如何实现±0.1℃控制精度实例分析.doc

如何实现0.1控制精度实例分析浙江灵汇捷创智能科技有限公司 胡山刚 摘要:本文主要分析0.1控制精度中，需考虑的影响系统精度的因素，根据影响的几个因素，如何进行相关自控设备的选型，在程序控制方面，如何实现自动控制。关键词：Honeywell、CARE编程、可控比、阀权度。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1535，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499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810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。2011年中国杭州第四届华东智能建筑城际论坛论文作者回执（复印有效）姓 名胡山刚论文题