整定溫度控制器涉及設(shè)置比例,、積分和微分值,，以得到對特定過 程的可能的jia控制。如果控制器不包含自動整定算法,，或者自 動整定算法未提供適合特定應(yīng)用的足夠控制,，則必須用試誤法對 裝置進(jìn)行整定。

下面是溫度控制器的標(biāo)準(zhǔn)整定步驟,。也可以采用其他整定步驟,， 但都使用類似的試誤法,。請注意，如果控制器使用機(jī)械式繼電器 （而非固態(tài)繼電器）,，開始時應(yīng)使用較長的循環(huán)時間（20秒）,。

可能需要用到以下定義 :

1. 循環(huán)時間 – 也稱為工作周期，是控制器完成一個通斷循環(huán)所 用的總時間長度,。示例： 對于20秒的循環(huán)時間,，10秒接通時 間和10秒切斷時間代表50%的功率輸出。在比例帶內(nèi)時,，控 制器將循環(huán)接通和切斷。

2. 比例帶 – 以滿量程的%或度表示的溫度范圍,，控制器的比例 作用發(fā)生在此范圍內(nèi),。比例帶越寬，在其內(nèi)發(fā)生比例作用的 圍繞設(shè)定值的區(qū)域越大。有時也用增益表示,，增益是比例帶 的倒數(shù),。

3. 積分，又稱為復(fù)位,，是根據(jù)設(shè)定值調(diào)節(jié)比例帶寬以補(bǔ)償偏離 設(shè)定值的偏移量（固定偏差）的一個函數(shù),，也就是說，它在 系統(tǒng)穩(wěn)定后將控制的溫度調(diào)節(jié)到設(shè)定值,。

4. 微分,，又稱為速率，感應(yīng)系統(tǒng)溫度上升或下降的速率,，并自 動調(diào)節(jié)比例帶,，從而將下沖或過沖降到小。

PID（三模式）控制器如果正確整定和使用的話,，能具有優(yōu)異的 控制穩(wěn)定性,。通過認(rèn)真遵守這些指示，操作人員便可實現(xiàn)kuai的 響應(yīng)時間和小的過沖,。整定這種三模式控制器的信息可能不同 于其它控制器整定步驟,。對于主輸出，通常用自整定功能就可省 去使用此手動整定步驟的需要,，但是,，需要時可對自整定值進(jìn) 行調(diào)整。

在控制器安裝和接線后：

1. 向控制器加電,。

2. 如果可能,，禁用控制器輸出。

3. 對于時間比例主輸出,，設(shè)置循環(huán)時間,。輸入以下值：

CYCLE TIME 1

5秒（只有在輸出為時間比例輸出時才顯示。對于響應(yīng)時間極快 的系統(tǒng),，可能需要較短的循環(huán)時間,。）

然后選擇以下參數(shù) :

PR BAND 1 ______ 5% (PB)
RESET 1 ________ 0 R/M （切斷復(fù)位函數(shù)）
RESET 2 ________ 0 R/M
RATE 1 _________ 0 MIN （切斷復(fù)位函數(shù)）
RATE 2 _________ 0 MIN

注

在具有雙三模式輸出的裝置上，主整定參數(shù)和輔整定參數(shù)獨(dú)立 設(shè)置,，且必須分別整定,。本節(jié)使用的步驟是針對主“加熱”輸 出的。對于主“冷卻”輸出或輔“冷卻”輸出,，可以使用類似 的步驟,。

A.整定加熱控制的輸出

1. 啟用輸出并啟動過程。

2. 過程應(yīng)在設(shè)定值處運(yùn)行,，將用所需熱量輸入讓溫度穩(wěn)定,。

3. 在速率和復(fù)位斷開的情況下,，溫度將穩(wěn)定，并在設(shè)定值和實際 溫度之間存在穩(wěn)態(tài)偏差,，或固定偏差,。通過觀察顯示屏上的測 量值，密切注意此溫度是否存在規(guī)則的循環(huán)或振蕩,。（振蕩可 長達(dá)30分鐘,。）

   
   圖1：溫度振蕩

4. 如果溫度沒有規(guī)則的振蕩，將PB除以2（見圖1）,。讓過程 穩(wěn)定下來,，然后再檢查是否有溫度振蕩。如果仍無振蕩,， 再將PB除以2,。重復(fù)此操作，直到得到循環(huán)或振蕩,。轉(zhuǎn)至 第5步,。
   如果馬上觀察到振蕩，將PB乘以2,。觀察得到的溫度幾分 鐘,。如果振蕩持續(xù)，以系數(shù)2不斷乘PB,，直到振蕩停止,。

5. 此時，PB非常接近其臨界設(shè)置,。小心地增大或減小PB設(shè) 置,，直到溫度記錄中剛剛出現(xiàn)循環(huán)或振蕩為止。
   如果甚至在1%的小PB設(shè)置時過程溫度仍不發(fā)生振蕩,， 請?zhí)^下面的第6步到第11步,，轉(zhuǎn)至第B條。

6. 在已經(jīng)達(dá)到的“臨界”BP設(shè)置下,，讀取設(shè)定值與實際溫度 之間的穩(wěn)態(tài)偏差,，或固定偏差。（由于溫度有一點(diǎn)循環(huán),， 請使用平均溫度,。）

7. 測量相鄰波峰或波谷之間的振蕩時間，以分為單位 （見圖2）,。使用圖表記錄儀容易進(jìn)行這種測量,，但可每 隔一分鐘讀取一次測量值，以掌握時間,。

8. 此時,，增大PB設(shè)置,，直到溫度偏差（或固定偏差）增大 65%。 
    
   用在“臨界”BP設(shè)置下得到的初始溫度偏差乘以1.65或者 使用方便的線列圖I（見圖4）就可計算出所需的終溫度偏 差,。用試誤法嘗試幾次PB控制的設(shè)置，直到得到所需的終 溫度偏差,。 
    
   

9. 此時您已經(jīng)完成了得到控制器jia性能所需的所有測量,。 只需再做兩項調(diào)整 – 速率和復(fù)位。

10. 使用第7步中測得的振蕩時間,，按以下方法計算復(fù)位值,， 以每分鐘重復(fù)次數(shù)為單位。
     
    將此值輸入給RESET 1,。

11. 再使用第7步中測得的振蕩時間,，按以下方法計算速率的 值，以分為單位,。 
     
    將此值輸入給RATE 1,。

12. 如果出現(xiàn)過沖，可通過減少復(fù)位時間來消除,。當(dāng)對復(fù)位值 進(jìn)行了更改時,，也應(yīng)對速率調(diào)整進(jìn)行相應(yīng)的更改，使速率值 等于：
     
    即：如果復(fù)位 = 2 R/M,，則速率= 0.08分鐘

13. 若想在對系統(tǒng)擾動的“響應(yīng)時間”和“設(shè)置時間”之間得到 正確的平衡,，可能需要進(jìn)行多次設(shè)定值更改和隨之發(fā)生的復(fù) 位和速率控制時間調(diào)整?？焖夙憫?yīng)常常伴隨著較大的過沖,， 過程“穩(wěn)定下來”所需的時間也較短。相反,，如果響應(yīng)較 慢,，過程趨向于慢慢滑行到終值，過沖很小或者沒有過 沖,。應(yīng)由系統(tǒng)的要求決定采取哪種動作,。

14. 當(dāng)?shù)玫綕M意的整定時，應(yīng)增大循環(huán)時間以節(jié)省接觸器的壽命 （適用于只有時間比例輸出的裝置(TPRI)）,。在不造成測量 值因負(fù)載循環(huán)而振蕩的情況下,，應(yīng)盡量增大循環(huán)時間。

15. 轉(zhuǎn)至第C節(jié),。

B. 未觀察到振蕩時的整定步驟

1. 在小PB設(shè)置下,，測量設(shè)定值與實際溫度之間的穩(wěn)態(tài)偏 差，或固定偏差,。

2. 增大PB設(shè)置,，直到溫度偏差（固定偏差）增大65%,。線列 圖I（見圖4）提供了計算所需終溫度偏差的簡便方法。

3. 將RESET 1設(shè)置為一個較高的值(10 R/M),。將RATE 1設(shè) 置為一個對應(yīng)的值（0.02分）,。此時，因復(fù)位作用,，測 量值應(yīng)穩(wěn)定在設(shè)定溫度,。

4. 由于我們無法確定臨界振蕩時間，必須用試誤法確定復(fù) 位和速率調(diào)整的jia設(shè)置,。在溫度穩(wěn)定在設(shè)定值后,，將 設(shè)定溫度的設(shè)置增加10度。觀察實際溫度上升過程中伴 隨的過沖,。然后將設(shè)定溫度的設(shè)置返回其初始值,，再觀 察實際溫度上升過程中伴隨的過沖。 過沖過大表明復(fù)位和/或速率值設(shè)置得太高,。過阻尼響應(yīng) （無過沖）表明復(fù)位和/或速率值設(shè)置得太低,。請參看圖 7。需要改善性能時,，一次改變一個整定參數(shù),，并觀察設(shè) 定值改變時該參數(shù)對性能的影響。讓參數(shù)遞增變化,，直 到性能得到優(yōu)化,。

5. 當(dāng)?shù)玫綕M意的整定時，應(yīng)增大循環(huán)時間以節(jié)省接觸器的壽 命（適用于只有時間比例輸出的裝置(TPRI)）,。在不造成 測量值因負(fù)載循環(huán)而振蕩的情況下,，盡量增大循環(huán)時間。
   
   圖7：設(shè)置復(fù)位和/或速率

C. 整定冷卻控制的主輸出

使用與加熱相同的步驟,。過程應(yīng)在一個設(shè)定值處運(yùn)行,，要求 在溫度穩(wěn)定前進(jìn)行冷卻控制。

D. PID控制器的簡化整定步驟

下面的步驟是分析過程對步進(jìn)輸入的響應(yīng)曲線的圖形方法,。 使用長圖記錄儀讀取過程變量（PV）會更加簡單,。

1. 從冷啟動（PV在室溫下）開始，在控制器不在環(huán)路中的 情況下（即開環(huán)時）以大功率給過程供電,。記錄此開 始時間,。

2. 經(jīng)過一些延遲后（讓熱量到達(dá)傳感器），PV將開始上 升,。再經(jīng)過一段延遲后,，PV將達(dá)到大變化速率 （斜率）。記錄出現(xiàn)該大斜率時的時間以及此時的 PV,。記錄大斜率,，以度/分為單位,。關(guān)閉系統(tǒng)電源。

3. 從大斜率點(diǎn)開始向后到環(huán)境溫度軸畫一條線,，得到總 系統(tǒng)延時Td（見圖8）,。也可以用下面的公式得到延時： Td = 達(dá)到大斜率時的時間-（大斜率處的PV – 環(huán)境溫度）/ 大斜率s

4. 應(yīng)用下面的公式獲得PID參數(shù)：

   比例范圍 = Td x 大斜率x 100/量程 = 量程的% 
   復(fù)位 = 0.4 / Td =次/分 
   速率 = 0.4 x Td = 分

5. 重啟系統(tǒng)，在控制器處在環(huán)路中的情況下將過程帶到設(shè) 定值,，并觀察響應(yīng),。如果響應(yīng)過沖太大或者振蕩，可以 在以下方向改變PID參數(shù)（稍稍改變,，一次改變一個參 數(shù)，并觀察過程響應(yīng)）：加寬比例帶,，降低復(fù)位值,，并增大速率值。 
   
   示例： 圖8中的圖表記錄是在以大功率給加熱爐供電時獲 得的,。圖表比例尺為10?F/cm和5分/cm,。控制器范圍為 100 ~ 600?F,，或者說500?F的量程,。

6. 示例： 圖8中的圖表記錄是在以大功率給加熱爐供電時獲 得的。圖表比例尺為10°F/cm和5分/cm,?？刂破鞣秶鸀?100 ~ 600°F，或者說500°F的量程,。

   大斜率 = 18°F/5分

   = 3.6°F/分

    

    

    

   
   延時 = Td = 大約7分
   比例帶 = 7分x3.6°F/分 x 100/500°F = 5%,。
   復(fù)位 = 0.4 /7分 = 0.06次/分
   速率 = 0.4 x 7分 = 2.8分

   
   圖8：系統(tǒng)延時