یک کنترل کننده دما نقطه تنظیم 60 درجه را نگه می دارد، اما دمای مخزن بی وقفه بین 55 تا 65 درجه چرخش می کند. بخاری غوطهوری PTFE بر اساس برنامه زمانبندی شده، انرژی میدهد و{4}}تغییر میدهد، قرعهکشی فعلی با مقادیر پلاک نام مطابقت دارد و هیچ آلارمی ظاهر نمیشود. کیفیت محصول از نرخهای واکنش یا ضخامت پوشش متناقض رنج میبرد، در حالی که مصرف انرژی از بیش از حد مکرر افزایش مییابد. خود بخاری دقیقاً مطابق طراحی عمل می کند. ناپایداری از سیستم کنترل سرچشمه می گیرد. اپراتورهای فرآیند و مهندسان کنترلی که دلایل ریشهای چرخه دما را درک میکنند، میتوانند اصلاحات هدفمند را اجرا کنند و بدون تعویض تجهیزات، به تنظیم دقیق و پایدار دست یابند.
چرخه دما از عدم تطابق بین قدرت بخاری، جرم حرارتی مخزن و تنظیم کنترلر ناشی می شود. گرمای ورودی باید اتلاف حرارت را در حالت ثابت متعادل کند. هنگامی که ظرفیت بخاری از تلفات حرارتی{2} در حالت ثابت بسیار فراتر می رود، هنگامی که کنترل کننده برق را صدا می کند، سیستم به سرعت گرم می شود. قبل از اینکه حسگر تغییر را ثبت کند و گرمکن فعال شود، دما از نقطه تنظیم بالاتر می رود. اینرسی حرارتی سپس دما را بالاتر می برد و باعث افزایش بیش از حد می شود. خنکسازی ادامه مییابد تا زمانی که کنترلکننده دوباره-هیتر را روشن کند و چرخه را تکرار کند. یک بخاری بزرگ-دو تا سه برابر بزرگتر از آنچه برای نگهداری گرما لازم است{10}}این الگو را ناگزیر ایجاد میکند. در عمل، بخاری دو تا سه برابر بزرگتر از مقدار مورد نیاز برای نگهداری گرما باعث چرخش ثابت می شود.
ترموستاتهای خاموش{0} ساده مشکل را تشدید میکنند. این دستگاهها با هیسترزیس ذاتی کار میکنند: بخاری تا زمانی که دما از نقطه تعیین شده چند درجه بیشتر شود روشن میماند، سپس خاموش میماند تا دما با همان حاشیه به زیر نقطه تنظیم کاهش یابد. نتیجه دوچرخهسواری اجتنابناپذیری است که دامنه آن به قدرت بخاری و جرم مخزن بستگی دارد. کنترلکنندههای PID بسیاری از این رفتار را در صورت تنظیم صحیح حذف میکنند، اما زمانی که پارامترها در پیشفرض کارخانه باقی میمانند، ناپایداری ایجاد میکنند. اکثر کنترلکنندهها با تنظیم بهینهسازی شده برای بارهای کوچک با جرم حرارتی پایین ارسال میشوند. مخازن فرآیند بزرگ به مقادیر نسبتی، انتگرالی و مشتق به طور قابل توجهی متفاوتی نیاز دارند تا از اضافه شدن و نوسان جلوگیری کنند.
جلوگیری از خروج بیش از حد با اندازه مناسب بخاری شروع می شود. توان مورد نیاز را از-اتلاف حرارتی در حالت ثابت واقعی به جای گرم کردن{2}}به تنهایی محاسبه کنید. شامل عواملی برای عایق بودن مخزن، مساحت سطح، دمای محیط و تلفات تبخیر یا هم زدن باشد. هنگامی که یک بخاری بزرگ از قبل وجود داشته باشد، گرمایش مرحلهای یک مقاومسازی موثر را فراهم میکند. چندین بخاری کوچکتر به خروجی های کنترل جداگانه یا کنترل کننده های پله متصل می شوند. مرحله اول دما را نزدیک به نقطه تنظیم نگه می دارد در حالی که مراحل اضافی فقط در هنگام گرمای اولیه-یا تحت بار سنگین درگیر می شوند. تعویض به چندین واحد کوچکتر با کنترل مرحلهای اغلب این مشکل را یک شبه حل میکند. میرایی حرارتی نوسانات را بیشتر کاهش می دهد. افزودن بافل، افزایش حجم مایع، یا بهبود عایق مخزن، جرم حرارتی موثر را افزایش میدهد و واکنش دما را کند میکند و به کنترلکننده زمان میدهد تا به آرامی واکنش نشان دهد.
تنظیم PID کنترل دقیقی را در زمانی که قدرت بخاری و جرم حرارتی در یک راستا قرار می گیرند، ارائه می دهد. با باند متناسب شروع کنید. باند را کاهش دهید (افزایش بهره) تا زمانی که سیستم به سرعت پاسخ دهد اما بدون افزایش بیش از حد. سپس زمان انتگرال را تنظیم کنید تا بدون ایجاد نوسان، -تغییر حالت ثابت را حذف کنید. زمان مشتق تغییرات سریع دما و بیش از حد رطوبت را پیش بینی می کند. افزایش اندک در مشتقات اغلب سیستم هایی را که در غیر این صورت چرخه می کنند تثبیت می کند. یک راه حل معمول برای overshoot، کاهش باند متناسب کنترل کننده یا افزایش زمان مشتق است زیرا تنظیمات کوچک می تواند تفاوت بزرگی ایجاد کند. توابع تنظیم خودکار یک نقطه شروع را فراهم میکنند، اما اصلاح دستی در شرایط عادی فرآیند نتایج برتری را به همراه دارد. منحنی پاسخ را پس از هر تغییر ثبت کنید تا کاهش دامنه دوچرخه سواری را تأیید کنید.
اقدامات اضافی به منابع خاص بی ثباتی می پردازد. قرار گرفتن سنسور حداقل 300 میلی متر از بخاری و دور از مناطق مرده تضمین می کند که کنترل کننده دمای متوسط را به جای نقاط داغ محلی دریافت می کند. سوئیچینگ مناسب برق نویز الکتریکی را حذف میکند: رلههای-حالت جامد جایگزین کنتاکتورهای صدای زنگ میشوند و شلیک متقاطع صفر-از تحویل جزئی نیرو جلوگیری میکند. آزمایش مقاومت عایق هیچ مسیر نشتی را تأیید نمی کند که می تواند باعث جریان نامنظم و ناپایداری دمای غیرمستقیم شود.
کنترل دمای پایدار مستلزم تطبیق کل سیستم-ظرفیت بخاری، تنظیم کنترلکننده و ویژگیهای مخزن-بهجای نصب یک بخاری بزرگتر است. هنگامی که اصلاحات اساسی نتواند دقت لازم را ارائه دهد، استراتژی های پیشرفته در دسترس قرار می گیرند. کنترل آبشاری یک حلقه بیرونی را روی دمای مخزن و یک حلقه داخلی را روی دمای خروجی بخاری قرار میدهد تا اختلالات را قبل از اینکه روی فرآیند تأثیر بگذارد جبران کند. الگوریتم های تنظیم تطبیقی به طور مداوم پارامترهای PID را با تغییر بار یا شرایط محیطی تنظیم می کنند. این تکنیکها حتی در کاربردهای سخت به تنظیم در ± 0.5 درجه میرسند.
چرخه دما، جلوگیری از افزایش بیش از حد، تنظیم PID، گرمایش مرحلهای، و میرایی حرارتی یک چارچوب یکپارچه برای عملکرد قابل اعتماد را تشکیل میدهند. ارزیابی سیستماتیک اندازه بخاری، پیکربندی کنترلکننده و دینامیک فرآیند، ناپایداری را در منبع آن حذف میکند. اپراتورهای فرآیند و مهندسان کنترلی که این اصول را اعمال میکنند، نوسانات دمای نامنظم را به عملکرد ثابت و تکرارپذیر تبدیل میکنند، از کیفیت محصول محافظت میکنند و اتلاف انرژی را در سیستمهای PTFE{2}} گرم میکنند. برای فرآیندهایی که نیاز به دقت استثنایی دارند، استراتژیهای کنترلی پیشرفته مانند کنترل آبشاری یا تنظیم تطبیقی، مقررات دقیقتری را فراتر از قابلیتهای استاندارد PID ارائه میکنند.
