什么是温度控制器?温控器怎么控制温度

发表时间: 2019-03-29 09:08:05

作者: 福州英诺电子科技有限公司

什么是温度控制器?

温度控制器是用于通过将传感器信号与设定点进行比较并根据这些值之间的偏差进行计算来控制加热器或其他设备的装置。能够处理温度以外的传感器信号的设备,例如湿度,压力和流速,被称为控制器。电子控制器特别称为数字控制器。



温控器怎么控制温度

温度控制器控制温度,使过程值与设定值相同,但由于受控对象的特性和温度控制器的控制方法,响应会有所不同。通常,在温度控制器中需要如图(2)所示的响应,其中尽可能快地达到设定点而没有过冲。还有一些情况,如图(1)所示,即使需要过冲,响应也会迅速升高温度,如图(3)所示,需要响应缓慢增加温度。(1)反复超调和下冲时过程值在设定点上稳定的响应


(2)适当的回应


(3)过程值缓慢达到设定点的响应



温度控制器怎么配置设置

以下示例描述了温度控制的基本配置。



温度控制器原理

下图显示了用于温度控制的反馈控制系统的示例。

反馈控制系统的主要部件内置于温度控制器中。可以构建反馈控制系统,并且可以通过将温度控制器与适合于受控对象的控制器和温度传感器组合来控制温度。


温控器反馈控制系统的配置



温控器受控对象的特征

在选择温度控制器或温度传感器之前,有必要了解受控对象的热特性,以便进行适当的温度控制。




温控器控制方法

[ON / OFF控制动作]

如下图所示,如果过程值低于设定值,则输出将打开,电源将提供给加热器。如果过程值高于设定值,则输出将关闭,加热器的电源将关闭。该控制方法称为ON / OFF控制动作,其中基于设定点接通和断开输出以保持温度恒定。通过此操作,使用两个值(即设定点的0%和100%)控制温度。因此,该操作也称为双位控制动作。


[P行动(比例控制行动)]

P动作(或比例控制动作)用于输出与偏差成比例的操纵变量(控制输出变量),以减小过程值和设定点之间的偏差。甲比例带被设定为中心的设定点,并输出与下面的规则来确定。

甲操纵变量成比例的偏差时,输出的过程值是比例带内。

当过程值低于比例带时,输出100%受控变量。

当过程值高于比例带时,输出0%受控变量。

由于输出根据偏差在设定点附近逐渐变化,因此可以实现比ON / OFF控制动作更平滑的控制。但是,如果仅通过比例作用控制温度,则温度将稳定在偏离设定点(偏移)的温度。


注意:如果使用温度范围在0℃至400℃的温度控制器具有一5%的比例带,所述的宽度比例带将被转换成的温度范围内20℃。在这种情况下,完整输出保持接通,直到过程值达到90°C,并且当过程值超过90°C时,输出会定期关闭,前提是设定点为100°C。当过程值为 100°C时,ON时段和OFF时段之间没有时间差(即输出在50%的时间内打开和关闭。)


[我的行动(整体控制行动)]

我的动作(或积分动作)根据偏差的大小和持续时间增加或减少操纵变量。温度将稳定在从一温度断设定点(偏移)仅与比例动作,但偏差随着时间的推移将被降低,并且过程值将是相同的设定点通过组合比例和积分动作。


[D行动(衍生控制行动)]

由于外部干扰等因素,D动作(或微分动作)提供了一个操纵变量,以响应过程值的突然变化,从而控制将快速返回到原始状态。比例和积分动作都会纠正控制结果,因此对突然变化的反应被推迟。的微分作用补偿了缺点,并提供了较大的操作量迅速外部干扰。


[PID控制]

PID控制是比例,积分和微分控制动作的组合。这里通过比例控制动作平稳地控制温度而不打包,通过积分控制动作进行自动偏移调整,并且通过微分控制动作可以快速响应外部干扰。


[双PID控制]

传统的PID控制使用单个控制块来控制温度控制器对设定点和外部干扰的响应。因此,如果在P和I参数设置为较小值且D参数在控制块中设置为较大值的情况下重视响应外部干扰,则对设定点的响应将由于过冲而振荡。另一方面,如果重视响应设定点(即P和I参数设置为较大值),温度控制器将无法快速响应外部干扰。这使得在这种情况下不可能满足两种响应类型。

二PID控制可以对设定点的响应和外部干扰提供良好的响应。

PID控制

(1)如果改善对外部干扰的响应,对设定点的响应将是缓慢的。

(2)如果对设定点的响应得到改善,对外部干扰的响应将会很慢。

两个PID控制

(3)控制设定点和外部干扰响应。


什么是温度传感器?

温度传感器测量需要温度控制的位置的温度。它将温度转换为电压或电阻的物理量并输出。


温度测量类别

有两类温度测量,如下所述。




热电偶原理

热电偶是一种温度传感器,它使用一种现象(即塞贝克效应),该现象根据在一端连接在一起的不同类型金属的接头端和开口端之间的温差产生热电动势。具有高且稳定的热电动势的金属的组合称为热电偶。

热电偶广泛用于工业中。

中温定律与中间金属定律

电位差的大小由金属线的两种不同材料以及热电偶结(即热结)和参考结(即冷结)之间的温度差确定。它们之间的温度差异没有影响(中间温度定律)。只要温度没有差异(中间金属定律),在它们之间存在不同类型的金属也没有影响。


热电偶类型

在热电偶中,K,E,J和T型使用贱金属,B,R和S型使用贵金属。

根据测量温度,环境和精度选择热电偶的类型。然而,通常,通常使用K,J和R型。热电偶电位差的特征


补偿导线

如果热电偶温度传感器引线未到达温度控制器,并且传感器和温度控制器之间的电缆用铜线延长,则会发生大的温度误差。

热电偶温度传感器引线必须用补偿导线延长。

补偿导体是一种产生与热电偶几乎相同的热电动势的电缆。根据环境工作温度,有通用电缆(-20至90°C)和耐热电缆(0至150°C)。这些电缆的特性由JIS确定。每种类型的热电偶都有补偿导线。必须使用适合热电偶的补偿导体。


铂电阻温度计电阻温度计

该装置利用金属电阻与温度的恒定关系。

金属丝材料要求的条件:

(1)电阻温度系数高,线性度好

(2)稳定性

(3)能够在宽温度范围内使用

最符合这些条件的材料是铂。JIS规定

只有铂电阻温度计。铂电阻温度计

该装置利用铂(Pt)的特性使其电阻与温度成比例地增加。

根据1989年的JIS标准修订版,符合先前标准的铂电阻温度计称为JPt,符合1989年及以后标准的铂电阻温度计称为Pt,但JPt在1997年修订版中被废除。但是,仍然有使用JPt的系统,因此温度控制器也支持JPt。Pt和JPt的特性不同,因此必须正确设置温度控制器的输入类型。补偿引线类型

Pt 100 铂电阻温度计的电阻在 0°C时为100Ω ,标准电阻比(R100 / R0值)为1.3851,因此受补偿引线电阻的影响很大。

通常,使用三线电阻温度计的布线来消除补偿线电阻的影响。三线电阻温度计

一根电阻导体连接到两根导线,另一根导线连接到另一根导线,以消除引线延伸时的电阻影响。欧姆龙的所有三线铂电阻温度计都采用这种方式配置。


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