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　　亚美体育APP下载地址温度控制的基本概念温度控制的基本概念PDF溫度控制的基本概念溫度控制的基本概念 ON ／OFF 動作 I 動作 D 動作 如圖所示，現在溫度比設定值低時，輸出會切 和輸入之時間積分值成比例之輸出控制。 以和輸入之時間微分值成比例的大小來執行輸 至 ON ，使加熱器導通。比設定值高時，輸出 比例動作會發生offset （偏差）。 出的控制動作。因為比例動作或積分動作是針 會切至OFF ，關閉加熱器。如上所述，以設定 因此，將積分動作與比例動作搭配使用，隨著 對控制結果執行修正動作，對急劇之溫度變化 值為界，重覆 、 ，使溫度保持一定的 時間經過，offset 會消失，控制溫度也會和設 的應答會較慢。微分動作可以彌補這個缺點。 ON OFF 控制方式，就稱為 ／ 動作。此外，因 定值一致。 追加和溫度變化斜度成比例之操作量，執行修 ON OFF 為操作量以設定值為界，並以0% 及 100% 的 正動作。對激烈的外亂可以提供較大的操作 兩個值動作，所以又稱為 位置動作。 量，使其儘快回到原來之控制狀態模式。 2 Offset 會消失 設定值 Offset 比例＋積分動作 比例＋微分動作 （ ） PI 只有比例動作 設定值 加熱器 外亂 時間 只有比例動作 操 作 P 動作 量 輸出和輸入成比例之輸出大小的控制動作。 設定較短的積分時間 操 時間 對設定值有一個比例帶，其中，使操作量（控 作 制輸出量）和偏差成比例的動作，就稱為比例 設定較長的積分時間 量 設定較長的微分時間 動作。 設定較短的微分時間 一般而言，當比例帶低時，操作量為 100% ， 時間 進入比例帶時，操作量會和偏差成比例而逐漸 設定較短的積分時間 降低，設定值和現在溫度一致（無偏差）時， 操作量變成50% 。 設定值 時間 換言之，和 ／ 動作比較的話，振盪較 ON OFF 小，且有更順暢的控制。 設定較長的微分時間 操 設定較長的積分時間 作 設定值 量 時間 設定較短的微分時間 時間 設定值 溫度 比例帶 （例）溫度範圍～ ℃的溫調器，比例帶為 ， 0 400 5% 其幅度換算成溫度時為 ℃。此時，設定值 PID 控制 20 若為 ℃，低於 ℃輸出會完全 ，超過 100 90 ON PID 控制是組合比例動作、積分動作、微分動作的控 ℃時，會出現 的期間，在 ℃時 90 OFF 100 ON 制。比例動作可以縮短溫昇時間，積分動作則可以修正 和 的時間會相同（ ）。 OFF 50% offset 偏差值，微分動作可以縮短外亂的回應。 設定較小的比例帶 操 作 量 設定較大的比例帶 O 溫 度 設定值 控 設定較小的比例帶 制 的 設定值 基 offset 本 設定較大的比例帶 概 念 時間 1087 溫度控制的基本概念 2 自由度PID 控制 ˙ 自由度 控制 到目前為止的PID 控制方式是以同一的調節部 ˙ 控制 2 PID PID 來控制對目標值的應答和對外亂的應答。所 以，調節部的 參數設定上， 重視外亂應 PID (1) 答（一般而言， 、較小而 較大的設定）， P I D 則目標值應答會振盪（會發生溫度過高），相 反的， 重視目標值應答（一般而言， 較 (2) P 大、 也較大的設定），外亂應答會變慢，會 I 出現無法同時滿足兩應答性的缺點。導入 自 目標值應答 外亂應答 2 由度 PID 控制方式的目的，就是要消除此缺 外亂應答優，則目標值應答劣。 點，除了保有 的優點外， 同時可以有良 可同時兼顧外亂應答及目標值應答 PID (3) 好的目標值應的及外亂應答。 目標值應答優，外亂應答劣。 2 自由度PID ＋FUZZY 控制 2-PID 在 自由度 控制附加 控制，可以 2 PID FUZZY 有更好的外亂應答。通常以 自由度 控制 設定值 2 PID 來動作，在外亂進入時，再增加 FUZZY 控 制，而以 自由度 ＋ 控制來動作。 外亂 2 PID FUZZY 2-PID+FUZZY 本公司的 FUZZY 控制是以設定值和現在溫度 間的偏差、及該偏差的變化率為基本，先讀取 溫度的變化再進行操作量的微妙調整。 輸出更多 減少輸出，消除溫度過高 以偏差及偏差變化率為基本的控制 目標值應答 外亂應答 2 自由度PID 控制 2 自由度PID ＋FUZZY 控制 控制之相關用語的說明 ˙調節感度 ˙offset ˙振盪及溫度過高 ON ／ OFF 控制會依設定值來執行 ON 、 比例動作時，即使依照控制對象的熱容 ON ／OFF 動作時，經常可以看到如圖示 OFF ，少許的溫度變化，會使輸出產生頻繁 量及加熱器容量而達到安定狀態，也會 的波形。如圖所示，動作開始後，達到 的切換動作變化。會縮短輸出繼電器的壽 和設定值有一定的誤差。此誤差就稱為 設定值並超過的現象就稱為溫度過高 命，對連接的裝置也會產生不良影響。為了 。此 也有可能發生在設定值的 （ ），而在設定值上下振動的現 O offset offset overshoot 防止發生上述情形，在 、 動作設置 上方。 象就稱為振盪（Hunting ）。此現象愈小 ON OFF 溫 間隙。此動作間隙就稱為調節感度。 就是愈好的控制。 度 控 制 設 定 的 控 D ：調節感度 值 比例帶 OFFEST ON ／OFF 動作的振盪及溫度過熱 基 制 輸 溫度過熱 出 本 設定 溫度 概 念 振盪 溫度 （例）溫度範圍 ～ ℃的溫調器，調節 0 400 感度為 時 ℃。設定值為 ℃， 0.2% D=0.8 100 在 ℃時會 ，在 ℃時會 。 100 OFF 99.2 ON 1088 溫度控制的基本概念 ˙控制周期及分割比的比例 ˙ARW 機能 自動調諧 動作以 動作等使用繼電器、 來輸出操 為 的簡稱。 執行溫度控制的PID 參數，會因控制對象的特 P SSR ARW ANTI-RESET WIDE AMP 作量時，會依照預先設定的時間周期，執行 一般而言，開始溫度控制動作時，會有較大 性而有不同的數值及組合。不斷有人提出各種 一定時間的 ON ，其餘時間則重複執行OFF 的偏差（現在值和設定值的差）。PID 動作 從實際控制之溫度波形來導出 PID 參數的方 的動作。這腫預先設定的時間周期就稱為控 中的 動作，在達到設定值之前會重複執行 法。而導出適合各種控制對象之PID 參數的方 I 制周期，這種動作方法就稱為分割比例動作 積分動作。結果，積分量過大而發生溫度過 法，就稱為自動調諧，步階應答法、限界感 （時間比例式控制動作）。 高。為了防止這種現象，對積分動作之輸出 法、及極限循環法為代表。 溫度 比例帶 實際溫度 上昇部份設置限制值。這種機能就稱為 ˙步階應答法 ARW 機能，一般而言，會除去現在溫度到 以最常使用的值做為設定值。以步階狀輸出 設定值 達比例帶前的積分量，並繼續執行控制。 操作量，計測溫度斜度（ ）及浪費時間 100% R 溫度 （），再以 及 值來計算 參數。 L R L PID ( 或偏差) 過剩積分量導致 隨著溫度的升高 ON 的時間會縮短 溫度過高 比例帶 設定值 設 定 值 T ：控制周期 偏差 ON TON ： 時間 T ON 操作量= ×100(%) TOFF ： 時間 TON+TOFF OFF （例）控制周期為 秒，操作量為 時， 10 80% 時間 輸出的 ON 時間及 OFF 時間如下所示。 積分值 時間 ON ： （秒） T 8 OFF ： （秒） T 2 ˙微分時間 無ARW 時的積分初期值 如圖所示，對斜狀（RAMP ）偏差，微分之 ˙限界感度法 在開始時點（ 點）即開始比例動作。逐漸 操作量達到和比例動作相同之操作量的時 有 ARW 時的積 A 間，就稱為微分時間。所以，微分時間愈 分初期值 縮小比例帶的寬度，使其發生溫度振盪。 長，就表示微分動作的訂正就愈強。 以此時的比例帶值及變動周期（ ）來計算 T ˙積分時間 PID 參數。 PD 動作及微分時間周期偏差 如圖所示，針對 STEP 偏差，積分之操作量 偏 達到和比例動作相同之操作量為止的時間， 設 定 差 就稱為積分時間。所以，積分時間愈短，積 值 分動作愈強。然而，積分時間太短時，修正 PD 動作 動作會太大，而產生振盪的現象。 ( 設定較短的微分時間) PI 動作及積分時間 PD 動作 ( 設定較長的微分時間) PI 動作 偏 ( 設定較短的積分時間) 縣界感度法 差 時間 動作 ˙極限循環法 操 動作 作 PI 動作 在開始時點（ 點）即開始 ／ 動 A ON OFF 量 ( 設定較長的積分時間) 作。以因而發生的振盪周期（ ）及振幅 T 動作 （ ）值來計算 參數。 D PID TD ：微分時間 ( 設定較短的微分時間) 操 P 動作 作 振幅 量 ( 設定較長的微分時間) 積分時間 設 ( 設定較短的積分時間) 定 值 ( 設定較長的積分時間) 震盪的週期 O 時間 溫 度 控 制 的 基 本 概 念 1089 溫度控制的基本概念 ˙ 參數的重新調整 PID 自我調諧 以自動調諧方式計算的PID 參數，比傳統手動設定之PID 值，來得精確且容易！然而，測量得 配備於 （ □ ）上。會依據溫 THERMAIC S E5 S 到的PID 參數可能無法完全精準！此時，請參考下列實例來重新調整PID 。 度變化傾向，計算適當的比例帶，自動變更比 變更 （比例帶）時的應答 例帶。 P 較大時 會緩慢上升，整定時間較長，但比較不會 有溫度超溫的現象。 設定值 時間 ST 中 會出現溫度過高的現象，也會發生振盪， 較小時 但會比較快達到設定值。 變更 （積分時間）時的應答 I 到達設定值的時間會較長。整定時間較 最佳調諧（FINE TUNING ） 較大時 長，但振盪、溫度過高、溫度過低現象都 配備於ES100 數位調節計上。調諧是微妙而麻 較小。 煩的作業。最佳調諧機能是針對溫度過高、溫 度過低、振盪、反應性等來設定要求程度，再 利用FUZZY 邏輯來修正PID 參數。 會出現溫度過高、溫度過低的現象。會發 較小時 生振盪。但比較快達到設定值。 F.T. 要求程度的設定 溫度過高 變更 （微分時間）時的應答 D 較大時 溫度過高、溫度過低的整定時間較短。但 本身會產生小幅度的振盪。 溫度過高、溫度過低現象會變大，要花較 速應性 振盪 較小時 多的時間才會達到設定值。 FUZZY 自我調諧（SELF TUNING ） 要進行適當的溫度控制，就必須配合控制對象 傳統溫調使用的自動調諧 的特性來決定PID 參數。傳統的溫控器會配備 自動調諧（ ）…自動計算適合控制對 AT 自動調諧機能來計算PID 參數。此時，開始進 象之PID 參數的機能。 行自動調諧的指示必須顯示在溫控器上，另 特徵： 出現「 」指示時，執行調 (1) AT 外，也會發生類似極限循環法的溫度混亂。 諧。 為了執行調諧，會輸出 (2) LIMIT FUZZY 自我調諧由溫控器本身來決定何時開 CYCLE 信號使溫度產生振動。 始調諧，同時在控制中，可以在不會發生溫度 混亂的情形下進行調諧。換言之，就是會配合 目標值 控制對象的特性來調整PID 參數，而隨時保持 產生振動 計算 O 適當的控制。 執行AT PID GAIN FUZZY 自我調諧以三種模式來運作 下令執行AT 溫 1. 以設定值來執行變更時的調諧，並計算 PID 度 參數。 控 2. 溫度受到外亂影響時，會將PID 參數修正至 自我調諧 自我調諧（ ）…自動計算適合控制對 制 既定範圍內。 ST 的 3. 發生振盪時，會修正PID 參數來消除振盪。 象之PID 參數的機能。 特徵： 溫調器自己判斷何時執行調 (1) 諧。 不會送出弄亂溫度的信號亚美体育官方app下载。 基 (2) 本 目標值 概 已計算 性能OK ！ 性能 ！ OK 念 PID GAIN 執行AT 1090 溫度控制的基本概念 輸出控制 繼電器(Relay) 輸出 繼電器屬有點之輸出適合在開閉頻度少的控制方式 ON ／OFF 輸出型 SSR 輸出 固態電驛（半導體）屬無點輸出（ 以下） 1A 電壓（ ， ， ）之 ／ 脈衝輸出，使用在與外部容量大的 輸出控制 電壓輸出 DC 5 12 24V ON OFF SSR 連接。 電流（ ～ ， ～ ）連續輸出，由電力調整器、電動閥驅 DC 4 200mA 0 20mA 電流輸出 動，適合精密控制 線性輸出型 電壓（ ～ ， ～ ）連續輸出，由和壓力關連的操作器驅動，適合精 電壓輸出 DC 0 5 0 10V 密控制。 ˙溫度調節器與SSR 的連接例 電子溫度調節器 SSR 負載 電壓輸出端子 加熱器 (SSR 驅動用) 負載電源 直結連結 型 單相 、 電壓輸出溫調器 SSR 並列連接 G3PB ( ) DC12V 40mA 可能台數 AC240V 15A, 25A, 35A, 45A 5 台 □ 型 除 型外 E5 K ( E5CK ) 輸入的額定電壓 □ 型 除 型外 3 台 DC12~24V E5 X ( E5CX ) E5AN 型/E5EN 型 ES100 型系列 加熱器一體型，體積最薄小 型 三相 G3PB ( ) AC240/400V 15A, 25A, 35A, 45A 4 台 DC12~24V 2 台 加熱器一體型，三相整合控制 G3PA 型 AC240V 10A, 20A, 40A, 60A AC400V 20A, 30A 5 台 DC5~24V 、 電壓輸出溫調器 DC12V 20mA 3 台 加熱器一體型，體積最薄小 G3NA 型 O AC240V 5A, 10A, 20A, 40A AC480V 10A, 20A, 40A 溫 5 台 度 DC5~24V 3 台 控 ＊AC480V 螺絲端子的標準型 制 型為 台 4 G3NE 型 的 AC240V 5A, 10A, 20A 基 本 2 台 DC12V 概 1 台 念 Tub 端子的小型低成本型 G3NH 型 AC440V 75A, 150A 8 台 DC5~24V 4 台 高能量加熱器控制用 1091 溫度控制的基本概念 警報相關的用語說明 ˙警報動作 ˙附待機順序的警報 ˙附LATCH 的警報 溫度將現在溫度與預先決定的值（警 在溫度控制開始時，溫度有可能一開始就在 （對象種類： □ ／ ） E5 W-2(H) -7(H) 報設定值）進行比較，依照指定的動作方法 警報動作的指定範圍內。所以，有可能立即 溫度在警報範圍外時，不會發出警報。為了 （動作模式）來執行信號的輸出及顯示。 發出警報。為了避免這種情況，可以指定附 避免這種情形，故一旦進入警報範圍內，且 ˙偏差警報 待機順序機能。溫度在打開電源時、或是開 發出警報時，會持續發出警報直到電源切 為警報設定值的指定方法，以溫度的 始控制後，確認是否在警報範圍外，換言 掉。 設定值為中心，再以從該值的偏差值做為警 之，就是確認是否為不會輸出警報的溫度， 報設定值。 然後在進入警報範圍時再發出警報。 上限警報值 設定實例 附待機順序之上下限設定時的警報輸出實例 假設警報動作溫度為 ℃ 溫度設定值 110 溫度上升時 上限警報值 溫度設定值 警報輸出 下限警報值 警報設定值設定為 ℃ 警報輸出 10 測溫體相關的用語說明 絕對值警報 ˙冷接點補償回路 警報設定值的指定方法，和溫度的設 溫度下降時 只會產生相當於溫接點及冷接點間的溫度差 定值無關，以執行警報動作的溫度作為警報 部份之熱電對的熱起電力。 設定值。 所以，冷接點的溫度變動時，即使溫接點的 設定實例 上限警報值 溫度相同，測溫資料也會變動。因此，將其 假設警報動作溫度為 ℃ 110 溫度設定值 他的溫度感應器檢測冷接點（連接於熱電對 的端子）的溫度，進行電氣補償，使冷接點 下限警報值 隨時保持在 ℃。稱為冷接點補償。 0 警報輸出 端子部 測量點 ˙加熱器斷線警報（只可使用於單相） 溫調器 警報設定值設定為 ℃ 為了使控制對象的溫度上昇而使用各種加熱 110 器。以溫度檢測加熱器的斷線等電力 供應中斷，並輸出警報。 冷接點補償回路 以電流檢測器（ ）來檢測流至加熱器的 CT ˙比例警報 熱起電力 T 為 T （ ）。 （對象機種： □ 型、 □ 型 電流 V V =K 350-20 E5 X E5 F 但、 □ ／ ／ ／ 周圍( 端子部) 溫度為 時 E5 X-P -V -D - 20 電 BA 型、E5EX-A 型除外） 流 斷線 VT=K(350-20)+K × 20=K × 350 值 是執行簡易加熱冷卻動作的機能。以溫度控 斷線 警報值 ↑ ↑ 制器的控制輸出來進行加熱，以警報輸出做 熱電對的熱起電力 冷接點補償迴路發生 為冷卻用的控制輸出。警報值為 0% 輸出 的熱起電力 量，比例上限值為 100% ，其間以線性來變 化輸出量。 加熱器電流波形（ 波形） CT O 溫 度 電流檢測器 連接至溫控器 的配線無極性 (CT) 控 線性變化 制 的 控制輸出 基 加熱器 本 操作器 概 念 1092 溫度控制的基本概念 ˙補償導線 ˙熱電對 ˙位置比例控制 在實際的應用上，測量點及溫控器距離甚 將性質不同的 種金屬線兩端連接在一起， 又稱為 ／ 輔助型。在溫度控制上使 2 ON OFF 遠。因為熱電對的素線很貴，所以採用補償 就稱為熱電對( 素線) ，此 接點保持在不同 用控制馬達、或附有 Modutrol motor （英杜 2 導線。補償導線必須符合熱電對的特性才能 溫度時，該迴路上就會產生微小mV 電壓。 特羅爾電動機）的閥門時，以電位計讀取閥 進行正確的溫度測量。 此電壓稱為熱起電力，此熱起電力的大小會 門 的開度，輸出 打開（OPEN ）關閉 隨著 種金屬線材質而產生差異。使用此電 （ ）的信號，以傳送操作量來控 2 CLOSE 中繼端子 補償導線端子 壓作為溫控器輸入信號的感應器，就稱之為 制。溫度會輸出 、 的 個信 open close 2 熱電對。 號。 ˙溫接點、冷接點 溫控器 熱電對的 個接點當中，測溫接點側稱為溫 2 接點，另一個接點（連接溫控器的那一側） 則稱為冷接點。 金屬A 打開 熱電對造的 補償導線造成 冷接點補償迴路 位置比例 熱起電力 的熱起電力 造成的熱起電力 溫控器 控制對象 溫接點 冷( 基準) 接點 使用補償導線的實例 關閉 ˙ 導線式 3 金屬B 電位計 測溫阻抗體，為了降低導線延長時的導線 讀取控制閥門之開度 阻抗影響，在阻抗素子的一端連接 條導 2 線，而在另一端連接 條導線。本公司之 輸出的相關用語說明 1 ˙傳送輸出 Pt 型溫控器全部採用這種方法。 ˙逆動作 有些溫度會擁有和控制動作且完全 相對於溫度比設定值低（負偏差），增加 無關而完全獨立的電流輸出。在溫度控制 操作量的動作。 器可以測量的溫度範圍內，將現在溫度的 值或設定值變換成 ～ 並以線性方式 4 20mA 白金測溫阻抗體 溫控器 輸出。將此輸出信號輸入記錄器，記錄控 制結果。另外，E5AX-AF 型若設定

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