实战经验：信捷PLC在玻璃钢化炉中的温控应用，多区段PID整定技术详解

各位电控小伙伴们好，今天咱们来聊一聊PLC在玻璃钢化炉温控中的应用。

温控系统是工业自动化中的重头戏，尤其是像玻璃钢化这种高温精密工艺，对温度的控制要求非常高。

今天就跟大家分享下我在一个玻璃钢化炉项目中的实战经验，重点讲解如何利用信捷PLC实现多区段PID温控。

1.

玻璃钢化炉温控系统概述

玻璃钢化炉通常分为多个温区，每个温区都需要精确控制。我们这个项目是一个5米长的卧式钢化炉，分为预热、升温、保温、缓冷4个温区。每个温区都有独立的加热元件和温度传感器，需要单独PID控制。

系统的核心是一台信捷FX3U系列PLC，配备了模拟量输入输出模块和RTD温度采集模块。温度传感器采用PT100铂电阻，加热元件是碳化硅加热棒，通过可控硅调功器控制功率。

2.

PLC硬件配置

主机：信捷FX3U-64MT 模拟量输入：FX3U-4AD-PT-ADP(4通道PT100输入) 模拟量输出：FX3U-4DA(4通道电压/电流输出) 扩展：FX3U-4AD-TC-ADP(用于炉膛顶部温度监测)

注意：模拟量模块的选型很关键，要根据传感器类型和控制需求选择合适的模块。

3.

PID控制原理简介

PID是比例(P)、积分(I)、微分(D)三项的组合控制算法。简单来说：

P：纠正当前误差 I：消除累积误差 *D：预测并抑制剧烈波动

信捷PLC内置PID指令，使用起来非常方便。但要注意，PID参数的整定是一门学问，需要理论知识和实践经验的结合。



4.

PLC程序框架

1.系统初始化 2.温度采集与滤波 3.PID运算(4个温区独立PID) 4.输出控制(调功器控制) 5.安全监控 6.人机界面数据交互

LDSM400//上电 ANDM8000//系统启动 OUTM100//系统就绪标志

LDM100 CALLP0//调用温度采集子程序

LDM100 CALLP1//调用PID控制子程序

LDM100 CALLP2//调用输出控制子程序

LDM100 CALLP3//调用安全监控子程序

LDM100 CALLP4//调用HMI数据交互子程序

5.

温度采集与PID控制

温度采集使用FX3U-4AD-PT-ADP模块，它可以直接读取PT100的温度值。但是原始数据会有波动，需要进行滤波处理。

//温度采集子程序 P0LDM8000 FROMK0K0D100K4//读取4个通道温度值 DCMPD100K0//检查数据有效性 CJP0_END BMOVD100D200K4//数据有效，保存到D200-D203

//滑动平均滤波 MOVK10D10//滤波深度 DADDD200D210D220//累加新旧数据 DDIVD220D10D230//取平均值 BMOVD230D240K4//保存滤波后的温度值

P0_ENDRET

PID控制使用PID指令实现：

//PID控制子程序 P1LDM8000 PIDD240D250D260D270//温区1PID PIDD241D251D261D271//温区2PID PIDD242D252D262D272//温区3PID PIDD243D253D263D273//温区4PID

RET

这里D240-D243是温度实际值，D250-D253是设定值，D260-D263是PID参数，D270-D273是输出值。

6.

PID参数整定技巧

PID参数整定是一个反复调试的过程。以下是我的一些经验：

1.初始参数设置：



P=10 I=120 *D=30 2.先调P：增大P直到系统出现轻微振荡，然后略微减小。

3.再调I：I值从大到小调整，直到消除稳态误差。

4.最后调D：D值可以抑制超调，但太大会造成系统不稳定。

5.微调：根据实际控制效果，对三个参数进行微调。

注意：每个温区的PID参数可能不同，需要单独调整。预热区和升温区可以P值大一些，保温区则需要I值大一些。

7.

安全监控

安全监控是温控系统的重中之重。主要包括：

温度上下限报警 传感器故障检测 加热元件故障检测 炉门安全联锁

//安全监控子程序 P3LDM8000 CMPD240D300//温度上限检查 ANIT0 OUTM300//温度过高报警

LDD240 =K-100//传感器开路检查 OUTM301//传感器故障报警

LDM302//炉门打开检测 ANIM303//加热允许 OUTY10//切断加热电源

RET

8.

实际应用效果



经过反复调试和优化，系统最终实现了±2℃的控温精度。升温速率控制在3℃/min，各温区温度均匀性良好。

最大的挑战是多个温区之间的干扰。解决方法是在PID控制中加入前馈补偿，考虑相邻温区的温度变化趋势。

9.

常见问题及解决方案

1.温度波动大

检查PID参数，尤其是D值是否过大 增加采样滤波深度 *检查加热元件是否老化 2.稳态误差难消除

增大I值 检查传感器精度和位置 *考虑加入模糊PID算法 3.升温过程中超调严重

采用分段PID参数 实现温度斜坡控制 *调小P值，适当增大D值

实践小贴士：在调试过程中，一定要做好数据记录。可以利用PLC的数据采集功能，将温度曲线导出到Excel中分析，这样更容易发现问题和优化方向。

10.

结语

玻璃钢化炉的温控系统虽然看似简单，但要做到精确控制还是有不少门道。

希望这篇文章能给大家一些启发。

记住，理论固然重要，但实践经验更为关键。

大家在实际项目中也要多思考，多总结，相信很快就能成为温控高手！

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