入门贴：温控器的工作原理和各类型区别-专业自动化论坛-中国工控网论坛

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发表于：2016-01-07 11:03:14

楼主

何为温控器？顾名思义，温控器就是用于控制温度的仪器。温控器从温度传感器获取输入信号，并将输出信号输出到所连接的加热器或风扇等控制元件。

为了在无人干预的情况下精确控制过程温度，需要为温度控制系统配备一台控制器。该控制器从热电偶或 RTD 等温度传感器接收输入信号后，将实际温度与所需控制温度（又称设定值）进行比较，最后将输出信号传送给控制元件。控制器是整个控制系统的一部分，因此在选择适当的控制器时，应对整个系统进行分析。选择控制器时应考虑以下因素：

1. 输入传感器的类型（热电偶、RTD）和温度范围
2. 所需输出类型（机电继电器、SSR、模拟输出）
3. 所需控制算法（开/关、比例、PID）
4. 输出的类型和数量（加热、冷却、报警、限制）

不同类型控制器的区别与工作原理

控制器共分三种基本类型：开关、比例和 PID。根据所控制的系统，操作人员可使用其中一种类型进行过程控制。

开/关控制

开关控制器是最简单的一类温度控制设备。此类设备的输出非开即关，无中间状态。只有温度跨越设定值时，开关控制器才会切换输出。在加热控制中，当温度低于设定值时输出接通信号，高于设定值时则输出断开信号。每当温度跨越设定值时，控制器都会切换输出状态，因此过程温度将不断循环，由设定值以下上升到以上，再降回至设定值以下。为防止因循环速度过快而损坏接触器和阀门，应在控制器操作中增加一个开关差值，又称“迟滞”。采用这种机制时，只有在温度超过设定值一定程度后，输出才会再次关闭或打开。这样，当温度围绕设定值上下循环波动时，可防止输出“抖动”或快速频繁的切换。开关控制通常用于以下应用场合：无需精确控制的应用、无法处理热源频繁开关的系统、因质量较大而温度变化极为缓慢的系统，以及温度报警。限值控制器是用于报警的一种特殊类型开关控制。这种控制器采用必须手动复位的自锁继电器，可在达到特定温度时关闭过程。

比例控制

比例控制旨在避免开关控制中的反复循环。当温度接近设定值时，比例控制器将降低为加热器提供的平均功率。这样可延缓加热器的加热速度，使温度不会超出设定值，而是接近设定值并维持稳定的温度。这种比例控制可通过控制接通和断开时间来实现。“时间比例控制”可改变“接通”时间与“断开”时间的比例，从而实现温度控制。比例控制在围绕设定值温度的“比例带”内进行。在比例带以外，控制器相当于一个开关设备，只有完全接通（比例带以下）或完全断开（比例带以上）两种输出。但在比例带以内，控制器输出将根据测量点与设定值的差值而按比例地接通和断开。在达到设定值时（比例带中点），输出的通断时间比为 1:1，即接通时间和断开时间相等。如果温度接近设定值，通断时间将根据温度差而成比例地改变。如果温度低于设定值，输出的接通时间更长；如果温度过高，则输出的断开时间更长。

PID 控制

第三种控制器类型在比例控制的基础上引入积分和微分控制，即 PID 控制。这种控制器将比例控制与另外两种调整机制相结合，有助于设备对系统中的变化进行自动补偿。积分和微分调整以时间为单位来表示，又分别称为“复位”和“速率”调整。必须针对特定系统通过反复试错来调整或“整定”比例、积分和微分项。在三种控制器类型中，PID 控制器的精确性和稳定性最高，最适合用于质量相对较小的系统，以及对过程中能量的变化十分敏感的系统。对于负载变化频繁的系统、以及因设定值、可用能量或被控质量的频繁变化而需要通过控制器进行自动补偿的系统，都建议使用此类控制器。 OMEGA 提供多款可自动进行自整定的控制器，即自整定控制器。

标准尺寸

由于温控器通常安装在仪表板中，因此面板必须为温控器预留合适的空间。为便于更换不同型号的温控器，大部分温控器均采用标准的 DIN 尺寸设计。最常用的 DIN 尺寸如下所示。