溫度控制器的操作

有三種基本類型的控制器：開關(guān)控制器、比例控制器和PID 控制器。根據(jù)要控制的系統(tǒng)，操作員將能夠使用一種類型 或其他類型的控制器來控制過程。

開關(guān)控制器

開關(guān)控制器是簡單的一種溫度控制設(shè)備。該設(shè)備的輸出 “開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)，沒有任何中間狀態(tài)。當(dāng) 溫度超過設(shè)定值時，開關(guān)控制器才會切換輸出。對于加熱 控制，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時輸出為“開”，高于設(shè)定值時 輸出為“關(guān)”。

由于溫度超過設(shè)定值才會更改輸出狀態(tài)，因此過程溫度將 會不斷，從低于設(shè)定值變?yōu)楦哂谠O(shè)定值，然后再回到 設(shè)定值以下。如果這種快速發(fā)生，則為阻止損壞接觸 器和閥，在控制器操作過程中添加了開關(guān)差分或“滯后”。 這種差分需要溫度超過設(shè)定值一定的度數(shù)后才會再次關(guān)閉 或打開。如果在設(shè)定值上下非?？斓?，則開關(guān)差分可 阻止輸出“不斷”地切換或快速切換。

開關(guān)控制通常在不需要控制的情況下使用，在無法處 理頻繁打開和關(guān)閉能源的系統(tǒng)中使用，以及在系統(tǒng)非 常大，溫度變化緩慢的情況下使用，或者用于進(jìn)行溫度警報。

開關(guān)控制用于警報的一個特殊類型是限制控制器。該控制 器使用必須手動復(fù)位的閉鎖繼電器，并且用于在達(dá)到特定 溫度后結(jié)束某個過程。

比例控制器

比例控制于與開關(guān)控制關(guān)聯(lián)的。比例控制器 可在溫度接近設(shè)定值時減少對加熱器的平均電量供應(yīng)。這 能夠減慢加熱器加熱，以便溫度不會超過設(shè)定值，但會接 近設(shè)定值并維持在一個穩(wěn)定的溫度。這種比例控制操作可 通過在短時間間隔內(nèi)打開和關(guān)閉輸出來實現(xiàn)。這種“時間 比例控制”通過“打開”時間和“關(guān)閉”時間的比率變化 來控制溫度。比例控制操作在設(shè)定值溫度附近的“比例帶范圍內(nèi)發(fā)生。超出這個比例帶，該控制器用作開關(guān)控制器輸出狀態(tài)為全開（比例帶以下）或全關(guān)（比例帶以上）。 但是，在這個比例帶范圍內(nèi)時，根據(jù)離設(shè)定值的測量差的 比率確定輸出狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。在設(shè)定值處（比例帶 的中點(diǎn)），輸出的開:關(guān)比率為1:1；也是說，打開時間 和 關(guān)閉時間是相等的。如果溫度離設(shè)定值較遠(yuǎn)，則打開時 間和關(guān)閉時間會因溫度差比例的不同而有所不同。如果溫 度低于設(shè)定值，則打開的時間更長；如果溫度太高，則關(guān) 閉的時間更長。

比例帶通常表示為全比例的比或度數(shù)。也可以被稱為 增益，增益是比例帶的倒數(shù)。請注意，在時間比例控制過 程中，加熱器要應(yīng)用全功率，但在打開和關(guān)閉之間，

因此平均時間是不同的。在大部分比例控制器中，時 間和／或比例帶是可調(diào)的，以便控制器可以很好地與特定 過程匹配。

除機(jī)電和固態(tài)繼電器輸出之外，比例控制器也可用于比 例模擬輸出，例如4 ~ 20 mA或0 ~ 5 Vdc。通過這些輸出， 實際輸出級別是不同的，而不是打開和關(guān)閉時間，如 同使用繼電器輸出控制器。

比例控制的一大優(yōu)點(diǎn)是操作簡便。它可能會需要操作員進(jìn) 行少量調(diào)整（手動復(fù)位）以便在初始啟動時設(shè)置設(shè)定值溫 度，或在過程條件發(fā)生顯著變化時進(jìn)行調(diào)整。

易發(fā)生大范圍溫度的系統(tǒng)也需要使用比例控制器 。要根據(jù)所需的過程和精度來確定需要簡單的比例控制，還是 需要PID的比例控制。

滯后時間長且大上升率大的過程（例如熱交換器）需要 大范圍的比例帶才能振蕩。大范圍的比例帶可能會導(dǎo) 致隨負(fù)載的變化產(chǎn)生大的偏移。要這些偏移，可使用 自動復(fù)位（積分）。微分（速率）操作可用于長時間延遲 的過程中，加快過程干擾后的恢復(fù)速度。

PID控制器

第三種控制器（PID控制器）可為比例控制器提供積分和微 分控制。該控制器將比例控制與其他兩項調(diào)整結(jié)合在一起， 可幫助設(shè)備自動補(bǔ)償系統(tǒng)中的變化。這些調(diào)整（積分和微 分）以基于時間的單位表示；也可以通過其倒數(shù)（分別為 RESET和RATE）表示。

比例、積分和微分條件必須使用嘗試誤差法對特定系統(tǒng)單 獨(dú)進(jìn)行調(diào)整或“整定”。三種類型的控制器中，PID控制器 可提供、穩(wěn)定的控制，并且用于相對 較小的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可對添加到過程中的能量變化 做出快速反應(yīng)。在負(fù)載經(jīng)常變化并期 望控制器能因設(shè)定值、 提供的能量或要控制的的頻繁變化而自動進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?系統(tǒng)中，建議使用PID控制器。

選擇控制器時還要考慮其他特性。這些特性包括：自動整 定或自整定，在這種情況下儀器將自動計算適合于精密控 制的比例帶、比率值和復(fù)位值；串行通信，在這種情況下 控制器可與主機(jī)“對話”，以進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、分析和整定； 警報，警報可以是閉鎖式（手動復(fù)位）或非閉鎖式（自動 復(fù)位），可設(shè)置警報以在流程溫度偏高或偏低時觸發(fā)，也 可在察覺到與設(shè)定值發(fā)生偏離時觸發(fā)；定時器／事件指示 器，可用于標(biāo)記經(jīng)過的時間或事件的結(jié)束／開始。此外， 繼電器或可控硅觸發(fā)輸出控制器可與外部開關(guān)（例如SSR 固態(tài)繼電器或磁性接觸器）配合使用，以切換高達(dá)75 A的 大負(fù)載。