熱處理溫度控制儀表

　　城池專注提供熱處理設(shè)備、電爐、工業(yè)爐溫度控制儀表儀器。品牌有富士FuJi，宇電，歐陸，RKC,歐姆龍Omron,，神崗，島電，山武，WEST，導(dǎo)通，導(dǎo)電，理化，泛達(dá)，陽明，臺(tái)儀，，臺(tái)達(dá)、Honywell，虹潤，亞泰，余姚等。

　　溫度控制儀表簡稱溫控表、溫控器（Thermostat），根據(jù)工作環(huán)境的溫度變化，在開關(guān)內(nèi)部發(fā)生物理形變，從而產(chǎn)生某些特殊效應(yīng)，產(chǎn)生導(dǎo)通或者斷開動(dòng)作的一系列自動(dòng)控制元件，或者電子原件在不同溫度下，工作狀態(tài)的不同原理來給電路提供溫度數(shù)據(jù)，以供電路采集溫度數(shù)據(jù)。

　　理想的溫度控制是當(dāng)目標(biāo)溫度變化時(shí)（變更設(shè)定值、投入電源時(shí)的起動(dòng)）、控制的溫度可以忠實(shí)地跟蹤?，F(xiàn)實(shí)中，由于控制對(duì)象、溫度檢測(cè)部分、操作部分等有時(shí)間延遲，所以，控制部分對(duì)延遲返回的溫度進(jìn)行補(bǔ)正動(dòng)作。因此，產(chǎn)生“上沖”，“下沖”現(xiàn)象。如果為了得到好的控制結(jié)果，把控制動(dòng)作的增益（響應(yīng)性）減小，則達(dá)到目標(biāo)溫度的時(shí)間變長了，或振蕩減不下去，甚至變大。 

 

控制動(dòng)作的種類 

 

● 二位置動(dòng)作（開關(guān)動(dòng)作） 

電取暖器或電熨斗進(jìn)行的溫度控制就是開關(guān)控制，即如果實(shí)際的溫度比設(shè)定值高就關(guān)斷（OFF）電爐絲的電源，如果比設(shè)定值低就接通（ON）電爐絲的電源。象這樣對(duì)于設(shè)定溫度來說，根據(jù)測(cè)量溫度的高低進(jìn)行的OFF/ON控制叫二位置動(dòng)作或開關(guān)（OFF/ON）動(dòng)作。 

控制簡單，缺點(diǎn)是產(chǎn)生振蕩。 

 

● 比例動(dòng)作（P動(dòng)作） 

輸出與設(shè)定值和測(cè)量值的偏差的大小成比例的操作量，進(jìn)行控制。 

以設(shè)定值為中心設(shè)置比例帶，一旦測(cè)量溫度進(jìn)入比例帶內(nèi)，就漸漸地減小操作量。 

溫度在比例帶內(nèi)尋找平衡點(diǎn)趨于穩(wěn)定，但測(cè)量值與設(shè)定值很少一致。 

設(shè)定溫度與穩(wěn)定溫度的偏差叫殘留偏差。 

 

● 積分動(dòng)作（I動(dòng)作） 

用比例動(dòng)作進(jìn)行控制會(huì)發(fā)生殘留偏差。用積分動(dòng)作（I動(dòng)作）消除殘留偏差。 

積分動(dòng)作是輸出偏差（設(shè)定值與測(cè)量值的差）的大小和發(fā)生偏差的時(shí)間圍成的面積，即與積分值的大小成比例。 

鑒此，只要有偏差，積分動(dòng)作就為了消除偏差起作用，進(jìn)而消除殘留偏差。 

積分動(dòng)作的強(qiáng)弱用積分時(shí)間表示。積分動(dòng)作所產(chǎn)生的輸出（操作量）與比例動(dòng)作產(chǎn)品的輸出（操作量）相等時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間叫積分時(shí)間。 

積分時(shí)間越短，積分效果越強(qiáng)。積分時(shí)間越長，積分效果越弱。 

如果積分效果太強(qiáng)，則易發(fā)生振蕩，不穩(wěn)定。 

 

● 微分動(dòng)作（D動(dòng)作） 

按照與發(fā)生偏差（設(shè)定值和測(cè)量值的差）的速度成比例的操作量進(jìn)行控制，用于防止偏差的變大于未然的動(dòng)作叫微分動(dòng)作（D動(dòng)作）。 

微分動(dòng)作的強(qiáng)弱用微分時(shí)間表示。微分時(shí)間為微分動(dòng)作所產(chǎn)生的輸出（操作量）與比例動(dòng)作產(chǎn)生的輸出（操作量）相等時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間叫微分時(shí)間。 

微分時(shí)間越長，微分效果越強(qiáng)。微分時(shí)間越短，微分效果越弱。 

如果微分效果太強(qiáng)，即使偏差的變化小，也出現(xiàn)大的輸出變化，發(fā)生振蕩，而不穩(wěn)定。 

 

● PID動(dòng)作 

PID動(dòng)作是比例動(dòng)作、積分動(dòng)作、微分動(dòng)作的組合。 

用比例動(dòng)作可得到?jīng)]有振蕩的穩(wěn)定控制結(jié)果，用積分動(dòng)作消除殘留偏差，用微分動(dòng)作改善外亂的影響。 

適用于無效時(shí)間大過調(diào)節(jié)（上沖）大的場(chǎng)合。 

 

控制動(dòng)作的種類 

 

● 正動(dòng)作和逆動(dòng)作 

正動(dòng)作是當(dāng)實(shí)際溫度比設(shè)定值高的場(chǎng)合，增加操作量。 

正動(dòng)作用于冷卻控制。 

逆動(dòng)作是當(dāng)實(shí)際溫度比設(shè)定值低的場(chǎng)合，增加操作量。 

逆動(dòng)作用于加熱控制。 

 

● 加熱冷卻控制 

控制分加熱和冷卻控制。 

通過去1臺(tái)溫度控制器可以輸出加熱和冷卻兩種操作量。 

 

● 位置比例控制 

在采用可控馬達(dá)的控制中，輸入可控馬達(dá)的開度（電阻尺的位置），輸出控制信號(hào)。也備有對(duì)應(yīng)「不用電阻尺」可控馬達(dá)溫度控制器。 

 

● 級(jí)聯(lián)控制 

對(duì)于想控制溫度的部位與熱源之間有較大時(shí)間延遲的對(duì)象有效。 

把一次控制器（主）的控制輸出作為二次控制器（從屬）的遠(yuǎn)程設(shè)定輸入。 

二次控制器用一次控制器的控制輸出一邊修正溫度設(shè)定值，一邊進(jìn)行熱源的溫度控制。 

 

● 手動(dòng)控制 

不是通過控制器進(jìn)行自動(dòng)控制，而是用手動(dòng)使操作輸出變化進(jìn)行控制。 

用于過程控制的起動(dòng)時(shí)、試運(yùn)行時(shí)等。 

 

● PV偏置 

在測(cè)量輸入加上用PV偏置設(shè)定的值，補(bǔ)正測(cè)量輸入。 

用于補(bǔ)正各個(gè)傳感器參差不齊的偏差或與其他儀器的測(cè)量值的偏差的場(chǎng)合。 

 

例：用2臺(tái)溫控儀測(cè)量相同點(diǎn)的溫度時(shí)，顯示的測(cè)量值為 

溫控儀A：200℃ 

溫控儀B：198℃ 

如果在溫控儀B設(shè)定PV偏置為+2℃，則顯示值為： 

顯示值=測(cè)量值+PV偏值 

=198℃+2℃=200℃。 

 

● 數(shù)字濾波 

用于降低輸入的雜波干擾。等價(jià)為一次延遲的CR低通濾波器。 

濾波器的時(shí)間常數(shù)根據(jù)控制對(duì)象的特性和雜波等級(jí)進(jìn)行設(shè)定，可以抑制輸入雜波的影響。 

如果時(shí)間常數(shù)太小，則得不到濾波效果。如果時(shí)間常數(shù)太大，則響應(yīng)性變差。 

 

● 冷接點(diǎn)溫度補(bǔ)償電路 

熱電偶根據(jù)儀表端子和測(cè)量點(diǎn)的溫度差產(chǎn)生相應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)。 

端子部位的溫度是設(shè)置儀表的室內(nèi)溫度，所以僅產(chǎn)生相當(dāng)于儀表端子和測(cè)量點(diǎn)的溫度差的熱電動(dòng)勢(shì)。 

冷接點(diǎn)溫度補(bǔ)償電路是檢測(cè)出室溫，把室溫部分的熱電動(dòng)勢(shì)加上進(jìn)行補(bǔ)償，使其成為對(duì)應(yīng)測(cè)溫點(diǎn)的溫度的熱電動(dòng)勢(shì)。 

 

● 開平方演算 

在測(cè)量流量的場(chǎng)合，使用差壓式流量計(jì)時(shí)，一般其輸出信號(hào)Δ、P（差壓）與流量（Q）有如下關(guān)系： 

 

Q=∝√ Δ P 

 

因些，可把來自流量計(jì)的輸出信號(hào)Δ、P進(jìn)行開平方即可求出流量（Q）。 

 

● 切除PV低輸入 

進(jìn)行開平方演算的場(chǎng)合，在輸入小的時(shí)候，即使差壓變化幅度小，也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量流量大幅變化、或者因輸入雜波引起不穩(wěn)定。為了避免上述現(xiàn)象，把測(cè)量的Δ P1以下的部分算為零的功能。 

 

● 設(shè)定限幅器 

限制設(shè)定值的設(shè)定范圍的功能。 

 

● 設(shè)定變化率限幅器 

設(shè)定變更了設(shè)定值時(shí)每單位時(shí)間設(shè)定值的變化量的功能。 

用于變更了設(shè)定值而不希望輸出激劇變化的場(chǎng)合，或用于簡易程序控制的場(chǎng)合。 

 

● 多存儲(chǔ)區(qū)域功能 

預(yù)先將設(shè)定值（SV）、PID常數(shù)、警報(bào)設(shè)定值、比例帶（P）、積分時(shí)間（I）、微分時(shí)間（D）等各種參數(shù)組登錄在數(shù)個(gè)存儲(chǔ)器上的功能。 

把可登錄的參數(shù)組數(shù)叫存儲(chǔ)器數(shù)、能登錄8組的場(chǎng)合叫8存儲(chǔ)器。 

根據(jù)需要調(diào)出相應(yīng)的存儲(chǔ)器（區(qū)域）用于控制。 

可把繁瑣的設(shè)定變更簡單化。 

 

● 遠(yuǎn)程設(shè)定 

用來自外部的模擬信號(hào)進(jìn)行設(shè)定值（SV）設(shè)定。 

 

·RS倍率 

對(duì)于遠(yuǎn)程設(shè)定值乘以倍率的功能。 

 

·RS偏值 

對(duì)于遠(yuǎn)程設(shè)定值用RS偏置加（減）得到的值為設(shè)定值。 

 

有關(guān)控制 

 

● 敏捷PID控制 

PID控制是通過設(shè)定P（比例帶）、積分時(shí)間（I）、微分時(shí)間（D）的各常數(shù)，想得到穩(wěn)定的控制結(jié)果，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用。但是，此PID控制的缺點(diǎn)是： 

如果為了使「對(duì)應(yīng)設(shè)定的響應(yīng)」好而設(shè)定PID各常數(shù)，則「對(duì)應(yīng)外亂的響應(yīng)」變壞；相反，如果為了使「對(duì)應(yīng)外亂的響應(yīng)」好而設(shè)定PID各常數(shù)，則「對(duì)應(yīng)外亂的響應(yīng)」變壞。 

敏捷PID控制，在使「對(duì)應(yīng)外亂的響應(yīng)」好而設(shè)定的PID參數(shù)的基礎(chǔ)上，可以從三種「對(duì)應(yīng)設(shè)定的響應(yīng)」的形狀Fast、Medium、Slow中選擇。 

把這3種響應(yīng)形狀叫控制響應(yīng)參數(shù)。如果注重響應(yīng)速度則選“Fast”，如果為了不產(chǎn)生過調(diào)節(jié)（上沖）則選“Slow”。 

 

● 自動(dòng)演算（AT） 

自動(dòng)演算（AT）是對(duì)于設(shè)定的溫度自動(dòng)地演算、設(shè)定更佳PID常數(shù)的功能。 

自動(dòng)演算可以從投入電源后升溫中、控制穩(wěn)定時(shí)的任意狀態(tài)開始。 

 

● AT偏置 

AT偏置是進(jìn)行測(cè)量值（PV）不超過設(shè)定值（SV）的自動(dòng)演算的場(chǎng)合設(shè)定。 

如果一旦設(shè)定AT偏置，則可以變更進(jìn)行自動(dòng)演算的設(shè)定值（SV）即[AT點(diǎn)]。 

 

● 控制狀態(tài)判斷型自我演算 

當(dāng)判斷控制已滋亂的場(chǎng)合，自我演算功能起作用。 

在正常控制中不實(shí)行自我演算，考慮了信賴溫度必一和穩(wěn)定性。 

 

● RFB（Reset Feed Back）限幅器 

測(cè)量值（PV）與設(shè)定值（SV）的偏差長時(shí)間持續(xù)的場(chǎng)合，PID演算結(jié)果會(huì)超出操作量的有效范圍（0~高）。特別是積分（I）輸出值大超過了需要、即使偏差變小了，實(shí)行修正動(dòng)作也慢。 

RFB限幅器是當(dāng)PID演算結(jié)果超過了限幅點(diǎn)（高）的場(chǎng)合，為了使PID演算結(jié)果經(jīng)常在有效范圍內(nèi)把超過的部分反饋成積分值，使演算結(jié)果保持在限幅點(diǎn)而進(jìn)行修正動(dòng)作。 

 

● arw（Anti Reset Windup） 

PID控制的場(chǎng)合，如果從控制對(duì)象起動(dòng)時(shí)就使積分（I）動(dòng)作起作用的話，就會(huì)產(chǎn)生很大的上沖。 

ARW是通過限制積分動(dòng)作（I）的生效范圍，抑制上沖的功能。積分動(dòng)作僅在消除殘留偏差時(shí)起作用即可，所以在比例帶內(nèi)減小積分動(dòng)作起作用的范圍，可把上沖抑制在最小。 

 

有關(guān)警報(bào) 

 

● 偏差警報(bào) 

偏差[測(cè)量值（PV）-設(shè)定值（SV）]達(dá)到警報(bào)設(shè)定時(shí)為警報(bào)狀態(tài)。 

警報(bào)設(shè)定值的移動(dòng)伴隨設(shè)定值而變化。 

 

● 輸入值警報(bào) 

測(cè)量值（PV）達(dá)到警報(bào)設(shè)定時(shí)為警報(bào)狀態(tài)。 

 

● 設(shè)定值警報(bào) 

設(shè)定值（SV）達(dá)到警報(bào)設(shè)定時(shí)為警報(bào)狀態(tài)。 

 

● 警報(bào)動(dòng)作間隙 

當(dāng)測(cè)量值（PV）在警報(bào)設(shè)定值附近時(shí)，由于輸入值的飄移等有時(shí)會(huì)導(dǎo)致警報(bào)輸出反復(fù)ON、OFF。通過設(shè)定警報(bào)動(dòng)作間隙可以防止反復(fù)ON、OFF。 

 

● 警報(bào)待機(jī)動(dòng)作 

所謂待機(jī)動(dòng)作是指當(dāng)投入電源時(shí)，或把運(yùn)行方式從停止（STOP）切換至執(zhí)行（RUN）時(shí)，或變更了設(shè)定值時(shí)，即使測(cè)量值（PV）在警報(bào)區(qū)域也一直等到測(cè)量值（PV）脫離警報(bào)區(qū)域前，使警報(bào)功能無效的動(dòng)作。 

 

※ 請(qǐng)注意有的儀表叫再待機(jī)動(dòng)作，是指包含變更設(shè)定值（SV）的待機(jī)動(dòng)作的場(chǎng)合。而待機(jī)動(dòng)作則不包含變更設(shè)定值（SV）的待機(jī)動(dòng)作。 

 

● 警報(bào)延遲定時(shí) 

警報(bào)延遲定時(shí)是指測(cè)量值（PV）即使進(jìn)入了警報(bào)區(qū)域也要經(jīng)過警報(bào)延遲定時(shí)設(shè)定的時(shí)間后才成為警報(bào)狀態(tài)的功能。 

 

● 警報(bào)鎖定 

警報(bào)鎖定是指測(cè)量值（PV）一旦進(jìn)入警報(bào)區(qū)域即使測(cè)量值（PV）再次脫離警報(bào)區(qū)域也保持警報(bào)狀態(tài)的功能。 

可以用前面操作按鍵或外部接點(diǎn)解除警報(bào)鎖定。 

 

● 警報(bào)的勵(lì)磁/非勵(lì)磁 

·勵(lì)磁警報(bào)：警報(bào)狀態(tài)時(shí)，繼電器接點(diǎn)閉合。 

·非勵(lì)磁警報(bào)：警報(bào)狀態(tài)時(shí)，繼電器接點(diǎn)斷開。 

 

有關(guān)控制 

 

● 加熱器斷線警報(bào)（HBA） 

加熱器斷線警報(bào)是用電流檢測(cè)器（CT）檢測(cè)出通過電熱器的電流，將檢測(cè)出的值與電熱器斷線警報(bào)（HBA）設(shè)定值進(jìn)行比較，在如下場(chǎng)合時(shí)為警報(bào)狀態(tài)的功能。 

 

① 控制輸出為ON時(shí)，CT的輸入值為電熱器斷線警報(bào)設(shè)定值以下的場(chǎng)合 

原因：電熱器斷線、操作器異常等。 

 

② 控制輸出為OFF時(shí)，CT的輸入值為電熱器斷線警報(bào)設(shè)定值以下的場(chǎng)合 

原因：繼電器的接點(diǎn)熔接等。 

 

● 控制回路斷線警報(bào)（LBA） 

控制回路斷線警報(bào)是當(dāng)控制輸出變?yōu)楦撸ɑ蜉敵鱿薹魃舷蓿┮陨匣?%（或輸出限幅器下限）以下的時(shí)刻開始、以每隔LBA設(shè)定時(shí)間為單位檢測(cè)測(cè)量值（PV）的變化量、根據(jù)其變化量判斷控制回路是否有異常。 

以下場(chǎng)合為警報(bào)狀態(tài)： 

 

① 控制輸出為高以上（或輸出限幅器上限）時(shí) 

正動(dòng)作的場(chǎng)合：在LBA設(shè)定時(shí)間內(nèi)，測(cè)量值（PV）下降幅度小于LBA判斷變幅度（2℃）的場(chǎng)合。 

逆動(dòng)作的場(chǎng)合：在LBA設(shè)定時(shí)間內(nèi)，測(cè)量值（PV）上升幅度小于LBA判斷變幅度（2℃）的場(chǎng)合。 

 

② 控制輸出為0%以上（或輸出限幅器下限）時(shí) 

正動(dòng)作的場(chǎng)合：在LBA設(shè)定時(shí)間內(nèi)，測(cè)量值（PV）上升幅度小于LBA判斷變幅度（2℃）的場(chǎng)合。 

逆動(dòng)作的場(chǎng)合：在LBA設(shè)定時(shí)間內(nèi)，測(cè)量值（PV）下降幅度小于LBA判斷變幅度（2℃）的場(chǎng)合。 

 

原因 

 

控制對(duì)象異常：加熱器斷線、未供給負(fù)載電源、配線錯(cuò)誤等。 

傳感器異常：傳感器脫落、短路等。 

操作器異常：繼電器的接點(diǎn)熔合等。 

儀器內(nèi)部異常：儀器內(nèi)部的繼電器的接點(diǎn)熔合等。 

 

※ 控制回路斷線警報(bào)判斷控制回路內(nèi)的異常，但是不能判斷異常的部位，需要確認(rèn)控制系統(tǒng)。 

 

·LBA不感帶 

 

由于外亂（受其他熱源的影響等）即使控制系統(tǒng)沒有異常也有可能成為警報(bào)狀態(tài)（控制回路斷線警報(bào)）。這種場(chǎng)合通過設(shè)定LBA不感帶（LBD），可以設(shè)定不成為警報(bào)狀態(tài)的區(qū)別。 

 

有關(guān)輸出 

 

● 輸出限幅器 

限制（上限、下限）控制輸出量的范圍的功能?？刂戚敵鰹楦叩妮敵龅脑?，會(huì)給裝置帶來不良影響的場(chǎng)合，進(jìn)行設(shè)定輸出限幅器。 

 

● 輸出變化率限幅器 

 

設(shè)定單位時(shí)間內(nèi)的控制輸出的變化量的功能。 

用于怕輸出激劇變化的裝置。 

 

● 模擬輸出（轉(zhuǎn)換輸出） 

把測(cè)量值（PV）·設(shè)定值（SV）·控制輸出值（MV）·測(cè)量值與設(shè)定值的偏差值（DEV）·開度輸入值等以直流電壓·電流的狀態(tài)輸出。 

可用于記錄儀等的輸入。 

 

有關(guān)接點(diǎn)輸入 

 

● 事項(xiàng)輸入（外部接點(diǎn)輸入） 

用來自外部的信號(hào)可以進(jìn)行控制的停止/開始、遠(yuǎn)程/本地切換、存儲(chǔ)區(qū)域的切換、階梯（SV1/SV2的切換）、程序模型的切換等。