Upphitunarplata heldur steini -jöfnu hitastigi meðan á pressuferlinu stendur, klemmd upp að stóru, köldu mótinu. En í augnablikinu sem pressan opnast og hlutnum er kastað út, byrjar hitastigið fyrir tiltekið svæði að skoppast óreglulega og sveiflast um nokkrar gráður. Hitarinn er í lagi, skynjarinn er í lagi og PID-stillingin er fullkomin fyrir hlaðið ástand. Vandamálið er að hitauppstreymi plötunnar hefur í grundvallaratriðum breyst um leið og hún varð fyrir lausu lofti.
Skilningur á tveimur varmapersónum plötunnar
Þegar pressunni er lokað er platan í þéttri snertingu við stóran hitamassa (mótið). Hiti er fluttur burt jafnt og þétt og fyrirsjáanlega. Þetta hlaðna ástand hefur mikla hitatregðu og tiltölulega hæg, stöðug viðbrögð við breytingum á hitarafli. PID stjórnandi er venjulega stilltur fyrir þetta ástand með því að nota árásargjarnar færibreytur (hár ávinningur, stuttur samþættur tími) sem veita þétta hitastýringu undir álagi.
Þegar pressan opnast verður yfirborð plötunnar skyndilega fyrir umhverfinu lofti. Varmatap þess er nú með náttúrulegri varmrás og geislun til umhverfisins, sem er mun óhagkvæmara og breytilegra ferli. Drög, opin flóahurð, vifta eða lítilsháttar breyting á stofuhita getur valdið sveiflum í yfirborðshita. Platan hefur tvo gjörólíka hitauppstreymi: rólegan, stöðugan þegar hún er í hlýjum faðmi við mygluna og taugaveikluð, hvöss þegar hún er nakin og verður fyrir dragi verksmiðjunnar.
Grunnorsök: Misræmi PID stillingar
PID-stýringin notar enn árásargjarnar, hlaðnar stöðubreytur, ofviðbrögð við þessum litlu, hröðu sveiflum. Það sem var stöðug viðbrögð við þungu álagi verður óstöðug, sveiflusvörun í létthleðslu, opinni pressu. Stýringin sér lítið hitafall (kannski frá uppkasti), beitir stórum leiðréttingaraflspúlsi (vegna þess að ávinningurinn er stilltur fyrir mikinn hitamassa), fer fram úr, dregur síðan úr rafmagni, sem veldur því að hitastigið lækkar aftur. Þessi hringrás endurtekur sig og framleiðir það sem séstóstöðugt hitastig ýttu á opið plötusvæðihegðun.
Hitarinn sjálfur er ekki bilaður. Skynjarinn er ekki bilaður. Vandamálið er að eitt PID lag getur ekki stjórnað tveimur mjög mismunandi hitauppstreymum á sem bestan hátt.
Að greina óstöðugleikann
Skref 1: Staðfestu mynstrið
Áður en breytingar eru gerðar þarf að staðfesta ástandið. Skráðu hitastig svæðisins með því að nota gagnaskrártæki eða þróunaraðgerð stjórnandans. Framkvæma þrjár pressulotur í röð:
Pressa lokað(hlaðinn gegn myglu): Hitastig ætti að vera stöðugt innan ±0,5 gráður.
Ýttu á opna(platan útsett fyrir lofti, enginn hluti): Fylgjast skal með hitastigi í 2–5 mínútur.
Ýttu aftur á lokað: Hitastig ætti að fara aftur í stöðugt.
Ef óstöðugleikinn kemur aðeins fram á meðan á prentun stendur og hverfur þegar pressan lokar er greiningin staðfest.
Skref 2: Útiloka aðrar orsakir
Þó ólíklegt sé, ætti að útiloka aðrar hugsanlegar uppsprettur óstöðugleika í opinni pressu:
Laus hitaeiningatenging: Laus tenging getur valdið hléum lestri þegar pressan hreyfist. Hins vegar myndi þetta venjulega hafa jafn áhrif á bæði opið og lokað ríki. Snúðu skynjaranum á meðan þú fylgist með hitastigsskjánum.
Drög að heimild: Nálæg útblástursvifta, loftræstingarloft eða opin hurð getur skapað kalt drag. Notaðu handfestan vindmæli til að mæla lofthraða yfir yfirborð plötunnar þegar pressan er opin. Hraði yfir 0,5 m/s getur valdið áberandi sveiflum. Ef drag er til staðar skaltu íhuga að hlífa plötunni eða beina loftflæðinu aftur.
Bilun í solid-state relay (SSR): SSR sem lekur straumi eða fer af stað óreglulega getur valdið hitasveiflum. Berðu saman afköst hitarans (td með því að nota straumklemma) við skipað úttak stjórnandans. Ef SSR bilar, myndi óstöðugleikinn líklega eiga sér stað í báðum ríkjum.
Skref 3: Notaðu innrauða myndavél til að sjá fyrir hitauppstreymi
Innrauð myndavél getur séð áhrif draga á yfirborð plötunnar. Með pressuna opna skaltu mynda yfirborð plötunnar. Kaldar rákir eða svalir blettir á hreyfingu benda til loftstrauma. Þessar sjónrænu vísbendingar hjálpa til við að staðfesta að óstöðugleikinn sé knúinn áfram af ytri umhverfisþáttum frekar en bilun í stjórnkerfi.
Lausnin: Tvöfalt PID-lag með ójafnri flutningi
Lausnin er að útfæra sérstakan, mildari „aðgerðalaus“ eða „biðstöðu“ PID lag sem er sjálfkrafa kveikt á þegar pressan er opin. Þetta aðgerðalausa lag hefur:
Lægri hlutfallslegur ávinningur (Kp): Dregur úr viðbrögðum stjórnandans við litlum hitaskekkjum.
Lengri samþættur tími (Ti): Hægir á uppsöfnun offset villu, kemur í veg fyrir ofskot.
Sama eða aðeins hærri afleidd aðgerð (Td): Má nota til að draga úr hröðum sveiflum, en oft er afleiða minnkað eða óvirk í aðgerðalausri stillingu.
Innleiðing á Switch
Flestir nútíma PID hitastýringar (td Eurotherm, Watlow, Omron) styðja tvöfalda eða fjölsniðna aðgerð. Skiptingin á milli hlaðna lagsins og aðgerðalausa lagsins er sett af stað með stafrænu inntaki frá stjórnkerfi pressunnar (td takmörkunarrofa sem gefur til kynna „ýttu á opinn“ eða „ýttu á lokaðan“). Þegar pressan opnast fær stjórnandinn merki og hleður samstundis aðgerðalausu PID breytunum. Þegar pressan lokar aftur hleður hún hlaðnar breytur.
Bumpless Transfer
Mikilvægur eiginleiki erójafn flutningur. Án hnökralausrar flutnings getur skipt um PID færibreytur valdið skyndilegu stökki í framleiðsla stjórnandans (aflskipunin), sem sjálft skapar hitastig eða lækkun. Skurðlaus flutningur tryggir að þegar PID settinu er breytt, er innri rafgeymir stjórnandans (samþættur liður) endurræstur á gildi sem passar við núverandi aflframleiðsla og úttakið helst stöðugt. Flestir nútíma stýringar innleiða hnökralausan flutning sjálfkrafa þegar skipt er á milli PID setta.
Stilla aðgerðalaus færibreytur
PID færibreyturnar í lausagangi eru fengnar með því að framkvæma sjálfvirka stillingu eða handvirka stillingu með pressuna opna og plötuna við venjulegt vinnuhitastig, án nokkurs mótssnertingar. Stærðirnar sem myndast verða náttúrulega minna árásargjarnar. Dæmigerður munur:
| Parameter | Hlaðinn lag (Press Closed) | Idle Tune (Press Open) |
|---|---|---|
| Hlutfallshljómsveit | 5-10 gráður | 15-30 gráður |
| Óaðskiljanlegur tími | 10–30 sekúndur | 60–120 sekúndur |
| Afleiddur tími | 2–5 sekúndur | 0–2 sekúndur (oft óvirkt) |
Eftir að tvískiptingin hefur verið útfærð ætti hitastig plötunnar að vera stöðugt innan ±1 gráðu bæði í opnu og lokuðu ástandi, óháð dragi í umhverfinu.
Dæmi um greiningartilfelli
200 tonna þjöppunarpressa sýndi miðsvæði með hitasveiflum upp á ±4 gráður þegar pressan var opin, en ±0,5 gráðu þegar hún var lokuð. Óstöðugleikinn kom aðeins fram á veturna þegar hitakerfi verksmiðjunnar skapaði hlé. Innrauð myndavél sýndi kalda loftstrauma sem færðust yfir yfirborð plötunnar þegar pressan var opin. Stjórnandi var eintóna eining. Varastjórnandi með tvístillingargetu var settur upp. Hlaðna PID settið var haldið eins og það var upphaflega stillt. Hið óvirka PID-sett var fengið með því að keyra sjálfvirka stillingu með opinni pressu. Stafrænt inntak frá opnum/lokuðum markrofa pressunnar var tengt við ytra inntak stjórnandans. Eftir gangsetningu eróstöðugt hitastig ýttu á opið plötusvæðivar útrýmt; hitastig hélst innan við ±0,8 gráður í báðum ríkjum.
Aðrar nálganir (þegar tvöfalt lag er ekki í boði)
Ef stjórnandi styður ekki tvöföld PID-sett gæti verið reynt að leysa aðrar lausnir, þó þær séu ekki eins glæsilegar:
Dragðu úr ávinningi hlaðna lagsinsað málamiðlunargildi sem virkar á fullnægjandi hátt í báðum ríkjum. Þetta rýrir venjulega frammistöðu lokaðrar pressu.
Bættu við líkamlegum skjöldí kringum plötuna sem er áfram á sínum stað þegar pressan opnast, sem dregur úr tapi á leiðslu. Þetta er vélrænt flókið og getur truflað fjarlægingu hluta.
Notaðu handvirkan biðstöðuaflstilling: Þegar pressan opnast skaltu skipta stjórnandanum í handvirka stillingu og stilla fast aflstig (td 10–20% af fullu afli) sem samsvarar nokkurn veginn hitatapi í lausagangi. Fara aftur í sjálfvirkt PID þegar pressan lokar. Þetta krefst sérsniðins rökfræðigengis.
Fyrirbyggjandi aðgerðir fyrir nýja prenthönnun
Fyrir nýjar pressuuppsetningar koma eftirfarandi hönnunaraðferðir í veg fyrir óstöðugleika í opinni pressu:
Tilgreindu stýringar með fjöl-PID-stillingargetu og ytri inntaksrofi.
Hafa takmörkunarrofa eða nálægðarskynjara tileinkað því að greina stöðu opinnar/lokaða.
Notaðu bæði hlaðnar og óvirkar PID-stillingar við ræsingu og skjalfestu bæði settin í vélarhandbókinni.
Settu upp draghlíf í kringum plötusvæðið, ef leyfilegt er, til að draga úr tapi á leiðslu.
Niðurstaða
Óstöðugleiki í aðgerðalausri stillingu er klassískt merki um stjórnkerfi sem er aðeins stillt fyrir hlaðið ástand, og glæsileg leiðréttingin er hugbúnaðarrofi yfir í mildara, aðskilið sett af PID breytum fyrir opna pressu ástandið. Greiningin er staðfest með því að athuga að óstöðugleikinn kemur eingöngu fram þegar pressan er opin og með því að útiloka skynjara eða SSR bilanir. Innleiðing tvöföld PID lag með hnökralausum flutningi veitir mjúk, sjálfvirk umskipti á milli tveggja varma persónuleika plötunnar. Snjallasti stjórnandinn er sá sem veit hvenær umhverfi hans hefur breyst. Fyrir hvaða pressu sem sýniróstöðugt hitastig ýttu á opið plötusvæði, að bæta við aðgerðalausu PID-lagi er sannreynd, ódýr lausn sem endurheimtir stöðugan, áreiðanlegan rekstur.
