PID控制在感光乳剂制备中的应用.pdf

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1、第3期张振红．PID控制在感光乳剂制备中的应用319PID控制在感光乳剂制备中的应用张振红(中国航天集团乐凯华光印刷科技有限公司，河南南阳473000)摘要提出一种基于PLC的PID控制策略，并将其应用于感光乳剂生产的温度控制中，实践证明该方法对于时变、滞后系统是行之有效的。关键词PLCPID控制FB4l中图分类号TH868文献标识码B文章编号1000-3932(2014)03．0319m2可编程控制器(PLc)是现代工业自动化支柱之一，近年来发展迅速，应用广泛，在对诸如温度及流量等过程变量实施控制时，一般只需在其基本硬件上另配D／A、A／D模块，再采用相应厂家提供的PID功能

2、块，设置好参数，即可完成控制回路的构建。一般厂家只提供标准的PID控制功能块，其灵活性和适用性不高，对于复杂的被控对象和工艺要求苛刻的场合，这种常规填表式的PID方法往往难以获得满意的控制效果，而采用自适应控制、模糊控制以及神经元控制等方法，实现起来又有种种不便和限制。1工艺简介和控制要求银盐感光乳剂是一种具有高成像性能和高分辨率的材料，制备好的乳剂经过涂布干燥和分切包装就成为照相胶卷、电影胶片和电子线路制版软片。在乳剂生产中有称之为二成熟的重要物理成熟过程，温度和时间对感光微晶的生长和形状(乳剂性能)影响很大。每批次的乳剂生产中，不管是升温阶段，还是恒温阶段，工艺上都不允许有

3、超过士1℃的偏差，升温过程控制在23min。加热水箱进的是自来水和本身温度变化不大的热水(±1．6cc)，控制上采用常规PID串级实现方法，基本上能满足生产工艺要求，温度控制简图如图l所示。但在2010年，公司引进柯尼卡乳剂制备技术后，温度偏差极限变为±O．5℃，同时因节能需要，加热水箱的热水改为蒸汽。根据其他相关设备的控制情况来看，如仍采用以前的串级控制，在二成熟釜的恒温时段问题不大，但在升温时段的末期，温度超调将达到6℃以上，生产根本无法继续进行。图1成熟釜温控简图2对FB41的改进和温度控制策略的实施西门子S7-300、400PLc控制器中的PID控制功能块FB41(包括

4、其他PID功能块)，是基于应用定位方面的原因，用于过程变量的串级控制有明显不足之处，无法和DCS系统中相应的功能块相比，主要是控制上手动、自动问的无扰切换问题，这给前期调试和串级控制带来很大不便。幸运的是FB41中过程变量多、对编程人员开放，更重要的是FB41的源代码很容易找到，这为深入剖析和改造FB4l，实现具有针对性的灵活控制，满足特定的工艺控制要求提供了条件。在乳剂制备中，一成熟过程温度控制用的是横河DCSCS3000R3系统，在现有条件下，灵活的温度控制策略难以实现。2．1对FB41的改进FB41的具体改进措施有：a．FB41自身虽带有手动到自动的切换功能，但不是完全无

5、扰动，需另外在手动一自动时(瞬间)将过程值PV-IN送给设定值sV-INT，然收稿日期：2013．09-12320化工自动化及仪表第4l卷后再加一斜坡函数，从而实现完善的手／自动无扰切换。b．FB4l无自动到手动的无扰切换功能，通过另外编程，将PID输出值LMN—PER送给手动值MAN，再加一斜坡函数即可。c．以上两点是针对PID单回路而言的，对于由FB41组成的双回路串级控制，要实现主环和副环的手动、自动无扰切换，当然要复杂些，但基本原理一样。2．2控制策略的实施由于釜壁、乳剂物性以及乳剂量等原因，和水箱温度r。相比，乳剂温度咒出现滞后、非线性的现象，问题的关键集中在对L的控

6、制上。首先，在现场确定蒸汽调节阀的最大开度(以水箱少量蒸汽溢出为准)。然后参照疋的设定值sV2(以影像制版印刷软片乳剂为例，SV2为72℃)，设置水箱L的设定值SVl为80℃，瓦和咒间的差值△r为8℃，△r值是由相关经验和现场试验确定的，既可满足对于升温时间的要求，又避免了蒸汽的浪费，以及因△r数值不当，造成对控制的不良影响。水箱温度瓦被控制在80℃(此时整个系统是单副环运行)，当乳剂温度咒升至70℃时，E设定值SVl再降为72℃。由于整个水箱和管道容量不大，E变化迅速，在3min内基本稳定，然后将主环投入自动，主环和副环之间加无扰动处理，实现串级控制，系统很快进入恒温时段。以

7、上策略中，蒸汽阀的最大开度、SVl值的设置和变化、△r的大小是关键。实施这种灵活的控制策略后，升温时段的曲线非常理想，完全满足了工艺要求，这是通常简单地采用填写控制参数、实现PID串级控制所无法达到的。3结束语生产工艺上的特殊要求，需要相应的控制策略来实现，针对银盐感光乳剂生产上存在的问题，在对现场设备、生产工艺十分熟悉的基础上，打破常规思维，采用灵活的控制策略，利用西门子S7．300PLC中PID功能块(FB41)，实现了对乳剂制备过程中温度的成功控制。《化工自动化及仪表》2014年征稿简