摘 要：塑料制品在生产生活中无处不在。塑料生产设备多种多样。多数利用热塑性原理工作的塑料生产设备的设备都会用到温度控制器。本文以塑料挤出机为例介绍台达温控的pid控制原理及应用。
关 键 词：台达温控器 pid 塑料机械
1 引言
塑料有其独特的热塑性物理化学特性。在塑料行业的生产过程中，加工温度的控制，是
决定产品质量最重要的环节之一。塑料挤出机（图1）一般有单螺杆和双螺杆之分，主要用来挤制软、硬聚氯乙烯、聚乙烯等热塑性塑料之用，与相应的辅机（包括成型机头）配合，可加工多种塑料制品，如膜、管、棒、板、丝、带电缆绝缘层及中空制品等，亦可用于造粒。台达dta等系列温控器（图2）利用pid控制算法，保证在复杂生产环境中，精确控制原料生产温度，避免因为温度过高或者过低造成废品率高的现象。以图2为例，一台挤出机中使用多个dta温控器控制加热，并且于每个加热器上，对应配有一组散热风扇，或者水冷装置。
2塑料挤出机温度控制原理
2.1控制要求
基于原材料的物理物理化学特性，要求控制温度不能超过设定温度正负2摄氏度。温度过低，挤出口出料不畅，造成前端挤出机构负载过大；温度过高，则可能改变原料特性导致成品报废。
2.2 控制方法分析
1 控制方法效果比较。根据对象特性与现场考察，如果控制方式选择较为容易操作的on-off控制方式，此方式会导致目标温度振荡超差(图3)。在理想的工艺控制范围，on-off控制是无法达到稳定的，而pid控制会比on-off更加的精确。
2 pid控制参数自整定的适用性分析。虽然台达dta系列温控器具有智能化pid参数自整定功能，但是由于不支持双程对象控制，因此当选择pid自整定控制方式时，反而会造成精度误差更大。原因是dta温控器不支持双输出的功能，所以只可单选加热，挤出机上方配备的冷却风扇则是利用dta的警报输出来触发，作为冷却输出。而dta 的自整定，必须在自然冷却或者冷却方式相对恒定的环境进行，而利用警报来做冷却控制，实际已变成突发事件，不在正常的情形之下，如此会造成降温时间及振荡周期变短，将造成振荡情形更加的剧烈。
3 pid控制参数人工整定的适用性分析。由于挤出机设备出厂值是一般能达到控制要求的，所以于此设备中，以出厂值即可达到所需的要求，反倒是执行自整定会测得不正确参数，造成温度的上下振荡。如果对于有些场合，温度上升需要加快的话，适当调小p值即可。
4 由于塑料设备冷却速度非常的慢，所以超温时利用警报输出来触发风扇加速冷却。需要注意dta中使用警报进行风扇冷却，须将alarm范围设定的较大（如超出4度时才执行），因为除非异常情形，平时温度是不易超出此范围的，如果alarm设定过小(如1度)，超出设定值即冷却，会造成冷却速度太快，产生温度振荡。
3 dta 仪器|仪表pid控制原理及调整方式
3．1 比例带pb参数原理定义
控制器的p值其实就是比例带(pb)；i值为积分时间(ti)；d值为微分时间(td)。
p值指的是比例(图4)，若是p设定为20，sv（目标温度）设定为150度，此时于150-20=130度之前，输出将以全输出的方式来执行，所以若是我们将p值调整的太小，则将会产生温度加热过高的情形。出厂值p为47.6，若我们欲达到的温度为100度，则于100-47.6=52.4度时即展开比例控制输出量，所以除非加热速度很快，否则不会造成上下振荡的情形。
比例带pb控制输出量的大小是控制温度精度的基础因素，根据pid算法的输出量公式如下：
由以上可得知，i及d为零时，输出量即为1/pbe，故只有p控制。而e = pv(现在值) – sv(设定值)，所以也可得知，当目前温度已等于设定温度时，e值即为零，此时p控制中即无输出量，p无输出量是无法将温度一直保持在设定值的，此时便需利用i控制来执行补偿的动作。
3.2积分常数i参数原理定义
i值指的是积分量。由上述公式中可得知，输出量是由p量+i量+d量， 所以当未进入比例控制时，是不执行i控制的，因这时系统已处于全输出状态，i量无法再增加上去。那么，控制的积分量将于何时来激活积分动作呢？如图5所示， 积分动作触发时机为温度先由上升至反转下降的时候，我们可推论，于加热开始时，原本温度即会产生超调现象，若此时再增加积分量，那么温度也就过高更多了。因此当我们激活积分动作时，此时公式中1/ti*1/pb∫edt也随之运算，式中也可知ti是位于算式中分母的位置，所以当ti值愈小时，所算得的积分量愈大；反
