易飞说道:“我们第三个需要研发的工控项目就是化工熔炉、新材料挤压炉、半导体扩散炉等的温控智能调节方案,这也是重中之重的项目”
这个也是重中之重。
现在公司需要控温的生产线越来越多。
大部分关系到产品的品质和良率。
像碳纤维生产线、C60生产线、MCMB生产线、高纯石墨生产线、泡生法合成红蓝宝石、合成钻石等等。
如果温控系统能得升一个台阶,精度更高的话,无论是性能、良率还是效率都会大幅提升。
目前丽丽改造的生产线只是工艺上的改进。
工艺采用的大部分是2000年以后的工艺,工控系统虽然也进行了改进,但比起2000年以后,还是要差得远。
如果解决了这个问题。
生线中遇到的很多问题就能迎刃而解。
丽丽梦想的T700、T800碳纤维的量产才能顺利达成。
王森说道:“易总,传统PLC温控我接触过,全部是固定PID参数调节,炉体升温、保温、降温阶段只能用同一套参数,车间环境温差大、熔炉投料量变化、加热管老化之后,温度偏差能达到正负五摄氏度以上,材料良品率损耗极大。咱们这套人工智能工控系统,是依靠什么逻辑精准压制加热温度偏差,把误差压缩到极小范围?”
这个他是知道的。
也知道公司急需解决这个问题。
但具体如何实现他还没有想过。
赵丽丽说道:“现在市面上进口、国产PLC温控逻辑,本质是单一固定参数PID闭环。只采集当前单点温度,对照设定值做线性调节,存在几处无法根治的偏差根源:
第一,滞后严重,熔炉加热腔存在热惯性,加热管升温、炉体蓄热、散热都有时间延迟,等测温点测出温度超标,炉内实际温度早已偏离标准区间。
第二,参数无法自适应,投料厚度、环境室温、加热电阻损耗、冷却水流量任意一项变化,固定PID参数就会失调,要么持续超温,要么长期低温。
第三,只依靠单一热电偶单点采集,炉腔上下、左右存在温度分层,单点达标,其余区域温差巨大,工件受热不均。
第四,无历史数据学习能力,每次更换生产配方、更换炉体配件,都需要工程师人工重新整定PID,调试周期很难说,期间持续产生报废原料。
这些根源性偏差,靠传统自动化永远无法根除,只能靠人工频繁巡检、手动修正参数勉强缓解。具体何避免这些问题,还是让易总讲讲。”
她最想解决的也是这个问题。
要不然,她的一系列的材料工厂就会陷入瓶颈。
就像合成红蓝宝石,那就会长时间卡在70公斤级别,这绝对不是她想看到的。
就像PAN基碳纤维,明明有T800的生产工艺,却是生产不出成品。
设备改造是一方面,工控改造同样重要。
她和易飞关于这块探讨了不短时间。
易飞拿起笔,在稿纸上画出一套完整AI温控闭环链路。
多点位AI温压传感采集→微内核AI融合模块实时拟合热场模型→自适应动态PID参数自整定→多回路分段功率调节输出→炉体热场状态实时反馈修正。
他开始逐层拆解AI工控消除温度偏差的整套逻辑。
人工智能工控系统控温,核心思路是多源感知建模+AI在线自学习+分段动态调节+超前预判补偿。
从数据采集、算法运算、执行输出、同步压制温度偏差。
能把熔炉稳态温度偏差控制在±0.3℃以内,动态升降温阶段误差不超过±1℃,整套方案依托自研的温压传感器、并行图形算力板、工控微内核架构实现。
他分五大核心机制讲清楚。
第一,全域多点位AI传感阵列,消除单点测温带来的分层偏差
传统温控只在炉腔中部装一支热电偶,忽略炉体上下、进出料口、加热管周边、水冷夹层的温度梯度,单点达标不等于全域均匀。
研发方案是在加热炉内壁、料道、水冷接口、加热元件周边布置多组自研AI温压一体化传感器,同步采集数十路实时温度、环境气压、冷却水流量数据,上传工控AI微内核。
AI融合模块实时拟合完整三维炉内热场分布模型,算出工件所处位置的真实等效温度,而非单一测点数值。
哪怕炉腔存在天然热分层,系统也能识别高低温区域,独立调节对应加热回路功率,从源头解决空间温差造成的加工偏差。
配套传感器自带AI温补算法,自动抵消热电偶自身温漂,不会因为车间昼夜温差、设备长期运行产生采集数据失真,避免‘测温不准导致调控失准’的底层误差。
第二,AI建立炉体热惯性数学模型,超前预判补偿,解决滞后偏差。
加热炉最大的偏差来源是热滞后:调高功率后热量缓慢传导,停止加热后炉体蓄热持续释放,固定PID只能滞后纠错,极易出现超调、低温震荡。
数学系团队基于海量炉体运行数据,训练专属热场时序预测模型,嵌入工控微内核轻量化模块:
实时记录升温速率、炉体蓄热系数、散热损耗、投料吸热系数,持续迭代更新炉体专属数学模型;
系统提前预判温度走势,距离目标值还有一段区间时,AI自动提前下调加热功率、开启辅助散热,不用等温度超标再反向调节;
升降温阶段动态修正预判系数,厚料、大投料量会加大热量吸收,模型自动延长预热补偿区间,薄料、小批量投料则缩短补偿时长。
相当于系统拥有预判能力,不等偏差出现就提前干预,彻底根除传统PID超温、低温震荡的经典问题。
第三,在线自适应AI自整定PID,工况变化自动更换调节参数。
传统PLC一组PID参数用到底,工况变动立刻失控。
AI工控系统实现全时段无人工在线参数整定。
微内核实时采集温度偏差、偏差变化速率、功率输出波动、环境干扰变量,依靠优化数学算法实时计算最优比例、积分、微分系数。
车间冬季室温低、夏季室温高、加热管老化内阻上升、单次投料重量浮动、冷却水压力波动,任意变量发生改变,AI会在数十秒内完成参数重拟合,自动切换适配当前工况的PID调节曲线。
更换新材料配方、更换炉体加热元件之后,不需要工程师到场手动调试,系统运行半小时就能自动完成全套参数学习,全程无人工干预,杜绝调试期大量温度报废品。
第四,多回路独立分段智能功率调控,均衡全域热场,缩小区域温差。
大型工业熔炉分为上、中、下、进料、出料多段独立加热回路,传统设备全部同步统一功率输出,热场分层严重。
AI工控系统对每一段加热回路单独分配独立调节模块,根据热场模型算出每一段所需输出功率。
炉腔上部散热快,AI自动提升对应回路基准功率,
底部靠近水冷散热量大,动态增加补偿输出。
进料口频繁开门散热,开门瞬间AI临时加大前端加热功率,关门后平缓回落,避免开门造成整体温度暴跌。
多回路独立联动调节,全域热场均匀性大幅提升,工件任意位置受热温差被压缩到极小,彻底解决局部过烧、加热不足的质量偏差。
第五,长期工况大数据迭代,持续优化温控模型,偏差逐年收窄。
整套工控AI系统会把每日温度曲线、工况参数、良品率数据同步存储,定时上传至搭载并行图形加速芯片的实验室算力主机,做多批次长期拟合训练。
每天生产结束后,后台AI会复盘全天温控波动,找到容易产生偏差的工况节点,优化热场预测模型与调节逻辑,第二天生产自动沿用优化后的算法。
长期运行下,系统会持续积累对应各类材料、各类投料、各类环境条件的专属温控模板,越用调节精度越高,温度偏差持续收