Lämpötilasäätimet

Mikä on lämpötilansäädin?

Lämpötilansäätimillä varmistetaan, että prosessi saavuttaa halutun lämpötilan ja pysyy sitten kyseisessä lämpötilassa. Yleensä näitä käytetään suljetussa ohjauksessa, jossa lämpötilansäädin ottaa syötteen lämpötila-anturilta (termoelementti, vastuslämpömittari, lämpötilalähetin) ja vertaa todellista lämpötilaa ohjelmoituun asetusarvoon. Sen jälkeen se säätää lähtösignaalinsa tarpeen mukaan asianomaiseen ohjauselementtiin (sähkölämmitin, jäähdytyspiiri, höyryn säätöventtiili jne.). Se voi olla yksinkertainen ON/OFF-säätö (tunnetaan myös nimellä 2-piste-, binääri- tai bang-bang-säätö), joka toimii termostaatin tapaan, tai muuttuva lähtö, jossa prosessin lähtösignaali on välillä 0-100 %.

Miten lämpötilan säädin toimii?

ON/OFF-ohjauksessa lämmityspiiri kytkeytyy päälle, kun lämpötila on alle asetusarvon, ja pois päältä sen yläpuolella. Voi olla myös jäähdytyspiiri, joka kytkeytyy päälle asetusarvon yläpuolella ja pois päältä sen alapuolella. Muuttuva säätö toteutetaan usein PID-säätimellä (3-terminen säädin). Tämä säädin käyttää virheen (asetusarvon ja mitatun arvon välinen ero) tarkennettua algoritmia, joka tuottaa ulostulon, joka on suunniteltu saavuttamaan ja ylläpitämään asetusarvo mahdollisimman pienellä ylityksellä ja pitämään se mahdollisimman vakaana.

Mikä on PID-säädin?

prosessin vaatimuksista riippuen voidaan käyttää 3-term- tai PID-säätimiä (proportional-integral-derivative) pelkkään proportionaaliseen (P), PI- tai PID-säätöön. Suhteellinen ohjaus säätää ulostuloa suhteessa poikkeamaan asetusarvosta. Suhteellinen kaista määritellään asetusarvon alapuolelle ja/tai yläpuolelle. Tämän alueen ulkopuolella lämmitys- (alle) tai jäähdytysteho (yli) on 100 %. Kaistan sisällä se pienenee lineaarisesti 0 %:iin asetuspisteessä. Koska tämä voi johtaa hitaaseen lähestymiseen asetuspistettä, integraalitermeillä voidaan säätää ulostuloa edelleen virheen muutosnopeuden perusteella (asetuspiste saavutetaan nopeammin). Tämä voi johtaa asetusarvon ylitykseen, joten derivaattoritermi arvioi tulevan virheen ja säätää ulostulon ennen ylitystä. Se myös poistaa nopeasti kaikki poikkeamat vakaasta tilasta. Kolme termiä (PID) voidaan säätää erikseen (tai jopa automaattisesti) eri prosessien vaihtelevan luonteen mukaisesti.

Mitkä ovat teollisuuden lämpötilansäätimien yleisimmät käyttökohteet?

Digitaalisia lämpötilansäätimiä käytetään laajalti lämpötilojen näyttämiseen, ohjaamiseen ja valvontaan. Niitä käytetään yleisessä teollisuudessa, muovitekniikassa, ilmanvaihto- ja ilmastointitekniikassa, prosessitekniikassa ja koneenrakennuksessa. PID-säätimiä suositellaan ohjausjärjestelmiin, joissa kuormitus vaihtelee usein ja joissa tarvitaan tiivistä, automaattista ohjausta, esimerkiksi kun asetusarvo muuttuu jatkuvasti (esim. ohjelmoidun lämpötilaprofiilin osalta). PID-lämpötilasäätimien yleisiä käyttöalueita ovat laitos- ja teollisuusuunien rakentaminen, prosessitekniikka, muovikoneet sekä ilmanvaihto- ja ilmastointitekniikka.