Überlegungen zu Temperaturregler-Ionen
Steuerbarkeit der Elektroheizung
Die Grundfunktion des Reglers besteht darin, die tatsächliche Temperatur mit dem Sollwert zu vergleichen und einen Ausgang zu erzeugen, der den Sollwert beibehält.
Der Controller ist Teil des gesamten Steuerungssystems und bei der Auswahl eines geeigneten Controllers sollte das Gesamtsystem analysiert werden. Folgendes sollte bei der Auswahl eines Controllers berücksichtigt werden:
1. Art des Eingangssensors (Thermoelement, RTD, Kassette und Temperaturbereich)
2. Sensoranordnung
3. Erforderlicher Regelalgorithmus (Ein/Aus, Proportional, PID, Auto-Tuning-PID)
4. Art der erforderlichen Ausgangshardware (elektromechanisches Relais, SSR, analoges Ausgangssignal)
5. Zusätzliche Ausgänge oder Systemanforderungen (erforderliche Temperatur- und/oder Sollwertanzeigen, Kühlausgänge, Alarme, Grenzwerte, Computerkommunikation usw.)
Eingabetyp
Die Art des Eingangssensors hängt vom gewünschten Temperaturbereich, der gewünschten Messauflösung und -genauigkeit sowie davon ab, wie und wo der Sensor montiert wird.
Sensoranordnung
Für eine gute Kontrolle ist die richtige Platzierung des Sensorelements im Verhältnis zur Arbeitsposition und Wärmequelle von größter Bedeutung. Wenn die drei nahe beieinander angeordnet werden können, ist es einfacher, eine hohe Genauigkeit zu erreichen und sogar die Grenzgenauigkeit des Controllers zu erreichen. Wenn die Wärmequelle jedoch weiter vom Arbeitsplatz entfernt ist, kann die Positionierung des Sensorelements an einer anderen Stelle zwischen der Heizung und dem Arbeitsplatz einen großen Unterschied in der erreichten Genauigkeit bewirken.
Bevor Sie den Standort des Sensorelements auswählen, stellen Sie fest, ob der Wärmebedarf im Wesentlichen konstant ist oder sich ändert. Wenn der Wärmebedarf relativ konstant ist, werden durch die Platzierung des Sensorelements in der Nähe der Wärmequelle die Temperaturschwankungen am Arbeitsplatz auf ein Minimum reduziert.
Und wenn sich der Wärmebedarf ändert, können Änderungen des Wärmebedarfs durch die Platzierung des Sensorelements in der Nähe des Arbeitsplatzes schneller erkannt werden. Aufgrund der erhöhten thermischen Hysterese zwischen der Heizung und dem Sensorelement treten jedoch größere Über- und Unterschwingungen auf, was zu einer größeren Streuung zwischen der maximalen und der minimalen Temperatur führt. Diese Streuung kann durch die Wahl eines PID-Reglers reduziert werden.
Steueralgorithmus (Modus)
Die Methode, mit der der Controller versucht, die Systemtemperatur wieder auf das gewünschte Niveau zu bringen. Die beiden gebräuchlichsten Methoden sind die binäre (Ein-Aus-)Steuerung und die proportionale (Drossel-)Steuerung.
Ein-Aus-Steuerung
Die Ein-Aus-Steuerung verfügt über den einfachsten Steuerungsmodus. Es verfügt über eine Totzone (Differenz), die als Prozentsatz der Eingangsspanne ausgedrückt wird. Der Sollwert liegt normalerweise in der Mitte der Totzone. Wenn also der Eingang 0 bis 1000 °F beträgt, die Totzone 1 % beträgt und der Sollwert 500 °F beträgt, bleibt der Ausgang voll eingeschaltet, wenn die Temperatur 495 °F oder weniger beträgt, bis die Temperatur 505 °F erreicht Der Ausgang wird vollständig ausgeschaltet. Es bleibt vollständig ausgeschaltet, bis die Temperatur auf 495 °F sinkt.
Wenn die Reaktionsgeschwindigkeit des Prozesses schnell ist, erfolgt der Wechsel zwischen 495 °F und 505 °F schnell. Je schneller die Reaktionsgeschwindigkeit des Prozesses ist, desto größer ist das Ausmaß an Über- und Unterschwingern und desto schneller schaltet das Schütz, wenn es als letztes Steuerelement verwendet wird.
Die Ein-Aus-Steuerung wird typischerweise dort eingesetzt, wo keine präzise Steuerung erforderlich ist, beispielsweise in Systemen, in denen Energie nicht häufig ein- und ausgeschaltet werden kann, wenn sich die Temperatur aufgrund einer zu großen Systemmasse sehr langsam ändert, oder als Temperaturalarm.
Eine besondere Art der Zwei-Wege-Regelung, die als Alarm eingesetzt wird, ist der Grenzwertregler. Dieser Regler verwendet ein selbsthaltendes Relais, das manuell zurückgesetzt werden muss, um den Prozess abzuschalten, wenn eine bestimmte Temperatur erreicht ist.
