電子溫控器

■溫度控制的構成例

介紹進行溫度控制的基本結構。根據溫度調節器的種類選擇不同可連接傳感器與操作器。

■溫度控制

向溫控器輸入設定值使其動作， 但在有些控制對象的特性下可能 無法立刻讓溫度穩定下來。一般來說要加快響應速度， 就會產生 溫度超出的超調和溫度振蕩， 如果要消除這些現象就只能延遲響 應速度。但是在有些用途下， 例如圖(1)那樣雖然發生了超調仍要 求盡快恢復穩定控制， 或者如圖(3)那樣就算費些時間仍希望抑制 超調的情況也存在。也就是說對溫度控制的評價隨用途、目的的 不同而不同。一般認為圖（2） 為適當的控制波形。

( 1 ) 振動的響應（幾 次重復超調后才穩 定下來）
( 2 ) 適合的響應
( 3 ) 難以到達變更后的 設定值的響應（緩 慢）

■控制對象的特性

要用溫度控制來進行適當的控制， 在選擇溫控器和測溫體之前， 必須充分了解控制對象的熱特性。

ON/OFF動作

如圖所示， 當前溫度如果低于設定值， 將輸出ON， 向加熱器通 電。如果高于設定值， 將輸出OFF后切斷加熱器。象這樣以設定 值為標準重復進行ON、OFF操作，將溫度保持在固定水平的控制 方式就稱為ON/OFF動作。另外， 操作量以設定值為標準按0%和 100%2個值進行動作， 因此也稱為雙位置動作。

P動作（比例動作）

輸出與輸入成比例的輸出的一種控制動作。
對于設定值具有一個比例帶， 其中操作量（控制輸出量） 與偏差 成比例的動作就稱為比例動作。
一般當前溫度低于比例帶時操作量就為100%， 在比例帶之內時操 作量與偏差成比例逐漸縮小， 設定值和當前溫度一致（無偏差） 后操作量就為50%。也就是說，和ON/OFF動作相比這種控制的振 蕩較小且比較平滑。

I 動作（積分動作）

輸出與輸入的時間積分值成比例的輸出的一種控制動作。在比例 動作中會產生偏移。
因此在比例動作的同時配合使用積分動作， 隨著時間推移， 偏移 會逐漸消失， 控制溫度就會與設定值變為一致。

D動作（微分動作）

輸出與輸入的時間微分值成比例的輸出的一種控制動作。比例動 作和積分動作是對于控制結果的一種修正， 因此對于劇烈的變 化， 響應必定會變慢。微分動作就是對這種現象的一種補救措 施。通過添加與溫度變化的斜率成比例的操作量來進行修正動 作。對于劇烈的干擾給予較大的操作量， 盡早使其恢復原先的控 制狀態的一種動作。

PID控制

PID控制就是將比例動作、積分動作、微分動作組合起來的一種 控制。用比例動作進行沒有振蕩的平滑控制， 用積分動作自動修 正偏移， 用微分動作加快對于噪聲的響應。

2自由度PID控制

以前的PID控制方式中， 用同一個調節部位控制對目標值的響應 和對干擾的響應。因此， 在調節部位的PID參數設定中如果重視 ①干擾響應（一般P、I設定得較小， D設定得較大）， 目標值響 應則振動（出現超調） ， 反過來如果重視②目標值響應（一般 P設定得較大， I也設定得較大）， 干擾響應就會變慢， 無法同時 滿足雙方的響應性是這種方式的缺點。
為了消除這個缺點， 可以通過引進2自由度PID控制方式， 在保留 PID的優點的同時， 可以同時滿足③目標值響應和干擾響應。

溫控器 用語說明

■關于控制的術語說明

●調節靈敏度
在ON/OFF 控制中由于通過設定值進行ON或OFF， 因此只要有稍 微的溫度變化輸出就會頻繁發生變化。這樣會縮短輸出繼電器的 壽命，并對連接裝置產生不利影響。為了防止這種情況，在ON、 OFF的動作中設置空隙（滯后）。
把這個動作空隙稱為調節靈敏度。
調節靈敏度（反動作）

調節靈敏度（正動作）


●偏移
在比例動作中， 即使通過控制對象的熱容量和加熱器容量達到穩 定狀態， 對于設定值也會產生一定的誤差。把這個誤差稱為偏 移。該偏移也可能會超過設定值。


●振蕩和超調
ON/OFF動作時容易發生如圖所示的波形。如下圖所示， 把動作 開始后達到設定值并超過的現象稱為超調， 把在設定值周圍進行 振動的現象稱為振蕩。這種現象越少， 控制就越好。
ON－OFF動作中的振蕩和超調


●控制周期和時分割比例動作
在P動作等中使用繼電器或SSR輸出操作量時， 根據事先設定的時 間周期，重復執行在一定時間內為ON，在其余時間內為OFF的方 法來進行。把事先設定的時間周期稱為控制周期， 把上述動作方 法稱為時分割比例動作（時間比例式控制動作）。


●微分時間
對于下圖所示的坡狀偏差，把微分操作量達到與比例動作相 同的操作量為止的時間稱為微分時間。因此微分時間越長， 微分動作進行的修正越強。
PD動作和微分時間


●積分時間
對于下圖所示的步狀偏差， 把積分操作量達到與比例動作相同的 操作量為止的時間稱為積分時間。因此積分時間越短， 積分動作 越強。但是如果積分時間過短， 修正動作就會過強， 容易產生振 蕩。
PI動作和積分時間


●定置控制
用通常所決定的溫度來進行控制。
●程序控制
使按事先規定變化的目標值進行追蹤的控制。
自整定
進行溫度控制的PID常數根據控制對象的特性， 其數值和組合也 會不同。通常從實際控制這些PID常數的溫度波形中獲得。把通 過這種方法得到能對各種不同控制對象進行適當控制的PID常數 的方法稱為自整定。代表性的方法有步響應法、臨界靈敏度法、 限位周期法。
●步響應法
把設定值作為最常用的值。按步狀輸出操作量100％，測量最大溫 度斜率（R） 和浪費時間（L）， 由R和L值計算出PID常數。


●臨界靈敏度法
從啟動時的點（A點） 開始比例動作。使比例帶域的寬度逐漸變 窄， 發生溫度的振動。這時根據比例帶域的值和振動周期（T） 計算出PID常數。


●限位周期法
從啟動時的點（A點） 開始ON/OFF動作。根據由此而發生的振 蕩周期（T） 和振幅（D） 的值計算出PID 常數。


●PID常數的再調整
根據自整定計算出的PID常數基本上沒有問題。
但是根據用途在所測定的PID常數中也會存在不合適的情況。這 時需要參考以下示例， 進行再調整。
使P（比例帶域）發生變化時的響應。


使I（積分時間）發生變化時的響應。


使D（微分時間）發生變化時的響應。

模糊自整定

為了進行適當的溫度控制， 需要根據控制對象特性決定PID 常 數。在傳統溫控器中配備自整定功能， 計算PID常數。這時需要 在溫控器中顯示自整定的開始。會像限位周期法一樣發生溫度的 混亂。
模糊自整定由溫控器自身來決定整定的開始， 在控制中不會發生 溫度混亂并進行整定的一種功能。為能始終進行適當控制， 根據 控制對象的特性來調整PID常數。
模糊自整定能在3個模式下工作
·由設定值進行變更時執行整定， 算出PID常數。
·受外界影響溫度發生混亂時， 修正PID 常數， 使其達到所規定 的范圍。
·發生振蕩時修正PID常數， 消除振蕩。

自整定

配置在電子溫控器 S （E5□S） 中。
根據溫度變化傾向計算出合適的比例帶域， 自動變更比例帶域。

●溫控等的PID控制和整定方式一覽表

種類名	PID種類PID	2自由度PID
E5□N ＊		AT、 ST＊＊
E5□R		AT
E5□K		AT、 ST
E5□S	ST＊
E5ZN		AT
C200H-TC		AT
C200H-TV		AT
C200H-PID		AT
CQM1-TC		AT

ST ： 模糊自整定；ST* ： 自整定；
ST ** ： 只有在設定值變更中執行；AT ： 自整定
＊ 不包括E5ZN。


控制輸出


■關于報警的用語說明

●報警動作
溫度控制器將當前溫度和事先設定好的值（警告設定值） 進行比 較， 根據設定好的動作方法（動作模式） 進行信號輸出和顯示。

●偏差報警 根據報警設定值的指定方法， 以溫度控制器的設定值為中心， 將 偏離（偏差） 于該數值的值設定為報警設定值。 設定例 報警動作溫度設為110℃。 警告設定值設定為10℃。
●絕對值報警 是報警設定值的設定方法， 與溫度控制器的設定值無關， 將進行 報警動作的溫度設定為報警值。 設定例 報警動作溫度設為110℃。 警告設定值設定為110℃。

●帶待機時序的報警
開始溫度控制時等情況下， 溫度可能一開始就包含在報警動作的 指定范圍內。因此有時會突然輸出報警。為了避免這種情況， 可 以指定帶有待機時序功能。電源接通時或控制開始后， 確認溫度 曾經在報警范圍外， 也就是不發出警告的溫度范圍內， 以后再次 進入報警范圍內以后才發出報警。
設定帶待機時序的上下限報警時的報警輸出例


●SSR故障報警
（對象機種： E5CN/E5EN/E5AN）
檢測SSR的短路故障并進行報警輸出。使用電流檢測器（CT）檢 測加熱器中的電流， 輸出報警。
●加熱器斷線報警
（僅能在三相和單相中使用(E5CN/E5EN/E5AN)）
為了讓控制對象溫度上升， 可使用各種加熱器。 由于和加熱器的 連接斷線等而無法提供電力時， 溫度控制器能檢測出故障并發出 報警。使用電流檢測器（CT） 檢測流過加熱器的電流。


●帶閂鎖報警
報警動作在溫度超出報警范圍后會停止報警輸出。為了避免這種 情況， 一旦進入報警范圍發出報警輸出后將持續輸出報警直至電 源被切斷。


●LBA （在E5□K和E5□N中的動作不同）
（對象機種: E5□K）
LBA （回路斷線報警） 在操作量最大或最小的狀態下輸入如果沒 有變化， 將報警告知在控制線路的某個部分出現了故障。因此， 可做為控制線路正確卻不動作時的檢測手段來使用。
（對象機種:E5CN/E5EN/E5AN）
LBA （回路斷線報警） 在一定偏差以上的狀態下輸入如果沒有變 化， 將報警告知在控制線路的某個部分出現了故障。因此， 可做 為控制線路正確卻不動作時的檢測手段來使用。
●可以用上下限報警來個別設定上限值、下限值
（對象機種:E5□N、E5□R）



■有關測溫體的用語說明

●冷接點補償電路
熱電偶的熱電動勢有溫接點和冷接點的溫度區別。因此冷接點的 溫度變化后， 溫接點的溫度就算不變測溫數據也會變化。因此通 過其他溫度傳感器來檢測冷接點（連接在熱電偶上的端子） 的溫 度，通常進行電力補償保持冷接點的溫度為0℃。該動作就稱為冷 接點補償。

●補償導線
在實際的應用中， 測量點和溫度控制器相隔較遠。由于熱電偶的 電線較貴， 因此此時使用補償導線。補償導線如果不符合熱電偶 的特性， 就無法正確測量溫度。


●輸入補償
在測溫體測量溫度上加減事先設定好的數值后顯示溫控器的當前 溫度。將測溫體測量點溫度和需要溫度顯示的地方的溫度差作為 輸入補償值設定。

■關于輸出的用語說明

●逆動作（加熱）
對于溫度低于設定值的情況（負偏差） ， 通過動作來增加操作 量。

●正動作（冷卻）
對于溫度高于設定值的情況（正偏差） ， 通過動作來增加操作 量。


●加熱冷卻控制
如果對控制對象的溫度控制僅靠加熱還不夠時， 可以同時進行冷 卻控制。用1臺溫度控制器同時進行加熱和冷卻控制輸出。


●操作量限制器
用「操作量限制上限值」和「操作量限制下限值」來設定操作 量限制器的上下限。溫度控制器計算出來的操作量如果超出操作 量限制器范圍， 實際輸出上限值或下限值。


在加熱冷卻控制下， 為了方便將冷卻側的操作量做為負值， 而如 下圖所示將上限值設定為加熱側（正值）， 下限值設定為冷卻側 （負值）。


●變化率限制
用「操作量變化率限制值」來設定每1秒的操作量的變化量。溫 度控制器計算出來的操作量變化較大時， 實際的輸出根據操作量 變化率限制器的設定內容逐漸接近計算值。


●不靈敏區
設定冷卻輸出時的重疊區、不靈敏區。該值設為負值則是重疊 區， 設為正值則是不靈敏區。


●冷卻系數
控制對象的加熱特性和冷卻特性相差很大，如果在同一個PID常 數下無法得到良好的控制特性，請根據冷卻系數進行冷卻側比例 帶（冷卻側P）的調整，取得加熱側和冷卻側的控制平衡。加熱 側和冷卻側的P可按下式求得。
加熱側 P=P
冷卻側 P=加熱側P×冷卻系數
冷卻側P在加熱側P上乘以系數， 可以按與加熱側不同的特性進行 控制。


●位置比例控制
也叫ON/OFF伺服型。
在溫度控制中使用帶有控制馬達，或者莫杜特羅爾馬達的閥門 時，用電位計來讀取閥門的開度，發出打開（OPEN）、關閉 （CLOSE）的信號，傳輸操作量來控制。溫度控制器的輸出可發 出OPEN用和CLOSE用的兩種信號。
本公司使用的是浮動控制（不用電位計反饋閥門的開度： 就算沒 有電位計也可以控制）。


●傳輸輸出
有些溫度控制器可以 獨立于控制動作而輸 出電流。在溫度控制 器可測量的溫度范圍 內，將當前溫度值或 設定值變換為4 ～ 20mA 后線性輸出。 可以將該輸出信號輸 入到記錄器上并保存 控制結果。E5 □K- □ F 型（帶傳輸輸 出） 在傳輸輸出的 上、下限設定值范圍 內輸出。

■關于設定的用語說明

●目標值設定限制
設定值的范圍取決于測溫體的種類。設定限制來限定其可設定的 溫度范圍。此外， 該限定還和傳輸輸出有關。

●多SP
進行溫度控制時， 可以選擇獨立的多個設定值使用。
●8區
進行溫度控制時， 將設定值的其他PID 常數等設定值分組化 （區） 后進行存儲。在實際控制中從該組中選擇后使用。可以存 儲8個區。


●SP斜度
SP斜度功能用變化率來限制目標值的變化幅度。因此， 將SP斜度 功能設定為有效后， 如果變化幅度超過了指定的變化率， 會如下 圖所示出現一個限制目標值的區域。


●遠程SP輸入
從外部使用4～20mA輸入作為目標溫度使用。將遠程SP功能設定 為有效后， 4～20mA輸入可作為遠程SP使用。
●事件輸入
所謂事件輸入就是根據外部信號進行目標值切換， RUN/STOP模 式選擇等。
●輸入數字濾波器
設定輸入用的數字濾波器時間常數。通過數字濾波器后的數據如 下圖所示。


●各種產品各自的注意事項請參考各產品的「請正確使用」。

使用注意事項

●為了能長期使用
請在產品的規格范圍內使用。
設置在盤內使用時請注意不是盤周圍的溫度， 而是溫控器周圍的 溫度不能超過規定溫度范圍。
溫控器等電子設備的壽命除了與繼電器的開關次數有關， 還跟內 部所使用的電子零件的壽命有關。零件的壽命取決于環境溫度， 環境溫度高壽命則短， 溫度低壽命則變長。因此可以通過降低溫 控器內部的溫度來延長壽命。
如果將多個溫控器緊密安裝或上下并排安裝時可能由于溫控器的 散熱導致溫控器內部的溫度上升， 縮短壽命。此時需要考慮采取 安裝風扇來向溫控器實施強制風冷等方法。
但是請注意不要只冷卻端子部位， 否則可能導致測量誤。
●為了精確地測量
熱電偶的導線被延長時必須根據熱電偶的種類選擇補償導線。
延長白金測溫電阻的導線時，請使用電阻值小的導線，3根導線的 電阻值應該相等。
測溫體的種類和溫控器的輸入種類設定必須相同。
白金測溫電阻中有Pt型和JPt型， 如果溫控器的輸入種類不同， 則 無法正確測量。
請水平安裝。
誤差大時， 請確認輸入補償的設定是否正確。
●關于防水性
在保護結構中沒有注明的， 以及IP□0產品沒有防水性。
●關于EN/IEC標準
作為EN/IEC符合品使用時， 建議您在電源端子部位安裝下面的保 險絲。
推薦保險絲： T2A、AC250V、延時、低切斷容量型
●運行時的注意事項
( 1 ) 接通電源時到輸出ON最多需要5秒鐘。
將溫控器組合在時序電路中使用時必須考慮到這一點。
( 2 ) 使用E5□N型， E5□K型， E5□J型中記載的自我調諧時， 溫控器和負載（加熱器等） 的電源請同時接通，
      或者先接通負載電源。如果接通溫控器的電源后再接通負載電源，將 無法實現正確的自我調諧和最合適的控制。
      在加熱后開始運行時，請在加熱完成后先關閉電源，將溫控器和負載的電源同時接通
      （也可以不重新接通溫控器的電源， 而是從STOP移動到RUN）。
( 3 ) 在收音機、電視、無線設備等附近使用時， 可能發生接收 不良。

溫控器 Q&A

Q1:
溫控器的溫度誤差很大。
這是為什么？
A1:
可能是以下原因。
·和測溫體的輸入類別不符。 （測溫體類別的設定）

·由于測溫體的導線和動力線在同一配管內， 受到動 力線的干擾。（通常顯示值飄動）
〈對策〉
另行布線。
或減少繞圈。


· 用銅線連接溫控器和熱電偶。
〈對策〉
直接連接熱電偶的導線或用符合熱電偶的補償導線 來連接。


·測溫體的測溫場所不合適。


·設定了錯誤的輸入修正值。

Q2:
請問在E5□Z發生超調或反沖， 這是為什么？
A2:
可能是以下原因
·比例帶域窄， P常數小。
·積分時間短， I常數小。
·微分時間長， D常數大。
·為ON/OFF控制。
·熱響應對于快速控制系統來說控制周期長。
·在加熱冷卻控制中把重疊區域誤設為不靈敏區域。
對象型號 ： E5CN、E5GN、E5EN、E5AN

Q3:
在E5 □N中沒有顯示在正確的測定值， 這是為什么？
還有為什么會顯示「S.Err」？
A3:
可能是以下原因。
·初始設定值的輸入類別設定錯誤。
·初始設定值的溫度單位設定錯誤。
·調整值的輸入修正值設定錯誤。
·數據的設定單位錯誤。
·測溫體的極性或連接端子錯誤。
·在E5□N中連接有不能使用的測溫體。
·測溫體斷線、短路或劣化。
·忘記連接測溫體。
·熱電偶和補償導線的類別錯誤。
·擬在熱電偶和E5 □N的端子之間， 連接有使用熱電 偶和補償導線以外金屬的設備。
·連接端子的螺絲松動， 接觸不良。
·熱電偶的導線或補償導線過長， 受到導線電阻的影 響。
·在鉑電阻和E5□N 端子間的3 根導線的電阻不一樣。
·受到來自E5□N外圍設備的干擾。
·由于測溫體的導線和動力線很近， 受到來自動力線 的感應干擾。
·由于安裝測溫體的位置遠離控制點， 使熱響應滯 后。
·E5□N使用的環境溫度超過額定值。
·在E5□N的外圍使用無線設備。
·外圍設備的散熱影響到熱電偶輸入型的端子臺溫 度。
·在熱電偶輸入型端子臺處受到風吹。
對象型號 ： E5CN、E5GN、E5EN、E5AN

Q4:
E5□N測定溫度上升超過控制溫度是為什么？
A4:
可能是以下原因。
·由控制輸出驅動的繼電器的接點被融化。
·SSR發生短路故障。
·PID常數不合適。
·限制操作量限位值。
·控制對象自身發熱。
對象機種 ： E5CN、E5GN、E5EN、E5AN

Q5:
在E5□N中發生振蕩這是為什么？
A5:
可能是以下原因。
·比例帶域窄， P常數小。
·積分時間短， I常數小。
·微分時間長， D常數大。
·為ON/OFF控制。
·熱響應對于快速控制系統來說控制周期長。
·在加熱冷卻控制中把重疊區域誤設為不靈敏區域。
·加熱器的熱容量超過控制對象的熱容量。
·受到周期性干擾的影響， 控制對象的熱容量發生變 化。
·AT 在執行中。
對象機種 ： E5CN、E5GN、E5EN、E5AN

發現并修理故障



■出錯代碼表

第1顯示	異常內容	處理
	輸出異常*	請確認輸入的誤布線,斷線,短路及輸入種類。
	存儲器異常	首先重新接通電源。 顯示內容沒有變化時需要進行修理。 如果變為正常時可能是受到干擾，請確認是否有干擾。
	顯示范圍超出*	不是出錯。即使在可控制范圍內，超過顯示范圍時會出現以下顯示。 ·-1999 (-199.9)小時 ·9999 (999.9)天時
	加熱器異常*	首先重新接通電源 顯示內容沒有變化時需要進行修理。 如果變為正常時可能是受到干擾，請確認是否有干擾。

動作確認方法

●使用熱電偶時 使輸入端子短路時顯示室溫。 ●使用測溫電阻體時 把電阻連接到輸入端子，確認溫顯示。 當為Pt(鉑電阻)時，100Ω為0C,140Ω顯示約為1000C。

*顯示只在[當前值]或[當前值/目標值]時顯示出錯。其他的狀態下不顯示出錯。
有關詳細情況請參見Industrial Web主頁上刊登的[經常出現的問題]。（http://www.fa.omron.co.jp/support）

分類	項目	特征波形
A	溫度不上升。
B	溫度超過設定值上升。
C	過調節或反沖。
	產生振蕩。
D	溫度誤差大。

A溫度不上升
1.確認溫控器的初始設定值。 ●為正動作的設定->為反動作。 （加熱控制）。	3.確認與加熱器、外圍設備的連接及動作。 ●加熱器發生斷線、劣化。
2.測溫體的安裝是否正確。	●輸出100%->●加熱器的加熱容量是否充足。 ●冷卻系統是否動作
	●外圍設備的防止加熱用設備在工作。 ->對策：使防止加熱溫度設定大于溫控器的設定溫度。

B溫度超過設定值上升
1.確認溫控器的輸出顯示和加熱器的動作是否相同。	2.確認溫控器的輸出和加熱器、外圍設備的連接條件。 ●輸出形態不一樣。
●控制輸出布線錯誤。	●SSR的動作不良。 ->對策：考慮漏電流的動作時請設置泄放電阻。
●控制輸出繼電器動作和溫控器的輸出（LED顯示）不一致。	3.有可以能過調節。請確認PID常數。請參見（486頁）

C過調節、反沖或振蕩。
1.控制方法是否合適。 ●選擇ON/OFF控制。->在P或PID控制中通常被保留。 (關于PID控制請參見483-484頁)	2.PID常數的值是否合適。 ●以默認值進行運行。 (出廠時的值)
●與溫度上升、下降的速度相比較控制周期長。 （關于控制周期請參見482見）
	●請確認PID常數。 （關于PID常數請參見486頁）

D溫度誤差大。
1.和測溫體的輸入類別是否相符？ (測溫體的類別設定)	3.用銅線連接溫控器和熱電偶。 ->對策:直接連接熱電偶的導線或用符合熱電偶的補償導線來連接。
2.由于測溫體的導線和動力線在同一配管內，受到動力線的干擾。 （通常顯示值飄動）	4.測溫體的測溫場所不合適。
對策:另行布線。或減少繞圈。
	5.是否設定了輸入修正值？

【必讀】版權免責聲明

1、本主題所有言論和內容純屬會員個人意見，與本論壇立場無關。2、本站對所發內容真實性、客觀性、可用性不做任何保證也不負任何責任，網友之間僅出于學習目的進行交流。3、對提供的數字內容不擁有任何權利，其版權歸原著者擁有。請勿將該數字內容進行商業交易、轉載等行為，該內容只為學習所提供，使用后發生的一切問題與本站無關。 4、本網站不保證本站提供的下載資源的準確性、安全性和完整性;同時本網站也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的損失或傷害。 5、本網站所有軟件和資料均為網友推薦收集整理而來，僅供學習用途使用，請務必下載后兩小時內刪除，禁止商用。6、如有侵犯你版權的，請及時聯系我們（電子郵箱1370723259@qq.com）指出，本站將立即改正。