一、 测试环境
测试系统环境：
（1） 电阻炉温度控制系统
① 控制器：XMA5000F仪表，NZK-1M可控硅触发模块
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名称 |
版本 |
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硬件 |
XMA5000F |
电源板 |
V3.0 |
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采集板 |
V3.1 |
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输出板 |
V3.0 |
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显示板 |
V3.1 |
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NZK-1M |
可控硅单相移相/过零触发模块 |
V4.0 |
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软件 |
XMA5000_2011_F.hex |
V2.10 |
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nzk_1m_01m.hex |
V1.0 |
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监控软件 |
XMA_PID_TEST5.MCG |
V5 |
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② 执行器：上海赛社 SCR反并联模块 型号：MTC110A1600V
③ 被控对象：箱式节能电阻炉
④ 传感器：K型热电偶
二、 测试项目
3.1 自整定测试
测试方法：对各系统设置几个不同的SP值进行自整定。自整定后使系统稳定30分钟。控制周期与自整定无关，都设为1秒。观察不同SP值整定出的PID参数的差别和变化规律。
（1）电阻炉自整定
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自整定 SP（℃） |
自整定 回差（℃） |
测试结果 |
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250 |
1 |
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整定参数 |
P |
141 |
I |
803 |
D |
627 |
自学习 |
24 |
稳态误差 |
1℃ |
整定结果 |
√ |
|||||
|
500 |
1 |
说明：红色方框之干扰为通讯中断 |
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整定参数 |
P |
110 |
I |
532 |
D |
406 |
自学习 |
31.1 |
稳态误差 |
1℃ |
整定结果 |
√ |
|||||
|
750 |
1 |
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整定参数 |
P |
68 |
I |
523 |
D |
248 |
自学习 |
40.8 |
稳态误差 |
1℃ |
整定结果 |
√ |
|||||
|
结论 |
该项测试受控温度差值相近的前提下，设定值越大稳定时间越短，输出摆幅越频繁。 自整定温度越高，P 、I、 D三值越小。 |
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3.2 定温控制测试
测试方法： 给系统一个SP值，SP值与初始状态差值尽量大。设置不同控制周期，使系统从室温开始升温，稳定30分钟。观察不同控制周期对不同系统响应的影响。
（1）电阻炉
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测试条件 |
控制周期（s） |
测试结果 |
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SP:500℃ P:110 I:532 D:406 |
1 |
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超调 |
无 |
稳态误差 |
1℃ |
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|||
|
备注 |
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4 |
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||||||
|
超调 |
无 |
稳态误差 |
1℃ |
||||
|
备注 |
|
||||||
|
10 |
|
|
|||||
|
超调 |
无 |
稳态误差 |
1℃ |
|
|||
|
备注 |
|
|
|||||
|
结论 |
输出调节幅值随着控制周期增大而不断增大，且稳定到设定值的时间也相应增长 |
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3.3 升温速率控制功能测试
测试方法：改变升温速率参数，使系统从相同稳定状态升温至相同SP值，并稳定30分钟。观察系统响应曲线。
（1）电阻炉
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测试条件 |
升温速率 |
测试结果 |
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P:110 I:532 D:406 Pun.t:1 |
无限制 初始温度：182℃ SP:500 |
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||||||
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超调 |
无 |
上升时间 |
972s |
调节时间 |
1152s |
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|
备注 |
该项测试升温用时972秒，实际升温速率19.63℃/min |
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1.00℃/min 初始温度：105℃ SP:250 |
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|
超调 |
无 |
上升时间 |
12068s |
调节时间 |
13429s |
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|
备注 |
该项测试升温用时12068秒，实际升温速率0.72℃/min |
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|
结论 |
由以上可知，升温速率控制功能达到要求。 |
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|||||||
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测试条件 |
起始PV |
测试结果 |
|
P:110 I:532 D:406 Pun.t:1 |
<300 |
说明：仪表显示温度250℃，开启时间程序升温至300℃能正确受控。 |
|
464 |
说明：显示温度由473℃降到464℃时，开启时间程序能正确受控至第2段【（T02 30）（SP02 500）】时间程序， |
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>500 |
说明:显示温度由520降到500时，开启时间程序能正确跟踪至第3段【（T03 30）(SP03 500)】时间程序。 |
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|
结论 |
由以上可知：时间程序启动时，各温度段都能由前往后正确跟踪受控。 |
|
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时间程序2：（设为t.SP2）
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保温 |
SP00 |
200 |
|
T01 |
30 |
|
|
SP01 |
200 |
|
|
升温 |
T02 |
1 |
|
SP02 |
250 |
|
|
保温 |
T03 |
30 |
|
SP03 |
250 |
|
|
升温 |
T04 |
1 |
|
SP04 |
300 |
|
|
保温 |
T05 |
30 |
|
SP05 |
350 |
|
|
升温 |
T06 |
1 |
|
SP06 |
400 |
|
|
保温 |
T07 |
30 |
|
SP07 |
400 |
|
|
升温 |
T08 |
1 |
|
SP08 |
450 |
|
|
保温 |
T09 |
30 |
|
SP09 |
450 |
|
|
升温 |
T10 |
1 |
|
SP10 |
500 |
|
|
保温 |
T11 |
30 |
|
SP11 |
500 |
|
|
升温 |
T12 |
1 |
|
SP12 |
550 |
|
|
保温 |
T13 |
30 |
|
SP13 |
550 |
|
|
升温 |
T14 |
1 |
|
SP14 |
600 |
|
|
保温 |
T115 |
30 |
|
SP15 |
600 |
|
|
降温 |
T16 |
1 |
|
SP16 |
200 |
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|
保温 |
T17 |
120 |
|
SP17 |
200 |
|
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结束 |
T18 |
-7 |
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测试条件 |
测试结果 |
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P:110 I:532 D:406 Pun.t:1 |
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结论 |
仪表初始显示温度181℃，开启时间程序升温至200℃能正确受控，温度上升段控制输出摆幅较大，且随着控制时间的延长，超调幅值越来越小。 |
3.4 扰动响应测试
测试方法：在系统稳定在SP值后，人为给一扰动信号，使炉温下降到一定程度后再消除扰动信号，观察不同系统对扰动信号的响应。（升温速率参数设为0）
（1）电阻炉
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测试条件 |
测试结果 |
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SP:50 P:110 I:532 D:406 Pun.t:1 温度稳定在SP值后打开炉门使炉温下降10℃后关闭炉门 |
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超调 |
20℃ |
调节时间 |
843s |
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备注 |
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结论 |
该项测试合格 |
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