Блок управления температурным режимом

Системы контроля и регулирования температуры применяются практически во всех областях человеческой деятельности. Это разнообразные технологические процессы в промышленном производстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

Управление температурой лежит в основе систем отопления, кондиционирования, криогенных установок и многого другого.

Несмотря на то, что схемные решения, элементная база и материалы, применяемые при построении приборов управления и контроля температурного режима весьма разнообразны, их объединяет общий принцип функционирования.

Структурную схему этих устройств можно представить в виде нескольких, взаимодействующих между собой функциональных блоков:

реагирующий орган (датчик температуры);
блок контроля и управления;
исполнительное устройство.

По своей сути, схемы автоматического контроля и регулировки температурного режима представляют собой системы с обратной связью, роль которой играет сигнал температурного датчика. Получая от него информацию, схема контроля и управления, при необходимости посылает управляющий импульс исполнительному устройству. В результате, запускается некий процесс, влияющий на регулируемый параметр.

В качестве примера, рассмотрим алгоритм работы регулятора температуры воздуха в помещении, управляющего электрическим обогревателем. Такой прибор может обеспечивать регулировку температурного режима внутри дома, дачи, теплицы или погреба для хранения овощей.

В компактном корпусе прибора регулировки и контроля располагается температурный датчик (существуют варианты исполнения с выносным датчиком), блок управления и исполнительный орган, роль которого выполняет электромагнитное реле или бесконтактный выключатель.

На корпусе прибора установлен регулятор со шкалой, проградуированной в градусах. С его помощью устанавливается требуемая температура помещения.

В случае, если температура воздуха меньше установленной, в блоке управления возникает сигнал рассогласования, приводящий к срабатыванию реле или открыванию ключа на симисторе. Включившийся нагреватель поднимает температуру помещения, и когда она достигает установленной величины, происходит возврат реле или запирание электронного ключа.

Таким образом, данное устройство работает по принципу двухпозиционного реле, осуществляющего температурную регулировку.

Между температурными значениями срабатывания и отпускания реле существует разбежка, обычно составляющая от 1 0 С до 2 0 С, называемая гистерезисом. Она необходима для придания системе инерционности и обеспечения устойчивой работы.

ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Датчики являются неотъемлемой частью систем измерения, контроля и регулировки нагревательных режимов различных объектов. Эти приборы осуществляют преобразование текущего температурного показателя в некоторый электрический сигнал, доступный для восприятия и дальнейшей обработки блоком управления.

Основой конструкции датчика температуры является чувствительный элемент, так или иначе реагирующий на изменение степени нагрева объекта контроля. К основным видам чувствительных элементов относятся терморезисторы и термопары. Реже встречаются устройства, содержащие кварцевые генераторы, частота которых зависит от степени их нагрева.

Использование терморезисторов в схемах измерения и регулировки возможно благодаря свойству полупроводниковых элементов изменять величину электрического сопротивления в зависимости от температуры. Терморезисторы (термисторы) обладают стабильной характеристикой, то есть, каждому температурному значению соответствует определённое значение электрического сопротивления.

Применение термопар использует термоэлектрический эффект, то есть, свойство некоторых пар электропроводящих материалов генерировать электродвижущую силу (напряжение) под температурным воздействием.

Конструкции датчиков, как правило, кроме чувствительного элемента, содержат схемы преобразователей сигналов. В зависимости от вида сигнала, поступающего в схему контроля и управления, преобразователи подразделяются на следующие типы:

аналоговые;
цифровые;
комбинированные.

Аналоговый принцип основан на соответствии уровня нагрева значению некоторого электрического параметра. Например, при нагревании или охлаждении воздуха, датчик может выдавать электрический сигнал с изменяющимся током, напряжением или частотой.

Цифровой формат подразумевает передачу двоичного кода, то есть, чередование импульсов одинаковой амплитуды и пауз между ними. Очень часто в цифровых преобразователях датчиков применяется широтно — импульсная модуляция (ШИМ).

Её принцип заключается в том, что изменение некоторой аналоговой величины вызывает изменение скважности прямоугольных импульсов одинаковой амплитуды. Для этой цели применяются специальные микросхемы ШИМ – контроллеры.

По типу размещения, датчики могут быть встроенными, то есть, располагаться в одном корпусе со схемой контроля и управления, либо выносными, соединяющимися кабелем с основным блоком. Встроенный вариант обычно используется в регуляторах температуры воздуха в помещении.

Если осуществляется контроль состояния жидкости или газа, имеющего высокую температуру или давление, применяются выносные датчики соответствующего исполнения.

Длина соединительного кабеля, как правило, оказывает влияние на точность работы системы в целом. Часто датчики, поставляемые в комплекте с блоками управления, уже присоединены к заводскому кабелю определённой длины. Это означает, что измеритель температуры прошёл тарировку именно с этим кабелем, то есть, в системе компенсированы погрешности, вносимые дополнительным сопротивлением.

При поставке датчиков отдельно от блока, когда заранее не известна длина связи, может быть предусмотрена возможность тарировка на месте, после монтажа кабеля и датчика.

УСТРОЙСТВА И БЛОКИ РЕГУЛИРОВКИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Сигнал с температурного датчика поступает в блок регулировки и управления. После обработки входящего сигнала, схема, осуществляющая контроль и регулировку, формирует управляющий сигнал исполнительному устройству.

Исполнительное устройство коммутирует различные приборы, работа которых влияет на температурный режим. В самом простом варианте это электрические нагреватели. Чаще всего в роли исполнительного устройства выступает электромагнитное реле или магнитный пускатель.

Несмотря на развитие электронной элементной базы, обычные магнитные пускатели не теряют популярности в силу нескольких причин:

простота и наглядность схемы регулировки;
надёжная гальваническая развязка цепей управления и силовой разводки;
возможность коммутировать значительные токи.

Из недостатков следует отметить наличие подвижных частей и механических контактных групп. Однако при правильном подборе оборудования и соответствии коммутируемых токов возможностям прибора, пускатель служит надёжно достаточно длительное время.

К главным техническим параметрам устройств контроля и регулировки относятся:

напряжение питания;
ток коммутируемой нагрузки;
диапазон изменения регулируемой величины.

При выборе устройства регулирования и контроля, необходимо рассчитать потребную мощность нагревательных приборов, достаточную для требуемого прогрева помещения. Суммарный ток обогревателей не должен превышать максимально допустимое значение, указанное в паспорте регулятора.

При осуществлении регулировки систем тёплых полов следует сопоставлять значение потребляемого ими тока с возможностями регулятора температуры.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Температурные контроллеры предназначены для регулирования температуры в рамках автоматических систем управления различными производственными процессами.

Основное распространение получили температурные контроллеры на базе ПИД-регуляторов. Контроллеры отличаются вариантами регулирования параметров и особенностями работы.

Современные модели температурных контроллеров с ПИД-регуляторами снабжены светодиодной индикацией, выполняющей различные функции:

отображение текущего значения измеряемого параметра,
отображение заданного в настройках значения,
отклонение текущего значения от заданного в абсолютных числах или процентах,
индикация состояний работы прибора,
аварийная сигнализация.

Большая часть моделей терморегуляторов позволяет встраивать контроллеры в шкаф управления или монтировать на DIN-рейку. Для простоты монтажа некоторые варианты имеют бескорпусные модификации.

Область применения контроллеров температуры

Температурные контроллеры применяются практически во всех современных отраслях промышленности для контроля различных процессов температурной обработки:

системы горячего водоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования зданий и помещений,
сушильные камеры, промышленные печи различного назначения,
холодильные установки,
системы пожароохранной и аварийной сигнализации,
термическая обработка различных материалов: термопластоавтоматы, вулканизаторы, сварочное оборудование и многое другое.

Многие контроллеры помимо термодатчиков могут работать с другими видами измерительных приборов: датчиками давления, расхода, влагомерами, датчиками тока, датчиками положения задвижки, углового положения и т.д.

Это позволяет применять контроллеры температуры в металлургической отрасли, машиностроении, производстве станков и оборудования, пищевой промышленности, сельском хозяйстве, сфере ЖКХ, добывающей и перерабатывающей промышленности.

Назначение контроллеров температуры

Терморегуляторы обеспечивают различные температурные процессы: нагревание, охлаждение, поддержание заданного параметра и т.д. Температурные контроллеры встраиваются в автоматические управляющие системы и осуществляют регулирование заданных параметров с помощью управления исполнительным оборудованием.

Также контроллеры могут работать с другими видами датчиков, например, давления, тока, влажности и другими, для управления соответствующими параметрами технологических процессов.

Преимущества температурных контроллеров

Современные температурные контроллеры в зависимости от конкретной модели могут иметь различные преимущества:

одновременное измерение и регулирование уровня температуры,
высокая точность работы,
различные варианты управления параметрами, включая ПИД-регулятор,
широкий модельный ряд,
возможность многоканального измерения,
одновременное управление процессами нагревания и охлаждения,
управление различными параметрами производственных процессов: давлением, расходом, свойствами тока, микроклиматом и т.д.

Возможные недостатки работы с термоконтроллерами

Основным недостатком температурных контроллеров является точность измерения и регулирования. На этот показатель влияет используемый датчик температуры, а также возможности самого прибора. Для процессов, требующих высокой точности управления, следует выбирать модели с минимальной погрешностью и возможностью работы с высокоточными датчиками.

Принцип работы температурных контроллеров

Принцип работы температурного контроллера заключается в получении входного сигнала с датчика температуры и формировании сигнала управления оборудованием на базе величины полученного значения измеряемого параметра. В зависимости от особенностей работы выходного сигнала, управляющий сигнал может формироваться различным способом.

Сигнал управления температурного контроллера с ПИД-регулятором формируется на базе полного или частичного пропорционально-интегро-дифференцирующего регулирования. При этом происходит расчет трех величин:

пропорциональной – отклонением текущего результата измерения от заданного значения,
интегрирующей – интеграла по времени от разницы значений,
дифференцирующей – скорости изменения разницы значений.

Выходной сигнал при ПИД-регулировании включает в себя сумму всех трех величин. Частичное ПИД-регулирование может включать в себя только одну или две величины:

пропорциональное регулирование,
пропорционально-интегрирующее регулирование,
пропорционально-дифференцирующее регулирование.

Современные температурные контроллеры включают в себя функции автоматического регулятора по заданной программе из нескольких шагов.

Температурные контроллеры MCK-301, МСК-102, ТР предназначены для управления морозильными камерами, холодильными прилавками, моноблоками и другим холодильным торговым и промышленным оборудованием.

Цифровое температурное реле ТР-100М в щитовом исполнении

ТР-12 используют для управления нагревательным (охладительным) устройством, поддерживая заданную пользователем температуру.

ТР-100 предназначен для измерения и контроля температуры устройства по четырем датчикам PT100, подключаемым по двух — или трехпроводной схеме, с последующим отображением температуры на дисплее и выдачей сигналов тревоги при выходе каких либо параметров за установленные пределы.

Цифровое температурное реле ТР-101 предназначено для измерения и контроля температуры устройства по четырем независимым датчикам, подключаемым по двух- или трехпроводной схеме, с последующим отображением температуры на дисплее.

Блок управления отоплением ТР-102 предназначен для поддержания температуры в четырех зонах с помощью контактов терморегулятора (биметаллический датчик).

Блок управления средне- и низкотемпературными машинами с автоматической оттайкой МСК-102-14 предназначен для управления морозильными камерами, холодильными прилавками, моноблоками и другим холодильным торговым и промышленным оборудованием.

Блок управления средне- и низкотемпературными холодильными машинами с автоматической оттайкой МСК-102-20 предназначен для управления морозильными камерами, холодильными прилавками, моноблоками и другим холодильным торговым и промышленным оборудованием.

Контроллер управления температурными приборами МСК-301-3

MCK-301-54 предназначен для управления процессом сохранения и дозревания бананов, содержащихся в специальной камере.

Контроллер управления температурными приборами MCK 301-61 предназначен для управления климат приборами в помещении

Блок управления холодильными машинами МСК-301-78 предназначен для управления низкотемпературным агрегатом холодильным, входящим в состав конструкции стабилизатора пластично-мёрзлых грунтов (далее по тексту СПМГ).

Блок управления средне- и низкотемпературными холодильными машинами с автоматической оттайкой МСК-301-86 предназначен для управления морозильными камерами, холодильными прилавками, моноблоками и другим холодильным торговым и промышленным оборудованием.

Температурные контроллеры

Реле температуры – программируемый микропроцессорный контроллер, поддерживающий заданный температурный режим там, где требуется высокая точность регулирования технологических параметров. Устройство широко используют для контроля и регулирования температуры различных производственных процессов в рамках систем управления промышленного оборудования.

Контроллеры для регулирования температуры, которые представлены на рынке электротехнической продукции компанией-производителем Новатек Электро, имеют широкую область применения во многих сферах промышленности, где задействованы различные процессы температурных обработок:

Системы отопления и вентиляции, горячего водоснабжения и кондиционирования;

Холодильные установки и пожароохранные системы;

Промышленные печи разной направленности;

Аварийные сигнализации и сушильные камеры;

Системы климат-контроля в помещении и пр.

Современные модели контроллеров температуры от Новатек-Электро

Микропроцессорные контроллеры температуры, разработаны на базе ПИД-регуляторов, позволяющих пользователю регулировать и устанавливать различные параметры настроек устройства.

Контроллер температуры терморегулятора имеет конструктивную особенность – это светодиодная панель для индикации, заданных параметров. Данная особенность делает прибор, удобным и практичным в эксплуатации. Так, на панели отображаются различные значения, помогающие осуществлять контроль:

Текущих значений, изменяемых параметров;

Определенных, пользователем параметров;

Отклонений в действующих значениях от заданных;

Аварийных сигналов и индикаторов состояния работы прибора.

В зависимости от модификации, программируемый контролер температуры, может монтироваться в шкафах управления или на DIN-рейку, а также непосредственно в корпус оборудования, но так, чтобы исключить попадания влаги на прибор.

Компанией представлен следующий модельный ряд регулирующих микропроцессорных контроллеров:

ТР-100М – цифровой котроллер температуры воздуха с внешними датчиками, применяемый для контроля режима работы сухого трансформатора, а также для контроля температуры электродвигателей и генераторов.

ТР-12 – терморегулятор, используемый, как реле контроля температуры воздуха в помещении, например, теплицах, овощных базах, инкубаторах. Устройство выполняет также дополнительную функцию – реле напряжения, что позволяет предотвратить недопустимое превышение сетевой нагрузки.

ТР-100 – реле-регулятор температуры с датчиками, оснащен дополнительно сигнальными индикаторами, предупреждающими о выходе нагрузки за пределы, установленных параметров.

ТР-101 – устройство имеет достаточно широкую область применения – коммунальное, сельское, промышленное хозяйство и многофункциональную систему регулирования параметров. Важно проводить установку прибора в местах, где прибор не сможет контактировать с влажными и агрессивными (щелочь, кислота, масло) средами.

ТР-102 – прибор выполнен в виде блока, имеет циклическую схему управления, которая выполняет поддержку, заданной температуры в 4-х тепловых зонах. Устройство программируется пользователем, способен сохранять все настройки при условии отключения питания и дистанционно передавать данные на ПК по протоколу Modbus RTU.

МСК-102-14 – контроллер температуры холодильного оборудования (морозильных камер, торговых холодильных прилавков, моноблоков, прочих установок). Особенностью устройства является возможность программирования времени для автоматического оттаивания оборудования посредством отключения компрессора.

МСК-102-20 – прибор для контроля температуры холодильных установок, обеспечивает управление компрессорным оборудованием с помощью поддержания необходимой температуры, выполняет также защиту компрессора (его отключение) в случае некачественных параметров питающей сети.

МСК-301-3 – реле-регулятор температуры воздуха в помещении, который сигнализирует о превышении максимальных значений или о достижении минимальных параметров, заданных пользователем. Отключает, контролируемый прибор, в случае аварийной ситуации.

МСК-301-54 – осуществляет контроль холодильного оборудования, в частности, специальных камер для дозревания и хранения бананов. Оснащен тремя внешними датчиками, с помощью который регулирует и контролирует работу компрессора, устройства подачи газа, вентилятора, электронагревателя.

МСК-301-61 – прибор, выступающий в роли климат-контроля температуры воздуха в помещении. Имеет широкую область применения.

МСК-301-78 – реле контроля температуры воды/воздуха. Прибор применяется для эффективного управления низкотемпературными холодильными агрегатами, которые являются частью конструкции пластично-мерзлых грунтов.

МСК-301-86 – устройство, предназначено для управления холодильными установками промышленного и торгового назначения.

Выбор в пользу температурных контроллеров от Новатек-Электро

Вся представленная продукция, зарекомендовала себя, как практичная, многофункциональная и с высокой точностью работы. К преимуществам наших приборов также можно отнести:

Широкий модельный ряд и бюджетные цены;

Одновременное измерение и корректировка (при необходимости) параметров температуры;

Различные, не сложные в обработке, варианты управления устройством;

Возможность постановки разноплановых задач и параметров, включая управление процессами нагрева и охлаждения, в одновременном режиме;

Возможность получения квалифицированной помощи специалистов по установки устройства, его подключения и работы.