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Solution de contrôle de pression de très haute précision à 0,1 % dans la plage de pression manométrique de 0,1 à 0,6 MPa et résultats de ses tests d'évaluation
1. Introduction du régulateur électronique de pression d’air
Afin de répondre aux besoins de contrôle de pression d'ultra haute précision à 0,1 % dans les applications industrielles, nous proposons des solutions correspondantes. Nous présentons la solution en détail, ainsi que le dispositif de test d'évaluation construit sur la base de la solution et des résultats des tests pour démontrer l'effet de réalisation de cette solution sur un contrôle de pression ultra-haute précision à 0,1 %.
2. Comment résoudre le problème du régulateur électronique de pression d’air ?
Le cœur de la solution est basé sur un régulateur électronique de pression d'air, et la précision du contrôle de pression du régulateur électronique de pression d'air n'est généralement pas élevée, donc en connectant un capteur de pression de plus haute précision et un contrôleur PID pour atteindre un contrôle de pression de très haute précision. Afin de vérifier la faisabilité de cette solution, notamment pour vérifier l'impact du contrôleur PID de très haute précision sur le contrôle de précision, nous avons effectué les tests d'évaluation correspondants. La structure du dispositif de test d'évaluation est illustrée à la figure 1.
Le dispositif de test d'évaluation comprend principalement les parties suivantes :
(1) Capteur de pression : la précision est de 0,05 %, la plage est de pression absolue de 0,1 à 1 MPa et la tension de sortie correspondante est de 0 à 10 V.
(2) Régulateur électronique de pression d'air : la précision est de 0,25 %, la plage est de pression absolue de 0,1 à 1 MPa, la tension de contrôle est de 0 à 10 V.
(3) Contrôleur PID : ADC est de 24 bits, DAC est de 16 bits, la plage ADC est de 0 ~ 10 V, la plage DAC est de 0 ~ 10 V.
(4) Collecteur de données multicanal : Agilent 34972A, acquisition à cinq chiffres et demi/six chiffres et demi.
(5) Raccord de tuyau à trois voies : utilisé comme récipient sous pression et connecté à un capteur de pression et à un régulateur électronique de pression d'air.
(6) Ordinateur : Il est utilisé pour communiquer avec le contrôleur PID et le collecteur de données, en installant et en exécutant les logiciels correspondants pour contrôler, collecter, afficher et stocker le contrôleur PID et le collecteur de données.
Selon notre précédente analyse des données de test d'évaluation et de processus de contrôle, nous pensons que l'instrument de contrôleur PID intégré industriel doit répondre aux indicateurs techniques suivants afin d'atteindre une précision de contrôle de 0,1 % :
(1) Le capteur externe doit avoir une ultra-haute précision supérieure à 0,1 %.
(2) L'actionneur externe doit également avoir une haute précision, mais il ne nécessite pas nécessairement une ultra-haute précision de 0,1 %.
(3) Le contrôleur PID doit être d'au moins 16 bits, et le meilleur est de 24 bits.
(4) Le fonctionnement en virgule flottante du contrôleur PID doit garantir que le pourcentage de sortie a une capacité d'ajustement de 0,01 % à 0,05 %.
(5) Le nombre de bits DAC du contrôleur PID doit atteindre au moins 14 bits, et le meilleur est 16 bits. Il ressort des exigences ci-dessus concernant les indicateurs techniques et les résultats des tests que, afin d'atteindre un contrôle de pression de très haute précision, en partant du principe que le capteur de pression externe, le régulateur de pression proportionnel électronique à air et le contrôleur PID répondent aux exigences de précision. La sortie de contrôle du contrôleur PID et les opérations en virgule flottante doivent également avoir une précision suffisante. À cette fin, nous avons adopté un contrôleur PID avec une précision de sortie de 16 bits et amélioré en conséquence la précision des opérations en virgule flottante. Cette amélioration correspond à l'augmentation du pourcentage minimum de sortie de contrôle de 0,1 % à 0,01 %, ainsi que du pourcentage de sortie de contrôle d'une décimale à deux décimales.
3. Le résultat du test du régulateur électronique de pression d'air
Le test de contrôle constant de la pression a été effectué dans la plage de pression relative de 0,1 à 0,6 MPa à l’aide du dispositif de test mentionné ci-dessus. Les points de consigne de pression sont respectivement de 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 et 0,6 MPa afin d'observer l'influence du pourcentage de sortie du contrôleur PID et de la tension de contrôle sur le contrôle de pression constante et la relation correspondante. Nous pouvons voir les conclusions suivantes :
(1) Dans toute la plage de pression de 0,1 à 0,6 MPa, le taux de fluctuation peut être contrôlé dans la plage de 0,1 %.
(2) En particulier dans la plage de pression plus élevée de 0,3 à 0,6 MPa, le taux de fluctuation peut même être contrôlé de manière stable dans une plage de 0,05 %.
(3) En observant le processus de contrôle de toute la plage de pression, on peut constater qu'une fois le contrôle de pression stable, la plage de changement du pourcentage de sortie du contrôleur est fondamentalement de ± 0,01 %. Cela montre que l'utilisation d'un DAC 16 bits et l'augmentation de la précision arithmétique en virgule flottante ont un effet très évident sur l'amélioration de la précision du contrôle.
(4) Dans la plage de basse pression de 0,1 à 0,2 MPa, les paramètres PID à réglage automatique peuvent être utilisés pour contrôler le taux de fluctuation de 0,1 %, mais si les paramètres de contrôle sont davantage optimisés, la précision du contrôle peut être encore améliorée. Sur la base des conclusions ci-dessus, nous avons simplement optimisé les paramètres du contrôleur PID et effectué un contrôle de pression constante dans la plage de pression basse de 0,1 à 0,2 MPa.
Le taux de fluctuation du contrôle du point de consigne de 0,2 MPa est effectivement réduit à 0,05 %, tandis que le taux de fluctuation du contrôle du point de consigne de 0,1 MPa reste fondamentalement inchangé à 0,1 %. Parfois même parfois plus de 0,1%. Cependant, en observant la courbe de tension de contrôle, nous pouvons constater que dans le processus de contrôle de tension constante avec un point de consigne de 0,1 MPa. Le taux de fluctuation de la tension de commande est essentiellement compris entre 0,05 % et la fluctuation de la pression passe à 0,1 %, ce qui peut être l'influence d'autres facteurs externes, tels que l'influence de la température ambiante, du capteur de pression et de la précision de la vanne proportionnelle électrique. Après tout, à une pression de 0,1 MPa, la pression interne des raccords de tuyauterie à trois voies est plus facilement affectée par la température ambiante, et cette pression de 0,1 MPa est également supérieure à la précision du capteur de pression et à la faible portée du régulateur électronique de pression d'air.
4. Conclusion
Grâce à la solution ci-dessus et aux résultats des tests d'évaluation, il est prouvé que cette solution peut atteindre pleinement un contrôle de pression d'ultra haute précision de 0,1 %. Les conclusions spécifiques sont les suivantes :
(1) Le capteur de pression externe de très haute précision et le contrôleur PID peuvent améliorer efficacement la précision du contrôle de pression du régulateur électronique de pression d'air et peuvent atteindre 0,1 % de contrôle de pression de très haute précision.
(2) Il atteint pleinement l'indice technique de 0,1 % du régulateur électronique de pression d'air de KAOLU , en particulier dans la plage de pression supérieure à 0,2 MPa, et peut même atteindre une précision de contrôle plus élevée de 0,05 %.
(3) Dans le processus de contrôle de pression avec une précision ultra-élevée de 0,1 %, la précision de mesure, la précision de contrôle et le fonctionnement en virgule flottante du contrôleur PID sont les indicateurs techniques clés qui déterminent la précision globale du contrôle. La solution décrite dans cet article utilise un ADC 24 bits. Le pourcentage de sortie de 0,01 % du bit DAC et le fonctionnement en virgule flottante de haute précision prouvent qu'il peut pleinement répondre aux besoins d'un contrôle de très haute précision.
(4) Grâce à la solution et à la vérification expérimentale de cet article, il est prouvé que le contrôleur PID industriel d'ultra haute précision à 0,1 % peut atteindre complètement un contrôle d'ultra haute précision à moindre coût, et peut également être utilisé pour contrôler le d'autres paramètres dans les domaines industriels.
S'il vous plaît visitez KAOLUsite webpour obtenir plus d'informations surRégulateur de pression proportionnel!
1. Introduction du régulateur électronique de pression d’air
Afin de répondre aux besoins de contrôle de pression d'ultra haute précision à 0,1 % dans les applications industrielles, nous proposons des solutions correspondantes. Nous présentons la solution en détail, ainsi que le dispositif de test d'évaluation construit sur la base de la solution et des résultats des tests pour démontrer l'effet de réalisation de cette solution sur un contrôle de pression ultra-haute précision à 0,1 %.
2. Comment résoudre le problème du régulateur électronique de pression d’air ?
Le cœur de la solution est basé sur un régulateur électronique de pression d'air, et la précision du contrôle de pression du régulateur électronique de pression d'air n'est généralement pas élevée, donc en connectant un capteur de pression de plus haute précision et un contrôleur PID pour atteindre un contrôle de pression de très haute précision. Afin de vérifier la faisabilité de cette solution, notamment pour vérifier l'impact du contrôleur PID de très haute précision sur le contrôle de précision, nous avons effectué les tests d'évaluation correspondants. La structure du dispositif de test d'évaluation est illustrée à la figure 1.
Le dispositif de test d'évaluation comprend principalement les parties suivantes :
(1) Capteur de pression : la précision est de 0,05 %, la plage est de pression absolue de 0,1 à 1 MPa et la tension de sortie correspondante est de 0 à 10 V.
(2) Régulateur électronique de pression d'air : la précision est de 0,25 %, la plage est de pression absolue de 0,1 à 1 MPa, la tension de contrôle est de 0 à 10 V.
(3) Contrôleur PID : ADC est de 24 bits, DAC est de 16 bits, la plage ADC est de 0 ~ 10 V, la plage DAC est de 0 ~ 10 V.
(4) Collecteur de données multicanal : Agilent 34972A, acquisition à cinq chiffres et demi/six chiffres et demi.
(5) Raccord de tuyau à trois voies : utilisé comme récipient sous pression et connecté à un capteur de pression et à un régulateur électronique de pression d'air.
(6) Ordinateur : Il est utilisé pour communiquer avec le contrôleur PID et le collecteur de données, en installant et en exécutant les logiciels correspondants pour contrôler, collecter, afficher et stocker le contrôleur PID et le collecteur de données.
Selon notre précédente analyse des données de test d'évaluation et de processus de contrôle, nous pensons que l'instrument de contrôleur PID intégré industriel doit répondre aux indicateurs techniques suivants afin d'atteindre une précision de contrôle de 0,1 % :
(1) Le capteur externe doit avoir une ultra-haute précision supérieure à 0,1 %.
(2) L'actionneur externe doit également avoir une haute précision, mais il ne nécessite pas nécessairement une ultra-haute précision de 0,1 %.
(3) Le contrôleur PID doit être d'au moins 16 bits, et le meilleur est de 24 bits.
(4) Le fonctionnement en virgule flottante du contrôleur PID doit garantir que le pourcentage de sortie a une capacité d'ajustement de 0,01 % à 0,05 %.
(5) Le nombre de bits DAC du contrôleur PID doit atteindre au moins 14 bits, et le meilleur est 16 bits. Il ressort des exigences ci-dessus concernant les indicateurs techniques et les résultats des tests que, afin d'atteindre un contrôle de pression de très haute précision, en partant du principe que le capteur de pression externe, le régulateur de pression proportionnel électronique à air et le contrôleur PID répondent aux exigences de précision. La sortie de contrôle du contrôleur PID et les opérations en virgule flottante doivent également avoir une précision suffisante. À cette fin, nous avons adopté un contrôleur PID avec une précision de sortie de 16 bits et amélioré en conséquence la précision des opérations en virgule flottante. Cette amélioration correspond à l'augmentation du pourcentage minimum de sortie de contrôle de 0,1 % à 0,01 %, ainsi que du pourcentage de sortie de contrôle d'une décimale à deux décimales.
3. Le résultat du test du régulateur électronique de pression d'air
Le test de contrôle constant de la pression a été effectué dans la plage de pression relative de 0,1 à 0,6 MPa à l’aide du dispositif de test mentionné ci-dessus. Les points de consigne de pression sont respectivement de 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 et 0,6 MPa afin d'observer l'influence du pourcentage de sortie du contrôleur PID et de la tension de contrôle sur le contrôle de pression constante et la relation correspondante. Nous pouvons voir les conclusions suivantes :
(1) Dans toute la plage de pression de 0,1 à 0,6 MPa, le taux de fluctuation peut être contrôlé dans la plage de 0,1 %.
(2) En particulier dans la plage de pression plus élevée de 0,3 à 0,6 MPa, le taux de fluctuation peut même être contrôlé de manière stable dans une plage de 0,05 %.
(3) En observant le processus de contrôle de toute la plage de pression, on peut constater qu'une fois le contrôle de pression stable, la plage de changement du pourcentage de sortie du contrôleur est fondamentalement de ± 0,01 %. Cela montre que l'utilisation d'un DAC 16 bits et l'augmentation de la précision arithmétique en virgule flottante ont un effet très évident sur l'amélioration de la précision du contrôle.
(4) Dans la plage de basse pression de 0,1 à 0,2 MPa, les paramètres PID à réglage automatique peuvent être utilisés pour contrôler le taux de fluctuation de 0,1 %, mais si les paramètres de contrôle sont davantage optimisés, la précision du contrôle peut être encore améliorée. Sur la base des conclusions ci-dessus, nous avons simplement optimisé les paramètres du contrôleur PID et effectué un contrôle de pression constante dans la plage de pression basse de 0,1 à 0,2 MPa.
Le taux de fluctuation du contrôle du point de consigne de 0,2 MPa est effectivement réduit à 0,05 %, tandis que le taux de fluctuation du contrôle du point de consigne de 0,1 MPa reste fondamentalement inchangé à 0,1 %. Parfois même parfois plus de 0,1%. Cependant, en observant la courbe de tension de contrôle, nous pouvons constater que dans le processus de contrôle de tension constante avec un point de consigne de 0,1 MPa. Le taux de fluctuation de la tension de commande est essentiellement compris entre 0,05 % et la fluctuation de la pression passe à 0,1 %, ce qui peut être l'influence d'autres facteurs externes, tels que l'influence de la température ambiante, du capteur de pression et de la précision de la vanne proportionnelle électrique. Après tout, à une pression de 0,1 MPa, la pression interne des raccords de tuyauterie à trois voies est plus facilement affectée par la température ambiante, et cette pression de 0,1 MPa est également supérieure à la précision du capteur de pression et à la faible portée du régulateur électronique de pression d'air.
4. Conclusion
Grâce à la solution ci-dessus et aux résultats des tests d'évaluation, il est prouvé que cette solution peut atteindre pleinement un contrôle de pression d'ultra haute précision de 0,1 %. Les conclusions spécifiques sont les suivantes :
(1) Le capteur de pression externe de très haute précision et le contrôleur PID peuvent améliorer efficacement la précision du contrôle de pression du régulateur électronique de pression d'air et peuvent atteindre 0,1 % de contrôle de pression de très haute précision.
(2) Il atteint pleinement l'indice technique de 0,1 % du régulateur électronique de pression d'air de KAOLU , en particulier dans la plage de pression supérieure à 0,2 MPa, et peut même atteindre une précision de contrôle plus élevée de 0,05 %.
(3) Dans le processus de contrôle de pression avec une précision ultra-élevée de 0,1 %, la précision de mesure, la précision de contrôle et le fonctionnement en virgule flottante du contrôleur PID sont les indicateurs techniques clés qui déterminent la précision globale du contrôle. La solution décrite dans cet article utilise un ADC 24 bits. Le pourcentage de sortie de 0,01 % du bit DAC et le fonctionnement en virgule flottante de haute précision prouvent qu'il peut pleinement répondre aux besoins d'un contrôle de très haute précision.
(4) Grâce à la solution et à la vérification expérimentale de cet article, il est prouvé que le contrôleur PID industriel d'ultra haute précision à 0,1 % peut atteindre complètement un contrôle d'ultra haute précision à moindre coût, et peut également être utilisé pour contrôler le d'autres paramètres dans les domaines industriels.
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