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　　溫度控制技術，普遍應用于機器的控制，對注塑、擠出、吹瓶、吹膜這類加熱成型的制造領域而言至關重要，同時，像單晶拉制、擴散、PECVD等光伏生產設備中，同樣大量應用到此類技術。隨著機器速度越來越高的要求，且材料的多樣性、產品的復雜性都使得溫度控制也變得不那么簡單，同時，溫控水平也關乎能源消耗，與制造企業的成本緊密相關。

　　1 優秀的溫控關乎品質與效率

　　? 高品質的產品：溫控精度對于品質會有較大的影響，注塑成型里的翹曲、噴射、收縮痕等都是由于溫控不佳造成的缺陷，擠出中的焦燒、吹瓶中的硬頸、底部花狀瓣發白等都由于這種溫控的原因造成，對于消費者來說，當然看不到這些——因為必須只能看到合格產品。但是，生產現場的人最清楚，這會造成大量的不良品帶來的成本上升;

　　? 生產效率問題：盡管溫度控制屬于大延遲系統，但是，對于注塑、擠出這類大規模生產應用而言，如果生產節拍過低，產能效率就無法發揮，而溫度又是該類型設備的關鍵工藝參數，塑料行業的溫度控制還需要具有高速響應能力，以應對快速的生產節拍需求;

　　? 機器的靈活性：由于塑料加工的材料變化多樣性，產品厚度、規格的變化，使得其參數應具有較強的自適應性，并且可以實現對不同的加熱方式的自整定，以獲得生產的靈活性;

　　? 成本，節能是關鍵，對于塑料制品加工來說，都是屬于加熱成型，如何降低能耗，這里就有非常多的技能。

　　2 傳統溫控存在的問題

　　很多傳統的溫度控制方案基本上都是在“能用”這個水平上，而對于“好用”的溫度控制是貝加萊一直追求的。在熱成型加工中，經常需要根據工藝需求來設定變化的溫度和軌跡，而“能用”的溫控，其控制過程往往存在溫度的大過沖，這會導致超過目標溫度過多，系統超溫。

　　而另一方面，低阻尼會導致系統震蕩劇烈，一直在目標溫度上下波動，會導致加熱過程的調節時間變長并且不穩定，這兩種常見的情況都是注塑、擠出等熱成型加工所需要避免的。

　　3 mappTemperature 控制

　　mappTemperature是屬于貝加萊mappControl中閉環控制模塊之一，基于貝加萊在塑料、印刷、包裝、光伏工業多年的積累，積淀豐富應用經驗而開發的專業軟件組件，它有較強的適應力。

圖 1 mapp 的溫度控制模塊結構

圖 2 同步加熱斜坡

圖 3 貝加萊高精度高速溫控

　　在mappTemperature中設計了幾個環節來使得其變得“好用”，能夠帶來效率、穩定性、品質、能耗、易用性方面的提升。它通過構建物理對象模型，并經由參數整定算法，為PID控制器、前饋、濾波、溫度設定軌跡提供最優參數的獲取，并控制信號輸出來確保對象的響應，以達到最終設定的目標。

　　(1)設定溫度軌跡生成的策略

　　對于塑料工業的溫控來說，為了獲得更好的能源分配，必須在不同的階段(如加熱、保溫、冷卻)給予不同的溫度來降低不必要的能耗，這會讓設定值發生變化，傳統PID容易產生過沖，貝加萊通過溫度軌跡曲線的生成，系統會沿著如圖2所示的斜坡來加熱，以獲得穩定的輸出。

　　這種實時斜坡跟隨能力，使得系統獲得無超調的卓越性能，保障所需的工藝控制精度，確保品質。

　　(2)前饋控制——關乎效率

　　由于PID控制會有超調，引入了溫度限幅但又會使得系統輸出控制能力得到壓縮，因此，需要增加前饋環節來提升響應能力。對于貝加萊溫度控制而言，引入前饋控制，并在設定溫度發生變化時，前饋輸出可迅速疊加PID輸出，提升前期響應速度。但是對于前饋控制而言，有效的模型識別可以獲得更精準的前饋所需的參數，對于前饋環節，貝加萊可以通過mappTemperature的自整定來獲得。

　　(3)卡爾曼濾波

　　對于溫度的反饋而言，通常包含了干擾，這些干擾會造成PID頻繁調節，而通過卡爾曼濾波可以有效降低其調節的頻次，即，不要對所有的干擾太過敏感。

　　mappTemperature的整定也包含對Kalman濾波參數的識別獲取，以更有效地評估反饋信號的有效性，平衡穩定性與快速響應的矛盾。

　　(4)易用性問題

　　工程師為機器配置不同的溫度控制模塊，無論是單通道、 多通道、不同的工藝類型，其應該有便捷的開發過程，盡量減少編程，而采用配置的方式來實現，在Automation Studio中的溫度控制即可實現這樣的快速開發，并與HMI有良好的交互接口，能夠快速以直觀方式呈現。

　　mappTemperature與其它mapp模塊一樣可以根據應用配置，連接到不同的控制系統中，與配方管理模塊(mappRecipe)、報警(mappAlarm)、mappVIEW的曲線顯示形成邊界的軟件連接。

　　并且，mappTemperature有非常高的靈活度，讓工程師來配置相關的參數，包括加熱冷卻、熱電偶類型、溫區組別、保護溫區、控制器參數資識別、加熱電流可測量、顯示界面的可配置等等。

圖 4 mapp 溫控畫面設計

　　4 節能有技術

　　對于包含加熱與冷卻系統的溫控而言，盡管看上去溫控的目標是達到的，但是，由于加熱與冷卻對沖帶來的“內耗”無法被有效控制，而導致了其間的能源消耗無法被有效控制，而貝加萊的溫控對此予以策略性實現，即，通過對加熱和冷卻的變化率影響獲得占空比的差異，進而有效的調節，從而消除這種內耗帶來的能源消耗。

圖 5 由于軟啟動功能避免了以最大功率操作和加熱元件，因此獲得了節能效果。

　　(1)分段加熱——軟啟動能力

　　mappTemperature中有一種預編程的功能，稱為軟啟動，它可以一鍵式實現機器組件的平穩加熱，從而最大程度地減少加熱元件的疲勞度 。均勻加熱可減少機械應力，并且有利于機器中的液體殘留物進行受控蒸發。

　　(2)負載同步加熱

　　塑料工業被控對象通常包含多個溫度的情況，各個溫區負載大小不同，加熱時間不同，負載同步加熱可以讓各個負載同時達到設定溫度，避免有的溫區先到達了設定溫度，但相鄰溫區還在加熱中，會對其溫度穩定造成影響。

　　(3)無憂切換

　　有加熱和冷卻的系統，加熱和冷卻同時工作存在“內耗”，在一些系統中，雖然看上去達到了溫控目標，但是，可能這個目標是較高“內耗”達成的，貝加萊的溫度控制同樣有巧妙的策略來消除這種“內耗”，細節往往在看不到的地方。

　　5 工程師的智慧必不可少

　　很多時候，人們似乎更喜歡所謂的“高科技”、認為越是前沿的東西就越先進，但是，制造業更需要的是靜下心來不斷打磨產品的“工匠精神”。他們總是在現場，與機器打交道、與各種材料、各種千奇百怪的客戶需求打交道，不斷的測試，進而形成了他們對于機器的理解，對于工藝的理解，成為一名專家。

　　專家，在貝加萊不但能解決問題，還能把這種經驗通過建模的方式，形成應對各種變化的模型，進而通過軟件的模塊化封裝成為可被廣泛客戶應用的模塊——所謂工業軟件，正來自于此，來自于這些在一線的工程師，他們的辛勤、他們的智慧、他們為產業的付出。

　　貝加萊的模塊何止于一個溫度控制，這一切來自于廣泛的行業一線經驗積淀、專業的軟件工程封裝、以客戶為中心的服務精神。