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如何实现±0.1℃控制精度实例分析

更新时间:2016-09-20 17:55:12 信息编号:277130
如何实现±0.1℃控制精度实例分析
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如何实现±0.1℃控制精度实例分析
杭州虹锦节能科技有限公司   胡山刚 在当今的科技环境中,特别在军工及电子纳米技术行业中的光束设备中,对生产工艺环境要求特别高,一般环境面积比较小,生产设备价值高,对环境要求高,生产环境温湿度的偏差对生产影响大,生产环境控制精度高,即可加快生产的速度,又可提高产品的品质。由于精度控制高、难点多、风险大,国内基本上很少有相关的自控企业敢于做这样的项目。
以下是我们做过的项目中,以某军工行业光束间的空调自控为例,此生产设备主要为军工航空航天生产芯片,要求控制±0.1℃控制精度,湿度要求±5%,房间保持微正压,换气次数高,洁净等级为百级。根据项目的特殊性,从以下几个方面进行分析:
一、生产工艺环境特点:
l 高精度
l 高稳定性
l 屏蔽性
光束间高质量的控制精度产生影响的外界因素为:
1、      新风干扰,本控制系统受外界干扰为室外新风干扰,光束间内循环机组系统中新风量为4690cmh点总送风量的7.65%,新风采用从mau取新风,mau的的控制精度为±0.5℃,因此受干扰的影响≤0.0383℃以内。
2、      工况变化,系统的稳定运行中由于工况的突变所产生的干扰非常严重,因此要求工况稳定,包括水温、水压、电力参数等。
3、      控制器精度、采样周期的控制系统起到核心作用,控制器的精度必须高于系统的要求精度,采样及计算周期必须小于系统周期,本系统采用honeywell xl5000系统,控制器采用xl100控制器,数据运算及采样周期均符合相关标准。
4、      传感器精度、响应时间、放置位置,传感器精度必须高于系统要求精度,其放置必须合理,能准确时实的反映状况,本系统采用回风温度作为反馈值与设定温度进行pid运算控制。
5、      自控执行件选型:水阀的流通量、电动阀可控比、阀权度、电加热功率、调压器精度、变频器精度。合理的自控部件选型可保证控制器的精度,根据设计要求,冷却分水阀采用两只控制阀,的进出口压为0.5kg/cm2工况下。
6、      软件编程,由于控制精度超出了不同意义上的恒温恒湿控制范围,因此的设计控制程序时光使用pid控制模式已无法满足控制精度,必须的数据采集及运算作其它处理,即把原有的信号放大、转换处理,达到控制目的。
7、      负荷的准确提供,负荷的准确性对系统的选型有直接影响,原须对负荷进行细致的校核。
8、      其它因素,除以上各项的影响外,如灯光开关、人员的进出、负荷的增减及启停等。
9、      系统温度检测验证仪器要求高于传感器的测量精度。
二、自控设备选型:
综合考虑以上问题后,即把可能会影响到系统控制精度的因素后,对于选型这块,主要分为以下几个方面:
1、 温度传感器,要求传感器的测量精度必须要求±0.1℃以内。在此项目中,我们在rosemount工厂定做了风管型高精确度的温度传感器,精度为±0.1℃,要求温度测量范围在15~35℃,信号精度保证正偏差,同时要求工厂进行传感器重复性信号输出实验,保证信号的可靠性和稳定性;另外,由于honeywell的控制器接收电压信号,要求工厂标配499ω的高精度电阻。
2、 阀门选型,阀门开度的变化对系统的影响程序,在选型方面,根据系统冷量,选择了两个调节阀进行冷量控制,这样做的目的,增加阀门的可控比,即延长阀门调节线性长度,流量调节范围大,增加系统的稳定性,在此项目中选择siemens的vvg41.20 dn20的线性调节阀,执行器采用sqx62。同时要求使水系统保证阀门的阀权度需求,提高系统的稳定性。
加热部分由于没有热源,采用两段可控硅控制,同时在三相电源进线端设置了三相电源稳压器,保证三相电源的稳定。
3、 控制器信号测量精度必须满足传感器的信号要求。我们选用了honeywell excel5000系统的xl100c控制器,xl100控制器ui信号分辨率为0.1vdc电压信号;能够满足系统信号检测功能。
4、 上位机系统选用honeywell的ebi上位机软件,动态人机界面和历史数据保存功能。
三、软件编程:
通过honeywell 的care软件对xl100进行编写程序,在编写程序中,需进行如下相关相关程序的调整:
1、 信号输入点:温度传感器选择小数点三位进行处理,同时在分辨率要求设置同步。
2、 恒温pid控制,即通过回风温度调节水阀开度大小及电加热功率。由于该系统要求的温度精度高(±0.1℃),所以该控制系统不能按常规控制来实现温度控制目的。在现场的设备选型上,都必须特别精确,如:回风温度传感器选用高精度,在温度的控制要求,表冷阀分成两组控制,电加热由两段组成,实行分程控制。由于控制精度赶出了传统意义上的恒温恒湿的控制范畴,因此在设计控制程序时,光使用pid控制模式已无法满足控制精度要求,必须的数据采集及运算作其它处理,即把原有的信号放大转换处理,达到控制目的。在软件编程中,回风温度显示要求精确至0.001℃,由于控制器的cpu在小数点三位运算精度达不到要求,只能采用信号放大处理,同时,正常信号变化可能只是温度量程的0.1%,对表冷与加热的影响很小,会导致温度控制范围偏大,因此,信号要求通过处理、放大,再通过pid运算,运算结果分程控制两组表冷阀和两段电加热,使回内温度控制在±0.1℃之内,从而达到控制目的。系统运行稳定周期基本控制在10分钟内。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


 

3、 风量及其它相关连锁功能控制。
四、运行测试结论:
经过近三天的联运调节,温度控制稳定,在上位机历史记录中显示,温度控制精度稳定在±0.02℃以内,开机至控制稳定时间基本控制在8~10分钟之内,并通过用户相关负责人员验收。用户在设备正式投产前,并通过了国防气象检测站进行运行验证,验证结果温度控制稳定,精度±0.03℃,完全满足设计要求,并高于设计要求;并给用户出具相关检测报告。使此项目圆满结束,并为此类项目积累相关工程经验。
五、本系统控制的重点总结
  系统调试过程中,需要把握以下几个重点:
1、 设备选型时需要系统的分析各种冷热源情况及系统内产热、外界冷热源干扰等不同情况,不但要达到设备的精度要求,同时也要求设备工作在最佳线性位置,以提高调节能力。
2、 编程及过程控制的要求,不但要让温湿度受控,还必须保证风系统即循环次数、风量等也必须受控。
3、 系统的校验及验收,由于本系统精度要求高,已经无法使用常见的记录仪等校验工具去验证,需请第三方验证机构负责相关验证及验收。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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