PID控制系統(tǒng)的應用
為保證PID控制系統(tǒng)在高低溫試驗室中更好的應用, 應用時應注重以下內容的認真落實:
1. 做好應用準備
本文設計的PID控制系統(tǒng), 結構復雜, 涉及的專業(yè)知識較多, 系統(tǒng)能否正常運行直接影響應用效果, 因此, 應用時應做好充分的準備, 加強技術攻關, 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等功能的順利實現。首先, PC機和PLC之間的通信時, 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, 主要應用PID參數生成系統(tǒng)以及PID控制算法實現, 因此, 做好PID控制算法研究, 保證算法的合理性尤為重要。后, 試驗會產生大量數據, 應用中需應用專門的數據庫, 負責管理試驗產生的圖形以及數據信息。同時, 借助曲線編輯程序, 實現曲線編輯功能。另外, 為方便試驗人員操作, 應用時應設計友好的交互界面, 符合試驗人員操作習慣。
2. 編寫合理軟件程序
為保證高低溫試驗室中PID控制新方法良好的應用, 需要專業(yè)的軟件系統(tǒng)支撐, 編寫的軟件需實現以下功能: (1) 試驗中發(fā)生故障, 能夠自動檢測并發(fā)出警報; (2) 能夠實現對數據庫的管理, 并具備報表打印功能; (3) 能夠實時顯示出溫度曲線, 并支持縮放; (4) 可隨意設置投入制冷機、加熱器個數以及相關參數, 滿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, 為及時發(fā)現與解決系統(tǒng)運行中存在的問題, 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(tǒng)各功能, 明確調試操作細節(jié), 按照一定的流程與規(guī)范開展調試工作。另一方面, 及時解決系統(tǒng)中的不良問題。調試工作中, 一旦發(fā)現問題應認真分析是硬件問題, 還是軟件問題, 分析問題出現原因, 及時加以解決, 保證各項功能順利實現。
終將設計的系統(tǒng)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, 具有較好的推廣價值。
四、結論
高低溫試驗室是工業(yè)生產、科學研究常用設備, 為保證相關試驗的順利進行, 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。本文探討的PID控制新方法基于新設計的系統(tǒng), 通過研究得出以下結論:
(1) 本文設計的PID控制系統(tǒng)主要由PC機、PLC構成, 設計中除保證兩者間正常通信的同時, 還應明確溫度控制原理。本文通過PID參數生成系統(tǒng)以及PID算法, 為溫度控制的實現提供支撐。
(2) 設計中除完成硬件設計外, 系統(tǒng)的正常運行還需要軟件系統(tǒng)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(tǒng)應用在高低溫試驗室中, 不僅操作方便, 功能強大, 而且控制精度滿足試驗要求, 具有較高的推廣與應用價值。