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1、XF9024-0113基于 PC 的温度控制解决方案目录21 前言. 2 温度控制系统的组成. 3 温度控制的性能指标. 4 BECKHOFF 温度控制硬件. 4.1 测量模块. 4.2 控制输出模块.5 BECKHOFF 温度控制标准功能. 5.1 采样程序. 5.2 整定功能. 5.3 控制算法.5.4 设定值生成器.5.5 控制值生成器.6 BECKHOFF 温度控制特制功能. 7 案例. 7.1 塑机. 7.2 烧结炉上的应用. 7.3 某半导体设备. 7.4 北京某公司 PECVD, 扩散炉, 在线制绒机.7.5 浙江某公司多晶硅铸锭炉炉,蓝宝石炉. 7.6 江苏某吹塑机厂家.8 系
2、统一览. 3 4 5 6 7 10 11 11 12 13 141516 19 19 20 21 22 22 2223 前言3温度控制广泛应用于工业控制的各个领域， 各种各样的控制对象， 各种各样 的控制要求， 急需要提供一种更加灵活和专业的解决方案， 以满足针对性要 求。依托世界领先的 PC 控制技术， Beckhoff 为各类温度控制提供高度灵活的开 放式控制系统解决方案。-高性能控制器： 符合工业标准的 PC， CPU 覆盖 ARM 到 Pentium 芯片建构， 运算能力非常强大， 可实现各种复杂运算。-TwinCAT： Beckhoff TwinCAT 全面集成 PLC/NC PTP
3、/NC I/CNC/HMI 功能于一 体， 实时性强， 功能强大， 可以满足绝大多数工业编程和控制要求， 用户可以 借用 Beckhoff 现有的软件库进行开发， 也可以以 TwinCAT 为平台实现自主程 序开发。-I/O : Beckhoff 各类型端子功能齐全， 并且全面支持 90% 以上市场占有率的 现场总线， 支持 IP 20-IP 67 防护等级。 4温度控制系统的组成温度控制就是将控制对象的温度控制至所需要的温度， 温度控制主要包括如下部分：温度传感器主要采集信号， 常用的有热电偶， 热电阻， 红外等。 Beckhoff 支持多种总线采集。控制器主要实现信号采集处理， 实现控制并
4、输出。 输出信号可以是 PWM、 电压、 电流等。 Beckhoff 支持多种总线输出。控制输出单元一般包括固态继电器， 接触器， 功率控制器等。执行器常见的有加热器， 风扇等。控制对象被控制的对象， 譬如炉子。5温度控制的性能指标一般情况下， 温度的控制目标主要有以下几个方面：.上升时间.峰值时间.稳定时间.稳定精度，动态抗干扰能力.过冲峰值比.衰减比每个温度控制案例会有比较针对性的具体要求， Beckhoff 可以根据具体要求提供满足客户具体要求 的温度控制算法。? ?6Beckhoff 温度控制硬件测量模块热电偶测量热电阻测量可测量 B/C/E/J/K/L/N/R/S/T/U 类型的热电
5、偶。 测量精度 16 位， 最高支持 24 位； 采样单路最快转换 时间 20 ms， 拥有 IP20 等级的 EL33XX/KL33XX， IP67 等级的 EP33XX、 FM33XX-B110 （J 型） 、 FM33XX-B310。支持 Pt100， Pt200， Pt500， Pt1000， Ni100， Ni120， Ni1000， KT/KTY 类型热电阻。 测量精度 16 位， 采样单路最快转换时间可达几 ms。信号 1通道 2通道 4通道 8通道 热电偶/mV EL3311 16位 EL3312 16位 EL3314 16位EL3314 - 001024位 EL3318 16
6、位 信号 1 通道 2 通道 4 通道 8 通道 电阻温度计 （RTD） EL3201 16位 EL3202 16位 EL3204 16位 7支持多种总线采样Beckhoff 支持 EhterCAT、 Canopen、 Profibus、 DeviceNet、 Modbus、 485/232 等多种总线方式。 可节省布线。信号1通道2通道4通道通讯EL6001 RS232,115.2 kbaud EL6021 RS422/RS485, 115.2 kbaudEL6002 RS232,115.2 kbaud,EL6080 内存端子模块 128 kbyteEL6022 D -sub RS422/R
7、S485, 115.2kbaudEL6224 IO-Link主站端子模块EL6601 交换机端口端子模块EL6688 IEEE1588主站/从 站端子模块EL6692 EtherCAT桥接端 子模块EL6614 交换机端口端子模块通讯（主站端 子模块）EL6201 AS - InterfaceEL6631 PROFINET IOEL6632 PROFINET IRTEL6720 LightbusEL6731 PROFIBUSEL6751 CANopenEL6752 DeviceNetEL6851 DMX通讯（从站端 子模块 ELxxx - ELxxx - 0010）EL6631 PROFINE
8、T IOEL6731 PROFIBUSEL6740 InterbusEL6751 CANopenEL6752 DeviceNetEL6851 DMXD - sub8特殊产品EP3314-0002 热电偶测量IP67 热电偶现场总线端子盒 FM33xx-B110 EtherCAT 接口12/32 路防护等级为 IP67 的热电偶模块输入 M12 电阻温度计 4通道 热电阻（RTD）， PT100 、 PT200 、 PT500 、 PT1000、 Ni100、 Ni120、 Ni1000， 16位 EP3204-0002 热电阻测量 热电偶/mV 4通道 热电偶，J、K、 L 、 B、 E 、
9、N、 R、 S 、 T 、 U型， 16位 9控制输出模块FM33xx-B310 PROFIBUS 接口 12/32 路模拟量输出， 支持各种常用的电流型模块、 电压型模块， 包括 4 通道， 8 通道。数字量输出， 支持通用输出模块， 专用 PWM 波模块。总线使出： 支持大部分工业总线， 例如 EhterCAT、 Canopen、 Profibus、 DeviceNet、 Modbus、 485/232 等。 支持采样输入的总想同样支持总线输出。10Beckhoff 温度控制标准功能Beckhoff 温度控制软件可适用于检测和控制各种温度控制， 主要包括如下功能：.实际值采样.自整定算法.
10、控制算法.设定值生成器.控制值生成器.报警一般情况下， 我们使用滑动平均值滤波、 阶滤波等各种滤波算法。滑动平均值滤波一阶滤波Beckhoff 还支持其他多种滤波算法， 客户也可以自己编写滤波算法。采样程序11Beckhoff 支持温度控制可通过手动调节控制， 也可以通过自动整定产生， 能够根据客户要求演算出适 合设定值优先或抗干扰优先的功能。Beckhoff 自整定功能采用 Chien、 Hrones、 Reswick 方法， 该方法采用采用阶跃响应， 用切线法确定延时 时间 Tu， 系统稳定时间 Tg 和系统比例系数 Ks。 系统比例系数由如下公式求得:抗干扰能力优先:整定功能Controller Aperiodic step response 20% Overshoot P-Controller 0.30 0.70 PI-Controller 0.60 0.70 4.00 2.30 PID-Controller 0.95 1.20 2.40 2.00 0.42 0.42 12设定值控制优先：Controller Aperiodic step response 20% Overshoot P-Controller 0.30 0.70 PI-Controller 0.35 0.60
