Stratégie snímania teploty pre aplikácie s ohrevom štvorcovej kazety 6x6 mm

Procesný inžinier sa pozerá na teplotné údaje z dôležitej formy a vidí, že zaznamenané teploty sa veľmi líšia od skutočnej kvality vyrábaných dielov. Regulátor zobrazuje, že teploty sú stabilné, ale časti z rôznych dutín ukazujú, že sa menia rozmery, čo znamená, že sa menia teploty. Problém nie je s ohrievačmi alebo regulátorom, ale s tým, ako sa meria teplota. Senzory nám nedávajú správne informácie o teplotách, ktoré skutočne ovplyvňujú kvalitu dielov. Tento príklad ukazuje základný problém pri navrhovaní tepelných systémov: nájsť správnu teplotu na správnom mieste.

Pokiaľ ide o aplikácie štvorcového ohrievača s rozmermi 6 x 6 mm, výber správneho druhu snímača, kam ho umiestniť a ako ho integrovať, môže mať veľký vplyv na presnosť ovládania a konzistenciu procesu. Termočlánky a odporové snímače teploty sú dva najrozšírenejšie typy snímačov. Termočlánky sú najbežnejším typom vykurovacieho zariadenia používaného v továrňach, pretože rýchlo reagujú, zvládajú vysoké teploty a nie sú príliš drahé. Termočlánky typu J a typu K dokážu zvládnuť teplotné rozsahy, ktoré väčšina aplikácií ohrievačov 6x6 mm potrebuje. Typ K má väčší dosah, zatiaľ čo typ J je o niečo presnejší pri nižších teplotách.


Riadiaci systém iba riadi teplotu, na ktorú je snímač nastavený. Termočlánok umiestnený v obrobku v blízkosti ohrievača väčšinou reaguje na činnosť ohrievača, ale neposkytuje veľa informácií o teplote, ktorá ovplyvňuje proces. Termočlánok vo vnútri ohrievača okamžite reaguje na zmeny ohrievača, ale nemusí ukazovať skutočnú teplotu prevádzky. Najlepším spôsobom, ako zistiť, aká je procesná teplota, je umiestniť termočlánok do obrobku ďalej od ohrievačov. Pri výmene ohrievačov však trvá dlho, kým sa termočlánok zmení. Najlepšie umiestnenie vytvára rovnováhu medzi týmito kritériami pre danú prácu.

V prípade ohrievačov štvorcových kaziet 6 x 6 mm malá veľkosť nástrojov zvyčajne sťažuje nájdenie polohy pre snímače. Nemusí byť dostatok miesta pre jednotlivé otvory snímača bez toho, aby sa nástroj oslabil alebo neprekážal iným dielom. V týchto situáciách je vloženie termočlánku do samotného ohrievača šikovným spôsobom riešenia problému. Ohrievače s integrovanými termočlánkami majú snímač zabudovaný v plášti ohrievača, zvyčajne na špičke alebo pozdĺž dĺžky, ktorá sa ohrieva. Toto usporiadanie poskytuje teplotnú spätnú väzbu presne tam, kde dochádza k zahrievaniu, pričom v preplnenom nástroji nie je potrebný žiadny ďalší priestor.

Existuje tiež výber medzi uzemneným a neuzemneným usporiadaním termočlánku. Spojenie snímača uzemneného termočlánku je v elektrickom kontakte s plášťom ohrievača. Spoj je priamo vystavený teplote plášťa, a preto reagujú tak rýchlo. Môžu však zachytiť elektrický šum z napájacieho zdroja ohrievača, čo môže spôsobiť nestabilitu ovládacích prvkov. Keď termočlánky nie sú uzemnené, prechod snímača nie je spojený s plášťom. Reagujú trochu pomalšie, ale vysielajú jasnejšie signály, ktoré fungujú lepšie s citlivými ovládačmi. Pre väčšinu použití vykurovania 6 x 6 mm sú najlepšou voľbou neuzemnené snímače, pretože sú spoľahlivé a fungujú dobre.

Viacero umiestnení senzorov vám poskytne informácie, ktoré jeden senzor nedokáže. Ak má nástroj viac ako jednu vykurovaciu zónu, každá zóna by mala mať svoj vlastný snímač, ktorý posiela informácie do ovládača pre túto zónu. V dôležitých situáciách dva senzory v každej zóne-jeden na kontrolu a jeden na overenie-umožňuje riadiacemu systému nájsť problémy so senzormi skôr, ako ovplyvnia výrobu. Niektoré systémy používajú druhý snímač na ochranu pred vysokými teplotami vypnutím ohrievača, ak teplota prekročí bezpečnú úroveň, bez ohľadu na to, čo hovorí riadiaci snímač.

Mnoho ľudí si neuvedomuje, aké dôležité je kalibrovať senzory. Termočlánky sú presné len v určitom rozsahu, zvyčajne niekoľko stupňov nad alebo pod. Ak potrebujete nastaviť teplotu veľmi presne, kalibrácia senzorov podľa uznávaného štandardu zaručí, že zobrazená teplota je rovnaká ako skutočná teplota. Túto kalibráciu by ste mali z času na čas skontrolovať, pretože termočlánky sa môžu časom posúvať, najmä ak sa používajú v blízkosti svojich maximálnych teplotných limitov.

Spôsob, akým sú snímač a ovládač pripojené, ovplyvňuje presnosť meraní. Signály termočlánkov sa merajú v milivoltoch, takže akýkoľvek odpor v spojovacom vedení môže spôsobiť chyby. Použitie správneho predlžovacieho kábla termočlánku, nie bežného medeného drôtu, udržuje signál silný. Čistenie a uťahovanie spojov chráni pred poklesom napätia, ktoré by inak spôsobilo nepresnosti merania. Používanie konektorov vyrobených z materiálov-kvalitných termočlánkov pre dôležité úlohy zaisťuje, že samotné pripojenie nespôsobuje problémy.

Vedieť, čo meranie teploty skutočne znamená, bráni ľuďom v tom, aby sa mýlili. Termočlánok vám povie iba teplotu na konkrétnom mieste, kde sa nachádza. Ak má nástroj teplotné rozdiely, teplota, ktorú nameriate, nemusí byť rovnaká ako teplota na iných miestach. To znamená, že vo veľkých zariadeniach s viac ako jedným ohrievačom regulátor vidí teplotu na základe toho, kde sú snímače vo vzťahu k ohrievačom. Senzor, ktorý je blízko ohrievača, načíta vyššiu teplotu ako ten, ktorý je ďaleko. Obidve hodnoty sú platné tam, kde sa nachádzajú, ale ani jedno neukazuje celý nástroj.

Výber snímačov ovplyvňuje techniku ​​ovládania. Ovládanie zapnutia-vypnutia úplne zapne alebo vypne ohrievač v závislosti od toho, či je zaznamenaná teplota pod alebo nad nastavenou hodnotou. Táto jednoduchá metóda funguje pre nástroje s veľkým množstvom tepelnej hmoty, ale mení teplotu v menších nástrojoch. Proporcionálne ovládanie mení výkon ohrievača v závislosti od toho, ako ďaleko je nameraná teplota od nastavenej hodnoty. To znižuje hojdačky. Regulácia PID používa proporcionálne, integrálne a derivačné členy na udržanie stabilnej teploty a predpovedanie, kedy sa zmení. Aby pokročilejšie riadiace systémy fungovali dobre, potrebujú merania teploty, ktoré sú presné a rýchle.

Pretože je štvorcový ohrievač 6x6mm taký malý, je veľmi dôležité správne vybrať a nastaviť senzory. Na vyrovnanie teplotných zmien nie je veľa tepelnej hmoty, preto musí byť riadiaci systém schopný na ne rýchlo reagovať. Pretože tu nie je veľa miesta pre senzory, je dôležitý každý milimeter polohy senzora. Správnym výberom sa riadenie teploty zmení z príčiny rozdielov v procese na spoľahlivý spôsob udržania rovnakej kvality počas každého výrobného cyklu.