一、 測試環境
測試系統環境：
（1） 電阻爐溫度控制系統
① 控制器：XMA5000F儀表，NZK-1M可控硅觸發模塊
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名稱 |
版本 |
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硬件 |
XMA5000F |
電源板 |
V3.0 |
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采集板 |
V3.1 |
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輸出板 |
V3.0 |
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顯示板 |
V3.1 |
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NZK-1M |
可控硅單相移相/過零觸發模塊 |
V4.0 |
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軟件 |
XMA5000_2011_F.hex |
V2.10 |
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nzk_1m_01m.hex |
V1.0 |
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監控軟件 |
XMA_PID_TEST5.MCG |
V5 |
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② 執行器：上海賽社 SCR反并聯模塊 型號：MTC110A1600V
③ 被控對象：箱式節能電阻爐
④ 傳感器：K型熱電偶
二、 測試項目
3.1 自整定測試
測試方法：對各系統設置幾個不同的SP值進行自整定。自整定后使系統穩定30分鐘。控制周期與自整定無關，都設為1秒。觀察不同SP值整定出的PID參數的差別和變化規律。
（1）電阻爐自整定
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自整定 SP（℃） |
自整定 回差（℃） |
測試結果 |
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250 |
1 |
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整定參數 |
P |
141 |
I |
803 |
D |
627 |
自學習 |
24 |
穩態誤差 |
1℃ |
整定結果 |
√ |
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|
500 |
1 |
說明：紅色方框之干擾為通訊中斷 |
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整定參數 |
P |
110 |
I |
532 |
D |
406 |
自學習 |
31.1 |
穩態誤差 |
1℃ |
整定結果 |
√ |
|||||
|
750 |
1 |
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整定參數 |
P |
68 |
I |
523 |
D |
248 |
自學習 |
40.8 |
穩態誤差 |
1℃ |
整定結果 |
√ |
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結論 |
該項測試受控溫度差值相近的前提下，設定值越大穩定時間越短，輸出擺幅越頻繁。 自整定溫度越高，P 、I、 D三值越小。 |
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3.2 定溫控制測試
測試方法： 給系統一個SP值，SP值與初始狀態差值盡量大。設置不同控制周期，使系統從室溫開始升溫，穩定30分鐘。觀察不同控制周期對不同系統響應的影響。
（1）電阻爐
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測試條件 |
控制周期（s） |
測試結果 |
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SP:500℃ P:110 I:532 D:406 |
1 |
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超調 |
無 |
穩態誤差 |
1℃ |
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|
備注 |
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|
4 |
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超調 |
無 |
穩態誤差 |
1℃ |
||||
|
備注 |
|
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|
10 |
|
|
|||||
|
超調 |
無 |
穩態誤差 |
1℃ |
|
|||
|
備注 |
|
|
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|
結論 |
輸出調節幅值隨著控制周期增大而不斷增大，且穩定到設定值的時間也相應增長 |
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3.3 升溫速率控制功能測試
測試方法：改變升溫速率參數，使系統從相同穩定狀態升溫至相同SP值，并穩定30分鐘。觀察系統響應曲線。
（1）電阻爐
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測試條件 |
升溫速率 |
測試結果 |
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P:110 I:532 D:406 Pun.t:1 |
無限制 初始溫度：182℃ SP:500 |
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超調 |
無 |
上升時間 |
972s |
調節時間 |
1152s |
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備注 |
該項測試升溫用時972秒，實際升溫速率19.63℃/min |
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1.00℃/min 初始溫度：105℃ SP:250 |
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超調 |
無 |
上升時間 |
12068s |
調節時間 |
13429s |
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|
備注 |
該項測試升溫用時12068秒，實際升溫速率0.72℃/min |
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|
結論 |
由以上可知，升溫速率控制功能達到要求。 |
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|||||||
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|
測試條件 |
起始PV |
測試結果 |
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P:110 I:532 D:406 Pun.t:1 |
<300 |
說明：儀表顯示溫度250℃，開啟時間程序升溫至300℃能正確受控。 |
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464 |
說明：顯示溫度由473℃降到464℃時，開啟時間程序能正確受控至第2段【（T02 30）（SP02 500）】時間程序， |
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>500 |
說明:顯示溫度由520降到500時，開啟時間程序能正確跟蹤至第3段【（T03 30）(SP03 500)】時間程序。 |
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|
結論 |
由以上可知：時間程序啟動時，各溫度段都能由前往后正確跟蹤受控。 |
|
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時間程序2：（設為t.SP2）
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保溫 |
SP00 |
200 |
|
T01 |
30 |
|
|
SP01 |
200 |
|
|
升溫 |
T02 |
1 |
|
SP02 |
250 |
|
|
保溫 |
T03 |
30 |
|
SP03 |
250 |
|
|
升溫 |
T04 |
1 |
|
SP04 |
300 |
|
|
保溫 |
T05 |
30 |
|
SP05 |
350 |
|
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升溫 |
T06 |
1 |
|
SP06 |
400 |
|
|
保溫 |
T07 |
30 |
|
SP07 |
400 |
|
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升溫 |
T08 |
1 |
|
SP08 |
450 |
|
|
保溫 |
T09 |
30 |
|
SP09 |
450 |
|
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升溫 |
T10 |
1 |
|
SP10 |
500 |
|
|
保溫 |
T11 |
30 |
|
SP11 |
500 |
|
|
升溫 |
T12 |
1 |
|
SP12 |
550 |
|
|
保溫 |
T13 |
30 |
|
SP13 |
550 |
|
|
升溫 |
T14 |
1 |
|
SP14 |
600 |
|
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保溫 |
T115 |
30 |
|
SP15 |
600 |
|
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降溫 |
T16 |
1 |
|
SP16 |
200 |
|
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保溫 |
T17 |
120 |
|
SP17 |
200 |
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結束 |
T18 |
-7 |
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測試條件 |
測試結果 |
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P:110 I:532 D:406 Pun.t:1 |
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結論 |
儀表初始顯示溫度181℃，開啟時間程序升溫至200℃能正確受控，溫度上升段控制輸出擺幅較大，且隨著控制時間的延長，超調幅值越來越小。 |
3.4 擾動響應測試
測試方法：在系統穩定在SP值后，人為給一擾動信號，使爐溫下降到一定程度后再消除擾動信號，觀察不同系統對擾動信號的響應。（升溫速率參數設為0）
（1）電阻爐
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測試條件 |
測試結果 |
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SP:50 P:110 I:532 D:406 Pun.t:1 溫度穩定在SP值后打開爐門使爐溫下降10℃后關閉爐門 |
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超調 |
20℃ |
調節時間 |
843s |
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備注 |
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結論 |
該項測試合格 |
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