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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),2014年3月12日星期三,溫度控制,#,溫度控制原理,2009-11-25,第二版,20 十一月 2024,2,溫度控制,培訓(xùn)目的,通過本次培訓(xùn)，使大家掌握溫度控制常用的元器件，以及溫度控制的基本原理，以及常見問題的解決方案。,教材概述,課時(shí)：,1.5,課時(shí),注意：請(qǐng)帶筆和筆記本，做好培訓(xùn)筆記；另請(qǐng)把手機(jī)關(guān)機(jī),或者設(shè)為振動(dòng)。,前言,下次培訓(xùn),試題講解與討論；,重點(diǎn)：主,觀,題的討論,預(yù)計(jì)培訓(xùn)時(shí)間：,2009-12-02,（下周星期三）,20 十一月 2024,3,溫度控制,目,錄,溫度控制常用的元器件,常見

2、溫度控制系統(tǒng)的組成與分析,PID,控制原理,常見溫度控制故障以及檢修方法,4,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,1,、溫度傳感器,A,）,熱電阻：如,PT-100,溫度是表征物體冷熱程度的物理量,它可以通過物體隨溫度變化的某些特性（如電阻、電壓變化等特性）來間接測量，金屬鉑,(Pt),的電阻值隨溫度變化而變化,并且具有很好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，利用鉑的此種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器。通常使用的鉑電阻溫度傳感器零度阻值為,100,，電阻變化率為,0.3851/,。鉑電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)（,-200,650,）最常用的一種溫

3、度檢測器。,5,20 十一月 2024,溫度控制,R=100+0.3851,*,t,電阻法,一、溫度控制常用的元器件,6,20 十一月 2024,溫度控制,小結(jié)：線性的溫度,/,電阻曲線，說明該傳感器的精度非常高，穩(wěn)定性好,一、溫度控制常用的元器件,引出導(dǎo)線規(guī)格：,兩線制,傳感器電阻變化值與連接導(dǎo)線電阻值共同構(gòu)成傳感器的輸出值，由于導(dǎo)線電阻帶來的附加誤差使實(shí)際測量值偏高，用于測量精度要求不高的場合，并且導(dǎo)線的長度不宜過長。,三線制,采用三線制會(huì)大大減小導(dǎo)線電阻帶來的附加誤差,7,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,常用保護(hù)管,備注：保護(hù)套管的材料以及厚度直接決定其,響應(yīng)

4、時(shí)間,8,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,B,）,.,熱電偶：,K,型熱電偶（鎳鉻,-,鎳硅）,原理：,如果兩種不同成分的均質(zhì)導(dǎo)體形成回路，直接測溫端叫測量端，接線端子端叫參比端，當(dāng)兩端存在溫差時(shí)，就會(huì)在回路中產(chǎn)生電流，那么兩端之間就會(huì)存在,Seebeck,熱電勢(shì)，即塞貝克效應(yīng)。熱電勢(shì)的大小只與熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān)，與熱電偶導(dǎo)體的長度、直徑無關(guān),9,20 十一月 2024,溫度控制,E,t,=c,（,t-t,0,）,電壓,法,（,mV,檔）,一、溫度控制常用的元器件,特點(diǎn)：,熱電偶具有構(gòu)造簡單、適用溫度范圍廣、使用方便、承受熱、機(jī)械沖擊能力強(qiáng)以及響應(yīng)速度快

5、等特點(diǎn)，常用于高溫區(qū)域、振動(dòng)沖擊大等惡劣環(huán)境以及適合于微小結(jié)構(gòu)測溫場合；但其信號(hào)輸出靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號(hào)和前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。,10,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,11,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,3.,溫度傳感器選型,確,定溫度傳感器類,型,實(shí),際使用溫度范,圍,精度,尺寸,安裝固定方式,溫度傳感,器的使用環(huán)境,注意：如,無特別約定，所有鉑電阻溫度傳感器的頭,部,5mm,長度為溫度測量端。,20 十一月 2024,12,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,2.,固態(tài)繼電器（,SSR

6、,）,SSR,是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)元件，他利用電子元器件的電、磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應(yīng)管，單向可控硅和雙向可控硅等器件的開關(guān)特性，來達(dá)到無觸點(diǎn)，無火花地接通和斷開被控電路。,一,般普通型,SSR,可按電流值的,2/3,選,用。,13,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,結(jié)構(gòu)：,三部分組成,:,輸入電路,，,隔離,(,耦合,),和,輸出電路,優(yōu)點(diǎn)：,（,1,）高壽命，高可靠,:SSR,沒有機(jī)械零部件，由固體器件完成觸點(diǎn)功能，由于沒有運(yùn)動(dòng)的零部件，因此在高沖擊，振動(dòng)的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特

7、性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長，可靠性高。,（,2,）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好,:,固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動(dòng)功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動(dòng)器。,（,3,）快速轉(zhuǎn)換,:,固態(tài)繼電器因?yàn)椴捎霉腆w器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微秒。,（,4,）電磁干擾小,:,固態(tài)繼電器沒有輸入,線圈,，沒有觸點(diǎn)燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個(gè)零電壓開關(guān)，在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。,14,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,缺點(diǎn)：,（,1,）由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和

8、發(fā)熱量也大。,（,2,）固態(tài)繼電器對(duì)過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器（,可按額定工作電流的,1.2,倍選擇,）或,RC,阻尼電路對(duì)其進(jìn)行過載保護(hù)。固態(tài)繼電器的負(fù)載與環(huán)境溫度明顯有關(guān)，溫度升高，負(fù)載能力將迅速下降。,15,散熱底座,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,3.,加熱管：,電阻式、紅外加熱板,電阻式加熱管：,16,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,紅外加熱板：,主體為金屬板，其中在沿主體平面方向設(shè)有多個(gè)電熱管安裝孔，各電熱管安裝孔按要求間隔設(shè)置；在電熱管安裝孔內(nèi)設(shè)有電熱管；在主體上表面設(shè)有納米紅外材料層,典型有志圣隧道爐,17,20

9、 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,當(dāng),18,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,3.,溫度控制器,A,）,OMRON E5CZ-Q2/R2,19,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,20,20 十一月 2024,溫度控制,電源,報(bào)警信號(hào)輸出：兩組常開觸點(diǎn)，不帶電源,輸出信號(hào)：電壓源信號(hào),輸出信號(hào)：無源繼電器觸點(diǎn),輸入信號(hào)：分別為類比信號(hào)、,熱電,阻、熱電偶,21,20 十一月 2024,溫度控制,報(bào)警類型：,22,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,B,）,RKC REX-P96,：帶多段程序控制功能

10、,23,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,4.,超溫保護(hù),原理性能：是當(dāng)被控制對(duì)象的溫度發(fā)生變化時(shí)，使溫控器感溫部內(nèi)的工質(zhì)產(chǎn)生相應(yīng)的熱脹冷縮的物理現(xiàn)象（工質(zhì)體積變化），與感溫部連通一起的膜盒產(chǎn)生膨脹或收縮。通過杠桿原理，帶動(dòng)開關(guān)通斷動(dòng)作，達(dá)到恒溫目的。液脹式溫控器具有控溫準(zhǔn)確，穩(wěn)定可靠，開停溫差小，控溫調(diào)節(jié)范圍大，過載電流大等性能特點(diǎn)。,24,20 十一月 2024,溫度控制,一、溫度控制常用的元器件,技術(shù)參數(shù)：,1,、電氣性能：,16(3)A-250V,10(1.8)A-400V,2,、斷開溫度：溫度設(shè)計(jì)范圍,(-35,+320),，根據(jù)具體型號(hào)而定,3,、產(chǎn)品壽命

11、：,10,萬次,4,、電氣強(qiáng)度：,AC2000V/1min,5,、常態(tài)絕緣電阻：,100M,6,、接觸電阻：,50m,7,、潮態(tài)絕緣電阻：,10M,8,、溫度響應(yīng)速率：,1.0/min,9,、最小電流：,200mA,注意：,安裝時(shí)不可將感溫管壓變形，毛細(xì)管折彎半徑不能小于,5mm,25,20 十一月 2024,溫度控制,中間休息,20 十一月 2024,26,溫度控制,二、常見溫度控制系統(tǒng)的組成以及分析,1,、水槽加熱：,溫度、水位,A,）電路圖,27,20 十一月 2024,溫度控制,二、常見溫度控制系統(tǒng)的組成以及分析,1,、水槽加熱：,溫度、水位,A,）實(shí)物接線圖,28,AC220V,火線

12、,AC220V,零線,AC220V,AC220V,啟動(dòng),超溫,20 十一月 2024,溫度控制,C.,水槽加熱系統(tǒng)分析,溫度均勻性：循環(huán)水泵功率,影響溫度精確性的干擾：傳感器的響應(yīng)速度、循環(huán)、產(chǎn)品的溫度、其它槽液的帶入等,超溫抑制：超溫保護(hù)、冷卻水,29,20 十一月 2024,溫度控制,2.,烤箱,A.,烤箱結(jié)構(gòu),30,返回,20 十一月 2024,溫度控制,B.,烤箱加熱系統(tǒng)分析,溫度均勻性：循環(huán)風(fēng)機(jī)功率、風(fēng)口的開度,影響溫度精確性的干擾：傳感器的響應(yīng)速度、循環(huán)、產(chǎn)品的溫度、烤箱的密封性等,超溫抑制：超溫保護(hù),降溫速度：壓縮氣、排風(fēng)速度以及排風(fēng)量、新風(fēng)口,31,20 十一月 2024,溫度

13、控制,三、,PID,控制原理,1.,溫度控制的基本結(jié)構(gòu),32,20 十一月 2024,溫度控制,三、,PID,控制原理,2.,溫度控制,向溫度控制器輸入設(shè)定值使其動(dòng)作，但在有些控制對(duì)象的特性下可能無法立刻讓溫度穩(wěn)定下來。一般來說要加快響應(yīng)速度，就會(huì)產(chǎn)生溫度超出的過調(diào)節(jié)和溫度振蕩，如果要消除這些現(xiàn)象就只能延遲響應(yīng)速度。但是在有些用途下，例如（,1,）那樣雖然發(fā)生了過調(diào)節(jié)仍要求盡快恢復(fù)穩(wěn)定控制，或者如圖（,3,）那樣就算費(fèi)些時(shí)間仍希望抑制過調(diào)節(jié)的情況也存在。也就是說對(duì)溫度控制的評(píng)價(jià)隨用途、目的的不同而不同。一把認(rèn)為圖（,2,）適當(dāng)?shù)目刂撇ㄐ巍?33,振蕩的響應(yīng)（幾次重復(fù)超調(diào)之后才穩(wěn)定下來）,合適的

14、響應(yīng),難以到達(dá)變更后的設(shè)定值的響應(yīng)（緩慢）,20 十一月 2024,溫度控制,三、,PID,控制原理,3.ON/OFF,控制,當(dāng)前溫度如果低于設(shè)定值，將輸出,ON,，向加熱器通電，如果高于設(shè)定值，將輸出,OFF,后切斷加熱器。像這樣以設(shè)定值為標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)進(jìn)行,ON/OFF,操作，將溫度保持在固定水平的控制方式，操作量只有,0%,和,100%,兩種,34,20 十一月 2024,溫度控制,三、,PID,控制原理,4.PID,控制,A.P,動(dòng)作：,輸出與輸入成比例的輸出的一種控制動(dòng)作。對(duì)于設(shè)定值具有一個(gè)比例帶，其中操作量（控制輸出量）與偏差成比例的的動(dòng)作就稱為比例動(dòng)作。一般當(dāng)前溫度低于比例帶時(shí)操作量就

15、是,100%,，在比例帶內(nèi)時(shí)操作量與偏差成比例逐漸縮小，設(shè)定溫度與當(dāng)前溫度一致后操作量為,50%,。與,ON/OFF,動(dòng)作相比這種控制的振蕩較小且比較平滑。,35,如果在溫度范圍,0-400,的溫控器中，將比例帶設(shè)定為,5%,，其范圍通過溫度換算為,20,。此時(shí)，若設(shè)定溫度為,100,，就會(huì)產(chǎn)生,90,以下輸出完全為,ON,，超過,110,則為,OFF,時(shí)間段，而,100,下,ON/OFF,的時(shí)間相同,20 十一月 2024,溫度控制,三、,PID,控制原理,B.I,動(dòng)作：,輸出與輸入的時(shí)間積分值成比例的輸出的一種控制動(dòng)作。在比例動(dòng)作中會(huì)產(chǎn)生偏移，因此在比例動(dòng)作中配合使用積分動(dòng)作，隨著時(shí)間推移

16、，便宜會(huì)逐漸消失，控制溫度就會(huì)與設(shè)定溫度一致,36,20 十一月 2024,溫度控制,三、,PID,控制原理,C.D,動(dòng)作：,輸出與輸入的時(shí)間微分值成比例的輸出的一種控制動(dòng)作。比例動(dòng)作和微分動(dòng)作是對(duì)于控制結(jié)果的一種修正，因此對(duì)于劇烈的變化，相應(yīng)必定會(huì)變慢。微分動(dòng)作就是對(duì)這種現(xiàn)象的一種補(bǔ)救措施。通過添加與溫度變化的斜率成比例的操作量來進(jìn)行修正動(dòng)作。對(duì)于劇烈的干擾給予較大的操作量，盡早的回復(fù)原先的控制狀態(tài)的一種動(dòng)作。,37,20 十一月 2024,溫度控制,三、,PID,控制原理,4.PID,控制,P:,無振蕩平滑控制,I:,自動(dòng)修正偏移,D:,加快對(duì)于噪聲的響應(yīng)（對(duì)干擾的抑制速度）,38,20 十一月 2024,溫度控制,三、,PID,控制原理,討論：,實(shí)測溫度與顯示溫度的偏差,實(shí)測溫度與設(shè)定溫度的偏差 區(qū)別？,設(shè)定溫度與控制溫度的偏差,39,20 十一月 2024,溫度控制,四、常見溫度控制故障以及檢修方法,(,討論,),故障,1,：溫度均勻性差,（主要是烤箱）,故障,2,：溫度達(dá)不到設(shè)定值,故障,3,：經(jīng)常性超溫,故障,4,：顯示溫度與實(shí)際溫度存在偏差,故障,5,：不加熱,請(qǐng)大家討論