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 电热管温度控制案例总结

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作者 主题
看雪001
至圣

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楼主    2025-06-05 14:14:12
主题:电热管温度控制案例总结 精华帖 

       最近做了电热管加热项目,配置是200smart CPU ST20脉冲宽度调制控制固态继电器(即可控硅)+AT04热电偶温度模块,热电偶安装在发热圈上检测热点温度,要求100℃ (1.0℃控温范围)。

这种控温类似于注塑机的热流道温控:


发热圈和热电偶都是常见的在网上随时可以买到的物品,但200smart的AT04热电偶模块采购周期较长,在等待热电偶模块到货之前,我就用欧姆龙温控器先做了测试。这种温控器有AT自整定PID参数功能,我将采样周期设为0.1秒,开始自整定,得到的PID参数分别为30.0、150秒、26秒,控温效果还好,不带流体加温时(即空载时)温度稳定在2℃以内,PID实际输出在10%左右。

用温控器连续测试了几天之后,200smart的AT04模块终于到货了。按照已经绘制好的接线图纸接线,配置好PWM通道,用自己编写的PID程序(在本版,按照经典PID公式写的逻辑程序,不带PID参数自整定功能)进行调试,先给定PID参数5、20、0,超调很严重,最高达到110℃(目标温度100℃),试着加一点D参数,依然超调。那就干脆用欧姆龙温控器自整定后的PID参数试试吧,输入PID参数30.0、150、26,依然是超调、振荡。

      重新审视一下自己写的PID逻辑,坚信是没错的!再次重新输入PID参数:1.0、50.0、0,效果好多了,超调只有2℃;也就是说减小P参数这个方向是没错的!继续减小P参数到0.80,增大积分时间到200.0秒,超调和振荡的幅度更小了,把P参数调整到0.85,I参数调到500.0,D参数继续为0,待实际温度降到常温再次启动加热控制,OK,即使有超调也不会超过1.0℃,振荡幅度同样在1.0℃以内。

   总结如下:1,加热控制要有热点(hot point)和冷点(cold point)的概念,任何加热系统都是有热分布的,被控对象是热点、或是冷点、还是平均温度?冷点温度有较大延迟,热点控制因延迟较小相对比较容易;

2,保温要做好,减少加热功率对周围环境的影响;比如空载时有10%输出,就是抵消热点对周围环境的热量流失;

3,温控的PID,关键是从比例系数P开始,要尽量从小往大调整,采样温度越接近目标温度,PID的输出就要有明显减小,同时观察升温曲线不能有跌落(一直往上)。具体的做法是尝试用小的P参数,使升温曲线在接近目标温度时有一点跌落(曲线方向往下但又能走平),这时在调整积分时间I参数(由大往小调整,以减小温度曲线的振荡幅度,消除静差。D还是可以不用,即设为0,PI调节器已经能满足大多数应用场合了。

大道至简,知易行难
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