Tìm hiểu về bộ điều khiển nhiệt độ kỹ thuật số

Giới thiệu về Kiểm soát nhiệt độ

Như tên của nó, bộ điều khiển nhiệt độ là một công cụ được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ, chủ yếu không có sự tham gia của người vận hành. Bộ điều khiển trong hệ thống điều khiển nhiệt độ sẽ chấp nhận cảm biến nhiệt độ như cặp nhiệt điện hoặc RTD làm đầu vào và so sánh nhiệt độ thực tế với nhiệt độ điều khiển mong muốn hoặc điểm đặt. Sau đó nó sẽ cung cấp một đầu ra cho một phần tử điều khiển.

Một ví dụ điển hình sẽ là một ứng dụng trong đó bộ điều khiển lấy đầu vào từ cảm biến nhiệt độ và có đầu ra được kết nối với một bộ phận điều khiển như lò sưởi hoặc quạt. Bộ điều khiển thường chỉ là một phần của hệ thống kiểm soát nhiệt độ và toàn bộ hệ thống cần được phân tích và xem xét trong việc lựa chọn bộ điều khiển thích hợp

Tìm hiểu thêm về Bộ điều khiển kỹ thuật số

Các loại khác nhau của quá trình hoặc bộ điều khiển nhiệt độ, và chúng hoạt động như thế nào?

Có ba loại bộ điều khiển quá trình cơ bản: bật tắt, tỷ lệ và PID. Tùy thuộc vào hệ thống được kiểm soát, người vận hành sẽ có thể sử dụng loại này hoặc loại khác để kiểm soát quá trình.

Bộ điều khiển nhiệt độ bật / tắt Bộ điều khiển nhiệt độ

bật tắt là hình thức đơn giản nhất của thiết bị điều khiển. Đầu ra từ thiết bị là bật hoặc tắt, không có trạng thái ở giữa. Bộ điều khiển bật tắt sẽ chỉ chuyển đổi đầu ra khi nhiệt độ vượt qua điểm đặt. Đối với điều khiển gia nhiệt, đầu ra được bật khi nhiệt độ dưới điểm đặt và tắt trên điểm đặt.

Vì nhiệt độ vượt qua điểm đặt để thay đổi trạng thái đầu ra, nhiệt độ quá trình sẽ liên tục đạp xe, đi từ điểm đặt dưới lên trên và quay lại bên dưới. Trong trường hợp việc đạp xe này xảy ra nhanh chóng và để tránh làm hỏng bộ tiếp xúc và van, một vi sai bật tắt hoặc "độ trễ" được thêm vào các hoạt động của bộ điều khiển.

Sự khác biệt này đòi hỏi nhiệt độ vượt quá điểm đặt một lượng nhất định trước khi đầu ra sẽ tắt hoặc bật lại. Sự khác biệt bật tắt ngăn chặn đầu ra "huyên thuyên" hoặc thực hiện các chuyển đổi nhanh, liên tục nếu việc đạp xe ở trên và dưới điểm đặt xảy ra rất nhanh. Điều khiển tắt thường được sử dụng khi không cần điều khiển chính xác, trong các hệ thống không thể điều khiển bật và tắt năng lượng thường xuyên, trong đó khối lượng của hệ thống lớn đến mức nhiệt độ thay đổi rất chậm hoặc để báo động nhiệt độ. Một loại điều khiển bật tắt đặc biệt được sử dụng để báo động là bộ điều khiển giới hạn. Bộ điều khiển này sử dụng rơle chốt, phải được đặt lại thủ công và được sử dụng để tắt một quy trình khi đạt đến nhiệt độ nhất định.

Kiểm soát theo

tỷ lệ Các điều khiển theo tỷ lệ được thiết kế để loại bỏ việc đạp xe liên quan đến điều khiển bật tắt. Một bộ điều khiển tỷ lệ làm giảm công suất trung bình cung cấp cho lò sưởi khi nhiệt độ đạt đến điểm đặt.

Điều này có tác dụng làm chậm máy sưởi để nó không làm quá mức điểm đặt, nhưng sẽ tiếp cận điểm đặt và duy trì nhiệt độ ổn định. Hành động cân đối này có thể được thực hiện bằng cách bật và tắt đầu ra trong khoảng thời gian ngắn. "Tỷ lệ thời gian" này thay đổi tỷ lệ thời gian "bật" thành "tắt" để kiểm soát nhiệt độ. Hành động chia tỷ lệ xảy ra trong một "dải tỷ lệ" xung quanh nhiệt độ điểm đặt.

Bên ngoài băng tần này, bộ điều khiển nhiệt độ hoạt động như một bộ phận bật tắt, với đầu ra bật hoàn toàn (bên dưới băng tần) hoặc tắt hoàn toàn (phía trên băng tần). Tuy nhiên, trong dải, đầu ra được bật và tắt theo tỷ lệ chênh lệch đo so với điểm đặt. Tại điểm đặt (điểm giữa của dải tỷ lệ), tỷ lệ đầu ra: tắt là 1: 1; có nghĩa là, thời gian và thời gian tắt là bằng nhau. Nếu nhiệt độ xa hơn điểm đặt, thời gian bật và tắt thay đổi tỷ lệ với chênh lệch nhiệt độ. Nếu nhiệt độ dưới điểm đặt, đầu ra sẽ dài hơn; nếu nhiệt độ quá cao, đầu ra sẽ tắt lâu hơn.

Điều khiển PID

Loại bộ điều khiển thứ ba cung cấp tỷ lệ với điều khiển tích phân và đạo hàm, hoặc PID. Bộ điều khiển này kết hợp điều khiển tỷ lệ với hai điều chỉnh bổ sung, giúp thiết bị tự động bù cho những thay đổi trong hệ thống.

Những điều chỉnh, tích phân và đạo hàm, được thể hiện bằng các đơn vị dựa trên thời gian; chúng cũng được gọi bằng các đối ứng của chúng, RESET và RATE, tương ứng. Các thuật ngữ tỷ lệ, tích phân và đạo hàm phải được điều chỉnh riêng hoặc "điều chỉnh" cho một hệ thống cụ thể bằng cách sử dụng thử và sai. Nó cung cấp khả năng điều khiển chính xác và ổn định nhất trong ba loại bộ điều khiển và được sử dụng tốt nhất trong các hệ thống có khối lượng tương đối nhỏ, những loại phản ứng nhanh với những thay đổi trong năng lượng được thêm vào quy trình.

Kích thước tiêu chuẩn

Vì bộ điều khiển nhiệt độ thường được gắn bên trong bảng điều khiển, bảng điều khiển phải được cắt để phù hợp với bộ điều khiển nhiệt độ. Để cung cấp khả năng thay thế cho nhau giữa các bộ điều khiển nhiệt độ, hầu hết các bộ điều khiển nhiệt độ được thiết kế theo kích thước DIN tiêu chuẩn. Các kích thước DIN phổ biến nhất được hiển thị dưới đây.

Theo tác giả biên dịch : Ý Khoa – Nguồn Omega | Công nghệ tự động Wix