溫度控製器的操作

有三種基本類型的控製器：開關(guan) 控製器、比例控製器和PID 控製器。根據要控製的係統，操作員將能夠使用一種類型 或其他類型的控製器來控製過程。

開關(guan) 控製器

開關(guan) 控製器是簡單的一種溫度控製設備。該設備的輸出 “開”和“關(guan) ”兩(liang) 種狀態，沒有任何中間狀態。當 溫度超過設定值時，開關(guan) 控製器才會(hui) 切換輸出。對於(yu) 加熱 控製，當溫度低於(yu) 設定值時輸出為(wei) “開”，高於(yu) 設定值時 輸出為(wei) “關(guan) ”。

由於(yu) 溫度超過設定值才會(hui) 更改輸出狀態，因此過程溫度將 會(hui) 不斷，從(cong) 低於(yu) 設定值變為(wei) 高於(yu) 設定值，然後再回到 設定值以下。如果這種快速發生，則為(wei) 阻止損壞接觸 器和閥，在控製器操作過程中添加了開關(guan) 差分或“滯後”。 這種差分需要溫度超過設定值一定的度數後才會(hui) 再次關(guan) 閉 或打開。如果在設定值上下非常快地，則開關(guan) 差分可 阻止輸出“不斷”地切換或快速切換。

開關(guan) 控製通常在不需要控製的情況下使用，在無法處 理頻繁打開和關(guan) 閉能源的係統中使用，以及在係統非 常大，溫度變化緩慢的情況下使用，或者用於(yu) 進行溫度警報。

開關(guan) 控製用於(yu) 警報的一個(ge) 特殊類型是限製控製器。該控製 器使用必須手動複位的閉鎖繼電器，並且用於(yu) 在達到特定 溫度後結束某個(ge) 過程。

比例控製器

比例控製於(yu) 與(yu) 開關(guan) 控製關(guan) 聯的。比例控製器 可在溫度接近設定值時減少對加熱器的平均電量供應。這 能夠減慢加熱器加熱，以便溫度不會(hui) 超過設定值，但會(hui) 接 近設定值並維持在一個(ge) 穩定的溫度。這種比例控製操作可 通過在短時間間隔內(nei) 打開和關(guan) 閉輸出來實現。這種“時間 比例控製”通過“打開”時間和“關(guan) 閉”時間的比率變化 來控製溫度。比例控製操作在設定值溫度附近的“比例帶範圍內(nei) 發生。超出這個(ge) 比例帶，該控製器用作開關(guan) 控製器輸出狀態為(wei) 全開（比例帶以下）或全關(guan) （比例帶以上）。 但是，在這個(ge) 比例帶範圍內(nei) 時，根據離設定值的測量差的 比率確定輸出狀態是打開還是關(guan) 閉。在設定值處（比例帶 的中點），輸出的開:關(guan) 比率為(wei) 1:1；也是說，打開時間 和 關(guan) 閉時間是相等的。如果溫度離設定值較遠，則打開時 間和關(guan) 閉時間會(hui) 因溫度差比例的不同而有所不同。如果溫 度低於(yu) 設定值，則打開的時間更長；如果溫度太高，則關(guan) 閉的時間更長。

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

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

除機電和固態繼電器輸出之外，比例控製器也可用於(yu) 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(guan) 閉時間，如 同使用繼電器輸出控製器。

比例控製的一大優(you) 點是操作簡便。它可能會(hui) 需要操作員進 行少量調整（手動複位）以便在初始啟動時設置設定值溫 度，或在過程條件發生顯著變化時進行調整。

易發生大範圍溫度的係統也需要使用比例控製器 。要根據所需的過程和精度來確定需要簡單的比例控製，還是 需要PID的比例控製。

滯後時間長且大上升率大的過程（例如熱交換器）需要 大範圍的比例帶才能振蕩。大範圍的比例帶可能會(hui) 導 致隨負載的變化產(chan) 生大的偏移。要這些偏移，可使用 自動複位（積分）。微分（速率）操作可用於(yu) 長時間延遲 的過程中，加快過程幹擾後的恢複速度。

PID控製器

第三種控製器（PID控製器）可為(wei) 比例控製器提供積分和微 分控製。該控製器將比例控製與(yu) 其他兩(liang) 項調整結合在一起， 可幫助設備自動補償(chang) 係統中的變化。這些調整（積分和微 分）以基於(yu) 時間的單位表示；也可以通過其倒數（分別為(wei) RESET和RATE）表示。

比例、積分和微分條件必須使用嚐試誤差法對特定係統單 獨進行調整或“整定”。三種類型的控製器中，PID控製器 可提供、穩定的控製，並且用於(yu) 相對 較小的係統，這些係統可對添加到過程中的能量變化 做出快速反應。在負載經常變化並期 望控製器能因設定值、 提供的能量或要控製的的頻繁變化而自動進行補償(chang) 的 係統中，建議使用PID控製器。

選擇控製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(yi) 器將自動計算適合於(yu) 精密控 製的比例帶、比率值和複位值；串行通信，在這種情況下 控製器可與(yu) 主機“對話”，以進行數據存儲(chu) 、分析和整定； 警報，警報可以是閉鎖式（手動複位）或非閉鎖式（自動 複位），可設置警報以在流程溫度偏高或偏低時觸發，也 可在察覺到與(yu) 設定值發生偏離時觸發；定時器／事件指示 器，可用於(yu) 標記經過的時間或事件的結束／開始。此外， 繼電器或可控矽觸發輸出控製器可與(yu) 外部開關(guan) （例如SSR 固態繼電器或磁性接觸器）配合使用，以切換高達75 A的 大負載。