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温度控制器的操作
  • 发布日期:2014-11-14      浏览次数:628
    • 温度控制器的操作

      有三种基本类型的控制器:开关控制器、比例控制器和PID 控制器。根据要控制的系统,操作员将能够使用一种类型 或其他类型的控制器来控制过程。

      开关控制器

      开关控制器是zui简单的一种温度控制设备。该设备的输出 只有“开”和“关”两种状态,没有任何中间状态。仅当 温度超过设定值时,开关控制器才会切换输出。对于加热 控制,当温度低于设定值时输出为“开”,高于设定值时 输出为“关”。

      由于温度超过设定值才会更改输出状态,因此过程温度将 会不断循环,从低于设定值变为高于设定值,然后再回到 设定值以下。如果这种循环快速发生,则为防止损坏接触 器和阀,在控制器操作过程中添加了开关差分或“滞后”。 这种差分需要温度超过设定值一定的度数后才会再次关闭 或打开。如果在设定值上下非常快地循环,则开关差分可 防止输出“反复不断”地切换或快速切换。

      开关控制通常在不需要控制的情况下使用,在无法处 理频繁打开和关闭能源的系统中使用,以及在系统非 常大,温度变化极其缓慢的情况下使用,或者用于进行温度警报。

      开关控制用于警报的一个特殊类型是限制控制器。该控制 器使用必须手动复位的闭锁继电器,并且用于在达到特定 温度后结束某个过程。

      比例控制器

      比例控制专用于消除与开关控制关联的循环。比例控制器 可在温度接近设定值时减少对加热器的平均电量供应。这 能够减慢加热器加热,以便温度不会超过设定值,但会接 近设定值并维持在一个稳定的温度。这种比例控制操作可 通过在短时间间隔内打开和关闭输出来实现。这种“时间 比例控制”通过“打开”时间和“关闭”时间的比率变化 来控制温度。比例控制操作在设定值温度附近的“比例带范围内发生。超出这个比例带,该控制器用作开关控制器输出状态为全开(比例带以下)或全关(比例带以上)。 但是,在这个比例带范围内时,根据离设定值的测量差的 比率确定输出状态是打开还是关闭。在设定值处(比例带 的中点),输出的开:关比率为1:1;也就是说,打开时间 和 关闭时间是相等的。如果温度离设定值较远,则打开时 间和关闭时间会因温度差比例的不同而有所不同。如果温 度低于设定值,则打开的时间更长;如果温度太高,则关 闭的时间更长。

      比例带通常表示为全比例的百分比或度数。也可以被称为 增益,增益是比例带的倒数。请注意,在时间比例控制过 程中,加热器要应用全功率,但在打开和关闭之间循环,

      因此平均时间是不同的。在大部分比例控制器中,循环时 间和/或比例带是可调的,以便控制器可以更好地与特定 过程匹配。

      除机电和固态继电器输出之外,比例控制器也可用于比 例模拟输出,例如4 ~ 20 mA或0 ~ 5 Vdc。通过这些输出, 实际输出级别是不同的,而不仅仅是打开和关闭时间,如 同使用继电器输出控制器。

      比例控制的一大优点是操作简便。它可能会需要操作员进 行少量调整(手动复位)以便在初始启动时设置设定值温 度,或在过程条件发生显著变化时进行调整。

      易发生大范围温度循环的系统也需要使用比例控制器 。要根据所需的过程和精度来确定需要简单的比例控制,还是 需要具有PID的比例控制。

      滞后时间长且zui大上升率大的过程(例如热交换器)需要 大范围的比例带才能消除振荡。大范围的比例带可能会导 致随负载的变化产生大的偏移。要消除这些偏移,可使用 自动复位(积分)。微分(速率)操作可用于长时间延迟 的过程中,加快过程干扰后的恢复速度。

      PID控制器

      第三种控制器(PID控制器)可为比例控制器提供积分和微 分控制。该控制器将比例控制与其他两项调整结合在一起, 可帮助设备自动补偿系统中的变化。这些调整(积分和微 分)以基于时间的单位表示;也可以通过其倒数(分别为 RESET和RATE)表示。

      比例、积分和微分条件必须使用尝试误差法对特定系统单 独进行调整或“整定”。三种类型的控制器中,PID控制器 可提供zui准确、zui稳定的控制,并且zui适合用于具有相对 较小质量的系统,这些系统可对添加到过程中的能量变化 做出快速反应。在负载经常变化并期 望控制器能因设定值、 提供的能量或要控制的质量的频繁变化而自动进行补偿的 系统中,建议使用PID控制器。

      选择控制器时还要考虑其他特性。这些特性包括:自动整 定或自整定,在这种情况下仪器将自动计算适合于精密控 制的比例带、比率值和复位值;串行通信,在这种情况下 控制器可与主机“对话”,以进行数据存储、分析和整定; 警报,警报可以是闭锁式(手动复位)或非闭锁式(自动 复位),可设置警报以在流程温度偏高或偏低时触发,也 可在察觉到与设定值发生偏离时触发;定时器/事件指示 器,可用于标记经过的时间或事件的结束/开始。此外, 继电器或可控硅触发输出控制器可与外部开关(例如SSR 固态继电器或磁性接触器)配合使用,以切换高达75 A的 大负载。

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