目錄

• PID控制與調節原理
• 閉環控制
• 傳感器
• 控制輸出
• ON/OFF控制
• PID控制
• 曲線程序控制
• 時間比例輸出（Time Proportioning Action）
• 電動閥門控制

PID控制與調節原理

ALTEC控(kong)(kong)制(zhi)器能(neng)自動對(dui)諸如溫度(du)、濕(shi)度(du)、壓(ya)力、流量(liang)等過程變量(liang)進行測(ce)控(kong)(kong)—實際上(shang)，大多數的物(wu)理量(liang)都能(neng)用模擬信號來描述。下例中，以最常見的溫度(du)變量(liang)來說明(ming)控(kong)(kong)制(zhi)原(yuan)理，該原(yuan)理對(dui)于其它的模擬變量(liang)也是(shi)適用的。

閉環控制

上面是一個溫度(du)閉環控制(zhi)(zhi)系統(tong)示意(yi)圖。它由測(ce)量溫度(du)的(de)傳感器、控制(zhi)(zhi)器和功率調節器組(zu)成(cheng)。

在工作過程(cheng)中，控制器將實時測(ce)量(liang)溫(wen)(wen)度和被(bei)稱為“設定值”（Setting Value）的目標(biao)溫(wen)(wen)度進行比(bi)較，然后通過調(diao)節輸出功率(lv)使它們達到同(tong)一(yi)個(ge)溫(wen)(wen)度值。

測量(liang)溫度值(zhi)通常被稱(cheng)為過程值(zhi)（Process Value），或縮寫為PV。

設(she)定值和測(ce)量(liang)值之差被稱為“誤差信號(hao)”。

傳感器

首先，自動控制器需要對實時(shi)過程值進行測(ce)量(liang)。

ALTEC控制器幾乎(hu)可以接受任何類(lei)型的傳感器輸(shu)入。

必要時，須在儀(yi)表(biao)內對測量值(zhi)進行標定(ding)（線性化）。

在溫度(du)(du)應用系(xi)統中(zhong)，熱電偶和(he)熱電阻是最常用的溫度(du)(du)傳感器(qi)，選用類型則取決于溫度(du)(du)范圍和(he)它工作的環境。

在本目(mu)錄的傳感器條目(mu)中(zhong)，你將得到關于熱(re)電偶和熱(re)電阻的更(geng)為詳盡的信(xin)息。

在有的(de)應用場合中，溫度(du)傳感器不能（或很難）附著(zhu)并固定安裝，此時(shi)，可以考慮使用非接觸式(shi)的(de)紅(hong)外或光學(xue)高溫溫度(du)計。

ALTEC控(kong)制器能直接接受來自應變(bian)儀、壓力、流(liu)量或pH傳感器的(de)信號。

在大型(xing)應用(yong)項目中，通常使(shi)用(yong)信號調(diao)節器(qi)將傳(chuan)感器(qi)的(de)測量(liang)值(zhi)變(bian)送為4~20mA或(huo)0~10Vdc的(de)信號后再輸入(ru)控制器(qi)。在ALTEC的(de)系列控制器(qi)中，可以(yi)很方(fang)便(bian)地(di)將輸入(ru)標定到想得到的(de)顯示范圍。

控制輸出

控制(zhi)器需要輸出信號對(dui)加熱(re)功率(lv)、流(liu)量或者壓力等(deng)過程值進行(xing)實時調節，以達到(dao)控制(zhi)的目的。

主要的輸出類型有：

繼電器，對交流接(jie)觸器或電磁(ci)閥進行(xing)操作，可(ke)用(yong)于加熱(re)/冷(leng)卻應用(yong)系統(tong)。

邏輯(ji)電平(ping)，用于(yu)驅動固態繼電器(qi)。固態繼電器(qi)優點：壽命長、免維(wei)護(hu)和快速(su)響應(ying)，主要應(ying)用于(yu)需(xu)高精度控溫場(chang)合。

可控硅(gui)過(guo)零輸出，具有與固態繼電器相同的優點，應用于大功率場合更(geng)為理想(xiang)。

直(zhi)流(liu)電流(liu)或(huo)電壓，可用于閥位控(kong)制，或(huo)驅動(dong)可控(kong)硅移相模塊（用于單相或(huo)三(san)相加熱應用系統），或(huo)驅動(dong)變頻器等應用場合。

ON/OFF控制

ON/OFF控制的動作如下圖所示。當溫(wen)度低于(yu)設定(ding)(ding)值(zhi)時(shi)，加熱(re)(re)繼電(dian)器吸合，滿(man)功率運行；當溫(wen)度高于(yu)設定(ding)(ding)值(zhi)時(shi)，加熱(re)(re)繼電(dian)器斷開，輸出關閉。實(shi)測溫(wen)度將在設定(ding)(ding)值(zhi)上下出現振(zhen)蕩，振(zhen)幅和(he)周期和(he)系統的熱(re)(re)慣(guan)性有關，主要應用于(yu)對控溫(wen)精度要求不(bu)高的場合。

測量值(zhi)PV在設(she)(she)定值(zhi)SP附近時，因(yin)波動(dong)等關系，繼(ji)電器(qi)(qi)觸點常發生反(fan)復(fu)動(dong)作，設(she)(she)定一動(dong)作回差值(zhi)，即可防止繼(ji)電器(qi)(qi)的反(fan)復(fu)動(dong)作。

PID控制

在大(da)部分(fen)工(gong)業處(chu)理(li)中（比如(ru)(ru)，塑料(liao)擠出、金屬處(chu)理(li)或者半導(dao)體(ti)處(chu)理(li)），要求(qiu)對(dui)溫度(du)進行穩定的“直線(xian)”控制，如(ru)(ru)下(xia)圖。ALTEC采(cai)用高級(ji)PID算法來達到這(zhe)個要求(qiu)。

PID控制(zhi)也(ye)叫做(zuo)“三項”控制(zhi)。這(zhe)三項是：

P—Proportional，比例

I—Integral，積分(fen)

D—Derivative，微分

控制器把的輸出就(jiu)是三面上個項目之(zhi)和。

這(zhe)一(yi)組合輸出是誤差信(xin)號的大小和持續時間和溫度（或過程值）的變化速率(lv)的函(han)數。

曲線程序控制

當(dang)ALTEC控(kong)制(zhi)器作為曲線程序控(kong)制(zhi)器使(shi)用時，相當(dang)于(yu)控(kong)制(zhi)器內有一個設定值發生器和一個PID控(kong)制(zhi)器。

設(she)定值發生器(qi)按(an)照設(she)定的(de)曲線不斷地修改(gai)目標(biao)值（SV），PID控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)按(an)照目標(biao)值(SV)進(jin)行(xing)控(kong)制(zhi)(zhi)，使得實測值(PV)跟蹤(zong)目標(biao)值進(jin)行(xing)變(bian)化，達到曲線程序控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)目的(de)。

時間比例輸出（Time Proportioning Action）

為了獲(huo)得高精度(du)的溫度(du)控制(zhi)效(xiao)果，PID控制(zhi)器需要根據溫度(du)偏差對輸出功(gong)率從0 到 100%進(jin)行平滑調節。

時間比例輸出(chu)通過改變(bian)電磁(ci)繼(ji)電器、可(ke)控硅或固態繼(ji)電器輸出(chu)的(de)(de)吸合(he)時間比來得到0 到 100%的(de)(de)可(ke)變(bian)功率。下面的(de)(de)插(cha)圖形象地(di)闡明了(le)這一原理(li)。

時(shi)間比例輸出(chu)的動作周(zhou)期時(shi)間越短(duan)，加熱輸出(chu)功率越均勻，控溫精度越高(gao)。但頻繁動作縮(suo)短(duan)電磁繼(ji)電器(qi)的使用(yong)壽(shou)命。

在一(yi)般(ban)的加(jia)(jia)熱(re)系(xi)統(tong)中，采(cai)用電(dian)磁繼(ji)電(dian)器(qi)，加(jia)(jia)熱(re)動(dong)作周(zhou)期一(yi)般(ban)設為20秒，在熱(re)慣性較小(xiao)的系(xi)統(tong)需要一(yi)個更短的動(dong)作周(zhou)期。此時，通(tong)常使用固態繼(ji)電(dian)器(qi)或可控硅(gui)，加(jia)(jia)熱(re)動(dong)作周(zhou)期一(yi)般(ban)設為0.2秒到2秒。

電動閥門控制

電動閥(fa)有(you)兩個(ge)繞組，其中一個(ge)用(yong)于(yu)開(kai)閥(fa)，另一個(ge)則(ze)用(yong)于(yu)關閥(fa)。電動閥(fa)的(de)閥(fa)位控(kong)制是通過(guo)調(diao)節開(kai)閥(fa)時(shi)間或(huo)關閥(fa)時(shi)間來實現的(de)。有(you)的(de)閥(fa)配備用(yong)于(yu)閥(fa)位反饋的(de)電位計，有(you)的(de)則(ze)沒有(you)。

ALTEC控(kong)制器有專(zhuan)為電(dian)動(dong)閥位控(kong)制而設計的算法。可(ke)滿足電(dian)動(dong)閥閥位控(kong)制。