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调功器有哪些类型的控制器,其工作原理是什么?

调功器 有三种基本类型的控制器:通断、比例和PID。根据要 控制的系统情况,操作人员可以使用一种或另一种来对 过程进行控制

调功器有哪些类型的控制器,其工作原理是什么?

有三种基本类型的控制器:通断、比例和PID。根据要 控制的系统情况,操作人员可以使用一种或另一种来对 过程进行控制。

1、通/断

通断式控制器是形式最简单的温度控制装置。该装置的 输出非通即断,没有中间状态。通断式控制器只有在温 度越过设定值时才切换输出。对于加热控制,当温度低 于设定值时输出接通,高于设定值时切断。

由于靠温度越过设定值改变输出状态,过程温度将持续 循环,在设定值上下来回波动。当这种循环快速发生 时,为防止损坏接触器和阀门,可给控制器操作加一个 通断差值或“滞后”。此差值要求温度超过设定值一定 的量,然后输出才会再次切断或接通。通断差值可防止 输出“振荡”(即,当温度非常快速地在设定值上下循 环时快速接合、频繁切换)。

通断式控制通常用在不需要精确控制的场合、无法处理 频繁接通和切断能源的系统中、因系统质量太大而温度 变化极慢的场合,或者用作温度报警。

用作报警的一种特殊类型通断控制装置为限制控制器。 这种控制器使用必须手动复位的锁定继电器,用于在达 到特定温度时关闭过程。

2、比例

比例控制设计用于消除伴随通断控制的循环。比例控制 器在温度接近设定值时降低供给加热器的平均功率。这 有放慢加热器加热的效果,以使其不会超过设定值,而 只是接近设定值并维持在一个稳定的温度。这种比例作 用可通过以短时间间隔接通和切断输出来实现。该“ 时间比例”用于改变“接通”时间和“切断”时间的比 例,从而控制温度。比例作用发生在设定温度附近的 一个“比例带”内。超出此比例带,控制器的作用方式 与通断控制器一样,输出为全通(比例带以下)或全断 (比例带以上)。但是,在比例带内,输出的接通和切 断与测量值和设定值之差成比例。在设定值(比例带的 中点)处,输出通断比为1:1,即接通时间和切断时间 相等。如果温度远离设定值,接通时间和切断时间与温 差成比例变化。如果温度低于设定值,输出接通时间较 长,如果温度过高,输出切断时间较长。

比例带通常以满量程的百分比或度表示。它也可以称为 增益,是比例带的倒数。请注意,在时间比例控制中, 加热器以最大功率工作,但循环接通和切断,因此平均 时间是变化的。在大多数装置中,循环时间和/或比例带 可以调节,从而使控制器可以更好地匹配特定的过程。

除机电和固态继电器输出外,比例控制器也可以提供比 例模拟输出,如4 ~ 20 mA或0 ~ 5 Vdc。在这些输出 中,变化的是实际输出电平,而不是通断时间,与继电 器输出控制器一样。

比例控制的优点之一是操作简单。它只需要操作人员在 首次启动时或在过程条件发生明显变化时进行很小的调 整(手动复位),以使温度达到设置值。

温度循环范围宽的系统也需要比例控制器。根据过程情 况和所需精度不同,可能需要简单的比例控制器或带 PID的控制器。

具有长时间滞后和较大的最大升温速度的过程(如热交 换器)需要较宽的比例带来消除振荡。宽比例带在负载 变化时会产生较大的偏移量。为消除这些偏移量,可使 用自动复位(积分)。微分(速率)作用可以用在有长 时间延迟的过程上,以在过程扰动后加快恢复。

选择控制器时还须考虑其它功能。包括自动整定或自整 定功能,具有这种功能的仪器将自动计算精确控制所需 的正确比例带、速率和复位值;串行通信功能,具有 这种功能的装置可以与主机“对话”,以进行数据存 储、分析和整定;报警功能,该功能可以为锁定(手动 复位)或非锁定(自动复位),设置在过程温度过高或 过低时或在观察到与设定值的偏差时触发;计时器/事件 指示器,可以标记持续时间,或一个事件的结束/开始 时间。此外,继电器或三端双向可控硅开关输出装置可 以与外部开关(如SSR固态继电器或磁接触器)一起使 用,以便开关高达75 A的大负载。

3、PID

第三种控制器提供比例与积分和微分控制,或称PID。 这种控制器在比例控制中结合了两个附加调整,可帮助 装置自动补偿系统中的变化。这两个调整(积分和微 分)用基于时间的单位表示,也分别用其倒数“复位” 和“速率”来称呼。

比例、积分和微分项必须使用“试误法”针对特定系统 专门调节或“整定”。它在三种控制器类型中提供最精 确、最稳定的控制,最适用于质量相对较小,对过程所 加能源的变化反应迅速的系统。在负载变化频繁系统 中,以及因为设定值、可供能源或要控制的质量频繁 变化而需要控制机自动补偿的系统中,建议使用这种 控制器。


来源:本站 时间:2020-01-09 09:00:36