CN112255911A - 一种pid控制模块及印刷废气排放控制系统 - Google Patents

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戈华丰
赖烜衍
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P.I., P.I.D.

Abstract

本发明涉及一种PID控制模块及印刷废气排放控制系统，其中，所述PID控制模块包括双向控制的一级PID控制门，二级PID控制门和三级PID控制门，当PV与SP的绝对差值处于第一预设范围时，采用一级PID控制门进行调节控制；当PV与SP的绝对差值处于第二预设范围时，采用二级PID控制门进行调节控制；以及当PV与SP的绝对差值处于第三预设范围时，采用三级PID控制门进行调节控制。本发明既保障了检测信号偏离有微调，又可以防止过度调整，减少控制系统的震荡现象，具有响应速度快、控制稳定、精度高的特性，确保印刷废气排放符合标准。

Description

一种PID控制模块及印刷废气排放控制系统
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，具体地涉及一种PID控制模块及印刷废气排放控制系统。
背景技术
印刷废气含有大量的有毒有害物质，需要统一收集到废气处理装置进行处理后才能排放到空气。印刷废气排放控制系统主要由压力传感器、PLC控制器、触摸屏、变频器、继电器、电动风阀(调节阀)和鼓风机等组成。通常采用PID控制模块来对各个印刷单元的废气排放进行自动控制。但现有PID控制模块基本上都是采用单级控制方式，对于印刷废气排放自动控制效果并不好，容易出现高幅、高频震荡问题，影响后续废气处理装置的处理效果，造成废气排放不符合相关标准。
发明内容
本发明旨在提供一种PID控制模块及印刷废气排放控制系统，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一方面，提供了一种PID控制模块，其中，所述PID控制模块包括双向控制的一级PID控制门，二级PID控制门和三级PID控制门，当在线检测值PV与设定值SP的绝对差值处于第一预设范围时，采用一级PID控制门进行调节控制；当PV与SP的绝对差值处于第二预设范围时，采用二级PID控制门进行调节控制；以及当PV与SP的绝对差值处于第三预设范围时，采用三级PID控制门进行调节控制。
根据本发明的另一方面，提供了一种印刷废气排放控制系统，其包括风量传感器、调节阀及与其电连接的PLC控制器，PLC控制器内置有如权利要求1所述的PID控制模块，风量传感器用于提供检测信号给PID控制模块，PID控制模块的输出控制调节阀的开度，从而实现印刷废气排放的自动控制。
进一步地，所述第一预设范围为大于5％SP，所述第二预设范围为3-5％SP，以及所述第三预设范围为小于3％SP。
进一步地，一级PID控制门，二级PID控制门和三级PID控制门的微分常数KD均为0。
进一步地，，一级PID控制门的比例常数KP＝0.5-2，积分常数KI＝0，二级PID控制门的比例常数KP＝0.4-1，积分常数KI＝0.01-1S，以及三级PID控制门的比例常数KP＝0.3-0.8，积分常数KI＝0.1-0.5S。
进一步地，PV为在一个检测周期内的多次检测信号的平均值。
进一步地，在印刷废气排放控制系统用于控制n色组印刷废气排放的情况下，PV为多次检测信号的平均值再乘以n+1/n。
进一步地，n＝10。
本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：本发明既保障了检测信号偏离有微调，又可以防止过度调整，减少控制系统的震荡现象，具有响应速度快、控制稳定、精度高的特性，确保印刷废气排放符合标准。
附图说明
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
图1是印刷废气排放系统的示意图；
图2是PID控制模块的多级控制示意图；
图3是PID控制模块的三级控制状态示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种印刷废气排放控制系统可包括触摸屏、风量传感器、调节阀及与其电连接的PLC控制器。每一条废气管道上安装有相应的风量传感器和调节阀。PLC控制器中内置有相应PID控制模块，风量传感器、调节阀和PID控制模块组成一个PID控制回路，对印刷废气排放进行自动控制。即，风量传感器用于提供检测信号给PID控制模块，PID控制模块的输出控制调节阀的开度，从而实现印刷废气排放的自动控制。
如图2和3所示，该PID控制模块包括双向控制的一级PID控制门(大门)，二级PID控制门(中门)和三级PID控制门(小门)。对于控制系统来说，在线检测值PV要完全达到设定值SP的要求(控制精度100％(即，误差精度0％))是难于实现的，尤其是气流控制系统，在这种情况之下，设定控制精度等级，进行相应的控制，降低系统震荡，逐步实现高精度控制，更为务实。具体地说，当PV与SP的绝对差值处于第一预设范围(一级控制触发区)时，采用一级PID控制门进行调节控制，以保障控制系统快速响应，迅速调整到预设值，提高控制系统的运行效率；当PV与SP的绝对差值处于第二预设范围(二级控制触发区)时，采用二级PID控制门进行调节控制，以实现高精度调节，使PV更接近SP，即控制目标为使PV处于设定值临界区；以及当PV与SP的绝对差值处于第三预设范围(二级控制触发区)时，采用三级PID控制门进行调节控制，以进一步进行微调，使PV无限接近于SP(归零区)。当PV与SP的差值为正时，通过反向执行器将调节阀关小，即采用第二(反向)控制回路，当PV与SP的差值为负时，通过正向执行器将调节阀开大，即采用第一(正向)控制回路。
在一个具体实施例中，第一预设范围为大于5％SP，第二预设范围为3-5％SP，以及第三预设范围为小于3％SP，如图3所示。应该理解，第一、第二、第三预设范围可以根据相应控制精度进行调整。
一级PID控制门、二级PID控制门和三级PID控制门的PID参数可根据控制对象进行设置。对于印刷废气排放控制系统来说，主要为电动阀门进行定速调整，因此，一级PID控制门、二级PID控制门和三级PID控制门的微分常数KD均设为0，即仅进行比例、积分调整。相应地，一级PID控制门的比例常数KP＝0.5-2，积分常数KI＝0；二级PID控制门的比例常数KP＝0.4-1，积分常数KI＝0.01-1S以及三级PID控制门的比例常数KP＝0.3-0.8，积分常数KI＝0.1-0.5S。在一个具体实施例中，一级PID控制门的比例常数KP＝1.1，积分常数KI＝0，二级PID控制门的比例常数KP＝0.6，积分常数KI＝0.05S，以及三级PID控制门比例常数KP＝0.5，积分常数KI＝0.15S。通过一级PID控制门能够快速将在线检测值调整到设定值SP附近，然后再分别通过二级PID控制门和三级PID控制门实现进一步精调，使印刷废气排放量始终处于设定值附近，减小波动，以提高后续处理效果，实现达标排放。
由于印刷废气排放控制系统的各色组的排风的相互影响，会加大气流的波动，风量传感器检测信号会出现较大波动，如果将实时在线检测的波动信号直接作为PID控制的反馈检测信号，系统容易出现震荡现象，因此，需要对检测信号进行模糊处理，消除信号波动的影响。具体地，在一个采样周期内，取多次(例如，3～10次)检测信号的平均值作为PID控制模块的PV值。
在n色组(例如，n＝10)的印刷废气排放控制系统中，当某色组检测到的反馈信号时，PID输入正常反馈量ΔP＝在线检测值PV-设定值SP，但由于该色组进行自动排风时会影响其它色组排风量的变化，当该色组进行正调整(加大风量)时，其它各色组检测到的风量会分别减少1/10ΔP(平均值)，其它各色组也会进行相应的正调整，在其它各色组调整的时候，该色组还要微调。同样，当该色组进行反向调整(减少风量)时，其它各色组检测到的风量会分别增大1/10ΔP(平均值)，其它各色组也会进行相应的反向调整。为了减少风阀调整的频次，降低各色组之间排风的影响，一级控制PID输入的反馈量为11/10ΔP值。即，PV为多次(例如，3～10次)检测信号的平均值再乘以11/10。
应该理解，本发明的PID控制模块也可以应用于其它需要进行精密控制的系统中。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种PID控制模块，其特征在于，所述PID控制模块包括双向控制的一级PID控制门，二级PID控制门和三级PID控制门，当在线检测值PV与设定值SP的绝对差值处于第一预设范围时，采用一级PID控制门进行调节控制；当PV与SP的绝对差值处于第二预设范围时，采用二级PID控制门进行调节控制；以及当PV与SP的绝对差值处于第三预设范围时，采用三级PID控制门进行调节控制。
2.一种印刷废气排放控制系统，其特征在于，包括风量传感器、调节阀及与其电连接的PLC控制器，PLC控制器内置有如权利要求1所述的PID控制模块，风量传感器用于提供检测信号给PID控制模块，PID控制模块的输出控制调节阀的开度，从而实现印刷废气排放的自动控制。
3.如权利要求2所述的印刷废气排放控制系统，其特征在于，所述第一预设范围为大于5％SP，所述第二预设范围为3-5％SP，以及所述第三预设范围为小于3％SP。
4.如权利要求2所述的印刷废气排放控制系统，其特征在于，一级PID控制门，二级PID控制门和三级PID控制门的微分常数KD均为0。
5.如权利要求4所述的印刷废气排放控制系统，其特征在于，一级PID控制门的比例常数KP＝0.5-2，积分常数KI＝0，二级PID控制门的比例常数KP＝0.4-1，积分常数KI＝0.01-1S，以及三级PID控制门的比例常数KP＝0.3-0.8，积分常数KI＝0.1-0.5S。
6.如权利要求2所述的印刷废气排放控制系统，其特征在于，PV为在一个检测周期内的多次检测信号的平均值。
7.如权利要求6所述的印刷废气排放控制系统，其特征在于，在印刷废气排放控制系统用于控制n色组印刷废气排放的情况下，PV为多次检测信号的平均值再乘以(n+1)/n。
8.如权利要求7所述的印刷废气排放控制系统，其特征在于，n＝10。
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