IKA RET control-visc 中的溫度控制

摘要

目的:研究RET control-visc加熱磁力攪拌器采用2pt (Two-point mode,兩點控溫模式)，fPID (Fast PID mode,快速PID控溫模式)和aPID (Accuracy PID mode,精確PID控溫模式)這三種不同控溫模式對樣品控溫精度與效果，測試驗證RET control-visc加熱磁力攪拌器在PID控制技術(shù)上的精確與穩(wěn)定優(yōu)勢。方法 采用外部溫度探頭PT100對水，50mPas 硅油和500mPas硅油這三種不同介質(zhì)在不同溫度對三種不同控溫模式進行比對控溫測試。結(jié)果 采用2pt控溫模式升溫速率快，但溫沖較大且穩(wěn)定性偏差較大；aPID升溫速率較慢，但溫沖小且具有高精度穩(wěn)定性；fPID升溫速率和溫沖在2pt與aPID之間，同樣也具有高精度穩(wěn)定性優(yōu)勢。結(jié)論，不同控溫模式，可以滿足不同用戶需求，用戶可選擇性高，在實際應用中有很大幫助。

1.關(guān)鍵詞PID 解讀：

PID（P比例-I積分-D微分）控制-由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成，PID控制吸取了比例控制的快速反應功能、積分控制的消除余差功能和微分控制的預測功能，從控制效果看，這是比較理想的一種溫度控制方法。PID三作用控制器雖然性能效果比較理想，但并非任何情況下都可采用PID三作用控制器。因為PID三作用控制器需要整定比例度Kp、積分時間Ki和微分時間Kd三個變量，不同的介質(zhì)，其溫度特性不盡相同，PID參數(shù)設(shè)定也不同，調(diào)節(jié)比例，積分，微分的三項參數(shù)對升溫速率，溫沖，穩(wěn)定時間，相對誤差，穩(wěn)定性等性能指標有不同的影響,所以在實際應用上是很難將這三個變量都整定到最佳值[1]。IKA為此開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的兩種PID溫度控制模式，其參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應算法來實現(xiàn)的，有利于控制不同溫度特性的介質(zhì)，使其達到最優(yōu)控溫效果。下面我們將一起來分析世界頂級加熱磁力攪拌器 -- RET control-visc如何利用高精度控制PID技術(shù)實現(xiàn)理想的控溫效果。

2.實驗部分

2.1 儀器與試劑
加熱磁力攪拌器 （RET control-visc）
PT100溫度傳感器 （IKA? PT 100.50 ）
30mm圓柱體磁力攪拌子 （IKAFLON? 30 ）
labworldsoft?軟件 （IKA labworldsoft?）
數(shù)據(jù)采集儀 （Ahlborn Almemo? 2690）
PT100-1溫度探頭 （Ahlborn FPA32P ）
1000mL低型燒杯 （SCHOTT DURAN）
水 （普通自來水）
硅油 （50mPas）
硅油 （500mPas）

2.2 實驗方法
分別量取800mL水/50mPas硅油/500mPas硅油于1000mL低型燒杯中，放入30mm攪拌子，然后將燒杯置于RET control-visc加熱磁力攪拌器盤面中心，連接RET control-visc外部溫度傳感器PT100進行控溫，將溫度探頭置于離燒杯壁10mm與杯底20mm處，再將外部Alhborn溫度探頭PT100-1置于與RET control-visc加熱磁力攪拌器PT100相近位置，連接labworldsoft軟件對樣品溫度變化進行實時采集記錄。按照表1實驗條件對磁力攪拌器分別進行設(shè)置測試。

3.結(jié)果與討論
3.1 800mL水在1000mL燒杯中的測試圖表：

計算結(jié)果：

3.3 800mL 500mPas硅油在1000mL燒杯中的測試圖表：

3.4 實驗結(jié)果
以上實驗表明在使用1000ml燒杯，采用800ml三種不同粘度介質(zhì)為載體進行控溫測試，三種不同控溫模式都可以達到不同目的的控溫效果。因此，可以簡單的概括三種控溫模式之間相互比較的控溫特點：2pt升溫速率最快，溫沖最大，穩(wěn)定性最差；aPID升溫速率最慢，溫沖最小，穩(wěn)定性最好；fPID基本介于2pt與aPID之間。

4. 結(jié)語
最新一代的RET control-visc加熱磁力攪拌器對不同的介質(zhì)，不同的設(shè)定溫度都可以達到良好、精確及穩(wěn)定的控溫效果，甚至高粘度的樣品效果也很好。而且RET control-visc提供了三種不同的溫度控制模式給用戶選擇：
如果用戶對介質(zhì)溫度控制要求不是那么敏感，只需快速達到設(shè)定溫度，那么可以選擇2pt控溫模式；
如果用戶對介質(zhì)溫度要求非常的嚴格苛刻，需要盡可能低溫沖，穩(wěn)定度好，控溫精確，那么可以選擇aPID控溫模式。
如果用戶允許有一點溫沖，但又希望控溫效果好，加熱速率快，那么可以選擇fPID控溫模式。
不同的控溫模式，滿足不同的需求，RET control-visc加熱磁力攪拌器是醫(yī)藥、生化、生物和化學等應用領(lǐng)域一個理想明智的選擇。