温控器概要

■ 温度控制的构成例

介绍进行温度控制的基本结构。根据温度调节器的种类选择不同可连接传感器与操作器。

■ 温度控制

向温控器输入设定值使其动作，但在有些控制对象的特性下可能无法立刻让温度稳定下来。一般来说要加快响应速度，就会产生温度超出的超调和温度振荡，如果要消除这些现象就只能延迟响 应速度。但是在有些用途下，例如图(1)那样虽然发生了超调仍要求尽快恢复稳定控制，或者如图(3)那样就算费些时间仍希望抑制超调的情况也存在。也就是说对温度控制的评价随用途、目的的不同而不同。一般认为图（2）为适当的控制波形。

■控制对象的特性

要用温度控制来进行适当的控制，在选择温控器和测温体之前，必须充分了解控制对象的热特性。

ON/OFF动作

如图所示，当前温度如果低于设定值，将输出ON，向加热器通电。如果高于设定值，将输出OFF后切断加热器。象这样以设定值为标准重复进行ON、OFF操作，将温度保持在固定水平的控制方式就称为ON/OFF动作。另外，操作量以设定值为标准按0%和100%2个值进行动作，因此也称为双位置动作。

P动作（比例动作）

输出与输入成比例的输出的一种控制动作。对于设定值具有一个比例带，其中操作量（控制输出量）与偏差成比例的动作就称为比例动作。一般当前温度低于比例带时操作量就为100%，在比例带之内时操作量与偏差成比例逐渐缩小，设定值和当前温度一致（无偏差）后操作量就为50%。也就是说，和ON/OFF动作相比这种控制的振 荡较小且比较平滑。

I 动作（积分动作）

输出与输入的时间积分值成比例的输出的一种控制动作。在比例动作中会产生偏移。因此在比例动作的同时配合使用积分动作，随着时间推移，偏移 会逐渐消失，控制温度就会与设定值变为一致。

D动作（微分动作）

输出与输入的时间微分值成比例的输出的一种控制动作。比例动作和积分动作是对于控制结果的一种修正，因此对于剧烈的变化，响应必定会变慢。微分动作就是对这种现象的一种补救措施。通过添加与温度变化的斜率成比例的操作量来进行修正动作。对于剧烈的干扰给予较大的操作量，尽早使其恢复原先的控制状态的一种动作。

PID控制

PID控制就是将比例动作、积分动作、微分动作组合起来的一种控制。用比例动作进行没有振荡的平滑控制，用积分动作自动修 正偏移，用微分动作加快对于噪声的响应。

2自由度PID控制

以前的PID控制方式中，用同一个调节部位控制对目标值的响应和对干扰的响应。因此，在调节部位的PID参数设定中如果重视 ①干扰响应（一般P、I设定得较小，D设定得较大），目标值响应则振动（出现超调） ，反过来如果重视②目标值响应（一般 P设定得较大，I也设定得较大），干扰响应就会变慢，无法同时 满足双方的响应性是这种方式的缺点。为了消除这个缺点，可以通过引进2自由度PID控制方式，在保留PID的优点的同时，可以同时满足③目标值响应和干扰响应。

温控器 用语说明

■关于控制的术语说明

●调节灵敏度
在ON/OFF 控制中由于通过设定值进行ON或OFF，因此只要有稍微的温度变化输出就会频繁发生变化。这样会缩短输出继电器的寿命，并对连接装置产生不利影响。为了防止这种情况，在ON、OFF的动作中设置空隙（滞后）。把这个动作空隙称为调节灵敏度。
调节灵敏度（反动作）

调节灵敏度（正动作）

●偏移
在比例动作中，即使通过控制对象的热容量和加热器容量达到稳定状态，对于设定值也会产生一定的误差。把这个误差称为偏移。该偏移也可能会超过设定值。

●振荡和超调
ON/OFF动作时容易发生如图所示的波形。如下图所示，把动作开始后达到设定值并超过的现象称为超调，把在设定值周围进行振动的现象称为振荡。这种现象越少，控制就越好。
ON－OFF动作中的振荡和超调

●控制周期和时分割比例动作
在P动作等中使用继电器或SSR输出操作量时，根据事先设定的时间周期，重复执行在一定时间内为ON，在其余时间内为OFF的方 法来进行。把事先设定的时间周期称为控制周期，把上述动作方法称为时分割比例动作（时间比例式控制动作）。

●微分时间
对于下图所示的坡状偏差，把微分操作量达到与比例动作相同的操作量为止的时间称为微分时间。因此微分时间越长，微分动作进行的修正越强。PD动作和微分时间

●积分时间
对于下图所示的步状偏差，把积分操作量达到与比例动作相同的操作量为止的时间称为积分时间。因此积分时间越短，积分动作越强。但是如果积分时间过短，修正动作就会过强，容易产生振 荡。PI动作和积分时间

●定置控制
用通常所决定的温度来进行控制。
●程序控制
使按事先规定变化的目标值进行追踪的控制。
自整定
进行温度控制的PID常数根据控制对象的特性，其数值和组合也 会不同。通常从实际控制这些PID常数的温度波形中获得。把通 过这种方法得到能对各种不同控制对象进行适当控制的PID常数的方法称为自整定。代表性的方法有步响应法、临界灵敏度法、限位周期法。
●步响应法
把设定值作为最常用的值。按步状输出操作量100％，测量最大温度斜率（R）和浪费时间（L），由R和L值计算出PID常数。

●临界灵敏度法
从启动时的点（A点）开始比例动作。使比例带域的宽度逐渐变窄，发生温度的振动。这时根据比例带域的值和振动周期（T）计算出PID常数。

●限位周期法
从启动时的点（A点）开始ON/OFF动作。根据由此而发生的振荡周期（T）和振幅（D）的值计算出PID常数。

●PID常数的再调整
根据自整定计算出的PID常数基本上没有問題。但是根据用途在所测定的PID常数中也会存在不合适的情况。这时需要参考以下示例，进行再调整。使P（比例带域）发生变化时的响应。

模糊自整定

为了进行适当的温度控制，需要根据控制对象特性决定PID常数。在传统温控器中配备自整定功能，计算PID常数。这时需要在温控器中显示自整定的开始。会像限位周期法一样发生温度的混乱。模糊自整定由温控器自身来决定整定的开始，在控制中不会发生温度混乱并进行整定的一种功能。为能始终进行适当控制，根据 控制对象的特性来调整PID常数。模糊自整定能在3个模式下工作
·由设定值进行变更时执行整定，算出PID常数。
·受外界影响温度发生混乱时，修正PID 常数，使其达到所规定的范围。
·发生振荡时修正PID常数，消除振荡。

自整定

配置在电子温控器S（E5□S）中。根据温度变化倾向计算出合适的比例带域，自动变更比例带域。

●温控等的PID控制和整定方式一览表

ST ： 模糊自整定；ST* ： 自整定；
ST ** ： 只有在设定值变更中执行；AT ： 自整定
＊ 不包括E5ZN。

■关于报警的用语说明

●报警动作
温度控制器将当前温度和事先设定好的值（警告设定值）进行比较，根据设定好的动作方法（动作模式）进行信号输出和显示。

●偏差报警
根据报警设定值的指定方法，以温度控制器的设定值为中心，将偏离（偏差）于该数值的值设定为报警设定值。
设定例
报警动作温度设为110℃。
警告设定值设定为10℃。

●绝对值报警
是报警设定值的设定方法，与温度控制器的设定值无关，将进行报警动作的温度设定为报警值。
设定例
报警动作温度设为110℃。
警告设定值设定为110℃。

●带待机时序的报警
开始温度控制时等情况下，温度可能一开始就包含在报警动作的指定范围内。因此有时会突然输出报警。为了避免这种情况，可以指定带有待机时序功能。电源接通时或控制开始后，确认温度 曾经在报警范围外，也就是不发出警告的温度范围内，以后再次进入报警范围内以后才发出报警。设定带待机时序的上下限报警时的报警输出例

●SSR故障报警（对象机种： E5CN/E5EN/E5AN）
检测SSR的短路故障并进行报警输出。使用电流检测器（CT）检测加热器中的电流，输出报警。
●加热器断线报警（仅能在三相和单相中使用(E5CN/E5EN/E5AN)）
为了让控制对象温度上升，可使用各种加热器。由于和加热器的连接断线等而无法提供电力时，温度控制器能检测出故障并发出报警。使用电流检测器（CT）检测流过加热器的电流。

●带闩锁报警
报警动作在温度超出报警范围后会停止报警输出。为了避免这种情况，一旦进入报警范围发出报警输出后将持续输出报警直至电源被切断。

●LBA （在E5□K和E5□N中的动作不同）（对象机种: E5□K）
LBA （回路断线报警）在操作量最大或最小的状态下输入如果没有变化，将报警告知在控制线路的某个部分出现了故障。因此，可做为控制线路正确却不动作时的检测手段来使用。（对象机种:E5CN/E5EN/E5AN）
LBA （回路断线报警）在一定偏差以上的状态下输入如果没有变化，将报警告知在控制线路的某个部分出现了故障。因此，可做为控制线路正确却不动作时的检测手段来使用。
●可以用上下限报警来个别设定上限值、下限值

■有关测温体的用语说明

●冷接点补偿电路
热电偶的热电动势有温接点和冷接点的温度区别。因此冷接点的温度变化后，温接点的温度就算不变测温数据也会变化。因此通 过其他温度传感器来检测冷接点（连接在热电偶上的端子）的温度，通常进行电力补偿保持冷接点的温度为0℃。该动作就称为冷接点补偿。

●补偿导线
在实际的应用中，测量点和温度控制器相隔较远。由于热电偶的电线较贵，因此此时使用补偿导线。补偿导线如果不符合热电偶的特性，就无法正确测量温度。

●输入补偿
在测温体测量温度上加减事先设定好的数值后显示温控器的当前温度。将测温体测量点温度和需要温度显示的地方的温度差作为输入补偿值设定。

■关于输出的用语说明

●逆动作（加热）
对于温度低于设定值的情况（负偏差），通过动作来增加操作量。

●正动作（冷却）
对于温度高于设定值的情况（正偏差），通过动作来增加操作量。

●加热冷却控制
如果对控制对象的温度控制仅靠加热还不够时，可以同时进行冷却控制。用1台温度控制器同时进行加热和冷却控制输出。

●操作量限制器
用「操作量限制上限值」和「操作量限制下限值」来设定操作量限制器的上下限。温度控制器计算出来的操作量如果超出操作量限制器范围， 实际输出上限值或下限值。

在加热冷却控制下，为了方便将冷却侧的操作量做为负值，而如下图所示将上限值设定为加热侧（正值），下限值设定为冷却侧（负值）。

●变化率限制
用「操作量变化率限制值」来设定每1秒的操作量的变化量。温度控制器计算出来的操作量变化较大时，实际的输出根据操作量变化率限制器的设定内容逐渐接近计算值。

●不灵敏区
设定冷却输出时的重叠区、不灵敏区。该值设为负值则是重叠 区，设为正值则是不灵敏区。

●冷却系数
控制对象的加热特性和冷却特性相差很大，如果在同一个PID常数下无法得到良好的控制特性，请根据冷却系数进行冷却侧比例带（冷却侧P）的调整，取得加热侧和冷却侧的控制平衡。加热侧和冷却侧的P可按下式求得。
加热侧 P=P
冷却侧 P=加热侧P×冷却系数
冷却侧P在加热侧P上乘以系数，可以按与加热侧不同的特性进行控制。

●位置比例控制
也叫ON/OFF伺服型。
在温度控制中使用带有控制马达，或者莫杜特罗尔马达的阀门时，用电位计来读取阀门的开度，发出打开（OPEN）、关闭 （CLOSE）的信号，传输操作量来控制。温度控制器的输出可发出OPEN用和CLOSE用的两种信号。本公司使用的是浮动控制（不用电位计反馈阀门的开度：就算没有电位计也可以控制）。

●传输输出
有些温度控制器可以独立于控制动作而输 出电流。在温度控制器可测量的温度范围内，将当前温度值或设定值变换为4～20mA后线性输出。可以将该输出信号输入到记录器上并保存控制结果。E5 □K- □ F 型（带传输输 出）在传输输出的上、下限设定值范围内输出。

■关于设定的用语说明

●目标值设定限制
设定值的范围取决于测温体的种类。设定限制来限定其可设定的温度范围。此外，该限定还和传输输出有关。

●多SP
进行温度控制时，可以选择独立的多个设定值使用。
●8区
进行温度控制时，将设定值的其他PID常数等设定值分组化（区）后进行存储。在实际控制中从该组中选择后使用。可以存储8个区。

●SP斜度
SP斜度功能用变化率来限制目标值的变化幅度。因此，将SP斜度功能设定为有效后，如果变化幅度超过了指定的变化率，会如下 图所示出现一个限制目标值的区域。

●远程SP输入
从外部使用4～20mA输入作为目标温度使用。将远程SP功能设定为有效后，4～20mA输入可作为远程SP使用。
●事件输入
所谓事件输入就是根据外部信号进行目标值切换，RUN/STOP模式选择等。
●输入数字滤波器
设定输入用的数字滤波器时间常数。通过数字滤波器后的数据如下图所示。

●各种产品各自的注意事项请参考各产品的「请正确使用」

使用注意事项

●为了能长期使用
请在产品的规格范围内使用。设置在盘内使用时请注意不是盘周围的温度，而是温控器周围的温度不能超过规定温度范围。温控器等电子设备的寿命除了与继电器的开关次数有关，还跟内部所使用的电子零件的寿命有关。零件的寿命取决于环境温度，环境温度高寿命则短，温度低寿命则变长。因此可以通过降低温控器内部的温度来延长寿命。如果将多个温控器紧密安装或上下并排安装时可能由于温控器的散热导致温控器内部的温度上升，缩短寿命。此时需要考虑采取安装风扇来向温控器实施强制风冷等方法。但是请注意不要只冷却端子部位，否则可能导致测量误。
●为了精确地测量
热电偶的导线被延长时必须根据热电偶的种类选择补偿导线。延长白金测温电阻的导线时，请使用电阻值小的导线，3根导线的电阻值应该相等。测温体的种类和温控器的输入种类设定必须相同。白金测温电阻中有Pt型和JPt型，如果温控器的输入种类不同，则无法正确测量。请水平安装。误差大时，请确认输入补偿的设定是否正确。
●关于防水性
在保护结构中没有注明的，以及IP□0产品没有防水性。
●关于EN/IEC标准
作为EN/IEC符合品使用时，建议您在电源端子部位安装下面的保险丝。
推荐保险丝： T2A、AC250V、延时、低切断容量型
●运行时的注意事项
( 1 ) 接通电源时到输出ON最多需要5秒钟。
将温控器组合在时序电路中使用时必须考虑到这一点。
( 2 ) 使用E5□N型，E5□K型，E5□J型中记载的自我调谐时，温控器和负载（加热器等）的电源请同时接通，或者先接通负载电源。如果接通温控器的电源后再接通负载电源，将无法实现正确的自我调谐和最合适的控制。在加热后开始运行时，请在加热完成后先关闭电源，将温控器和负载的电源同时接通（也可以不重新接通温控器的电源， 而是从STOP移动到RUN）。
( 3 ) 在收音机、电视、无线设备等附近使用时，可能发生接收不良。

广州市丙通电子元件有限公司

丙通（BTONE-MRO）拥有完善的完善的MRO采购供应体系，国内外各大工业品牌代理资源。长期供应：电子元器件，电工电气，仪器仪表，机械及行业设备，日用电器，五金工具，办公，文教，安全，防护，包装，环保用品，建筑建材，照明行业等。

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