PID自动温度控制器
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基于PID控制器的温度控制系统设计随着现代工业的快速发展,各种自动控制系统也得到了广泛应用。
其中,基于PID控制器的温度控制系统设计广泛应用于化工、制药、冶金等行业。
本文将从基本原理入手,详细论述基于PID控制器的温度控制系统设计。
一、PID控制器的原理PID控制器是一种经典的控制器,它采用比例、积分、微分三个控制量的组合,通过对控制量不同比例的组合,实现对被控对象的精确控制。
具体来说,PID控制器将被控对象的当前状态与期望的目标状态进行比较,计算出误差值,然后对误差值进行P、I、D三个控制量的加权计算,得到控制输出值,通过执行控制动作,使被控对象达到期望的目标状态。
其中,比例控制P以被控对象的当前状态与期望目标状态之间的误差值为输入,按比例放大输出控制信号,其控制效果主要针对误差量的大小。
积分控制I主要是针对误差值的积累程度,在误差值持续存在的情况下逐渐加大控制输出的幅度,使被控对象逐渐趋近期望的目标状态。
微分控制D主要是针对误差值的变化速度,当偏差值增加或减小的速率较快时,将适当增大或减小控制输出量的幅度,以加快误差的消除速度。
综上所述,PID控制器的优点在于能够快速消除误差,避免超调和欠调,稳定性强,且对于被控对象的性质要求不高。
因此,PID控制器成为了温度控制系统设计的主要控制器之一。
二、温度传感器的选取温度控制系统的核心是温度控制器,其中最关键的部分是温度传感器。
良好的温度传感器应具有温度响应时间短、测量范围广、精度高等特点。
其中最常用的温度传感器是热电偶和热电阻。
热电偶是一种基于热电效应的温度测量传感器,它是利用不同材料所产生的热电动势的差别测量温度。
热电偶具有灵敏度高、阻抗小、动态响应快等特点,但受到热电对、交流电干扰等因素影响较大,测量过程中容易出现漂移现象。
热电阻是一种利用金属或半导体的电阻随温度变化的特性测量温度的传感器。
热电阻具有较高的精度、长期稳定性好的特点,但响应迟缓,对于超出其量程的高温不可用。
pid控温原理PID控温原理。
PID控温原理是一种常用的控制系统,它通过对温度进行实时监测和调节,实现对温度的精准控制。
PID控制器是由比例(P)、积分(I)、微分(D)三个部分组成的,它能够根据实际温度与设定温度之间的偏差,自动调节控制器的输出,使得系统的温度能够快速稳定地达到设定值,并且在设定值附近波动。
下面将详细介绍PID控温原理的工作原理和应用。
首先,比例(P)部分是根据当前温度与设定温度之间的偏差来调节输出。
当偏差较大时,P部分的作用就会加大,从而加快系统的响应速度,使得温度能够快速接近设定值。
但是,P部分的作用也会导致温度在设定值附近出现震荡,因此需要结合积分(I)和微分(D)部分来进行综合调节。
其次,积分(I)部分是根据温度偏差的累积来调节输出。
当温度长时间偏离设定值时,I部分会逐渐增大,从而使得系统的输出逐渐增加,以减小温度偏差。
积分部分的作用是消除静差,使得系统能够更加精确地控制温度在设定值附近波动。
最后,微分(D)部分是根据温度变化的速度来调节输出。
当温度变化速度较快时,D部分的作用会加大,从而抑制温度的突然变化,使得系统能够更加稳定地控制温度。
微分部分的作用是预测温度的变化趋势,从而提前调节输出,以减小温度的波动。
综合来看,PID控制器能够根据实际温度与设定温度之间的偏差,自动调节控制器的输出,使得系统的温度能够快速稳定地达到设定值,并且在设定值附近波动。
PID控温原理在工业生产中有着广泛的应用,例如在化工、电子、食品加工等领域都能看到它的身影。
它不仅能够提高生产效率,降低能源消耗,还能够保证产品质量,确保生产过程的安全稳定。
总之,PID控温原理是一种非常重要的控制系统,它通过比例、积分、微分三个部分的综合作用,能够实现对温度的精准控制。
它在工业生产中有着广泛的应用前景,对提高生产效率、降低能源消耗、保证产品质量都有着重要的意义。
希望通过本文的介绍,能够让大家对PID控温原理有更深入的了解,为工业生产的发展和进步做出更大的贡献。
pid在温控中的作用PID控制是一种自动控制系统中常用的一种控制算法,它根据被控对象的实际运行情况不断调整控制量,以达到稳定的控制效果。
在温控中,PID控制器被广泛应用,可以有效地控制温度波动,保持温度稳定,提高生产效率。
本文将深入探讨PID在温控中的作用。
一、PID控制原理PID控制器是由比例(P)、积分(I)和微分(D)三部分组成的控制器。
它根据被控对象的反馈信号,通过计算偏差的大小和变化率来调整输出控制量,以实现对被控对象的精确控制。
1. 比例控制(P)比例控制是根据偏差的大小来调整控制量的大小,开环放大比例即为比例控制。
比例系数越大,控制量和偏差之间的关系越密切,对温度波动的抑制效果也越好。
但是,过大的比例系数可能引起震荡或过冲现象,影响控制效果。
2. 积分控制(I)积分控制是根据偏差随时间的积累来调整控制量的大小,通过累积偏差的方法来修正系统的静态误差。
积分系数越大,系统的稳态精度越高,但同时也容易导致系统的超调和振荡现象。
3. 微分控制(D)微分控制是根据偏差的变化率来调整控制量的大小,通过对偏差的变化速度进行调节以提高系统的动态响应能力。
微分系数越大,系统的响应速度越快,但同时也会增加系统的灵敏度,容易受到噪声的干扰。
综合比例、积分和微分三部分的作用,PID控制器可以根据实际情况进行调整,以实现对被控对象的精确控制。
二、PID在温控中的应用在温控中,PID控制器被广泛应用于各种工业生产过程中,如化工、食品加工、医药制造等。
它可以对温度进行精确控制,提高生产效率,减少生产成本,保障产品质量。
下面我们将介绍几种常见的温控应用场景。
1. 温度恒温器温度恒温器是一种专门用于保持恒定温度的设备,它通常由PID控制器、加热元件和传感器组成。
PID控制器可以根据被控对象的温度反馈信号,通过比例、积分和微分的调节来控制加热元件的功率,以实现对温度的精确控制。
在实验室、医药制造等领域,温度恒温器被广泛应用于热源的稳定控制。
多路PID温度控制器的功能特点介绍前言多路PID温度控制器是控制温度的重要设备,其具备多种功能,可以广泛应用于工业、科研和生活等领域。
本文将对多路PID温度控制器的功能特点进行介绍。
什么是PID控制器?PID控制器是一种控制系统中常用的控制器,也是多路PID温度控制器的核心。
它能够根据被控对象的反馈信号,实时调节控制器输出信号,使被控对象的输出值趋近于控制器设定的目标值。
PID控制器的主要参数包括比例系数(P)、积分系数(I)和微分系数(D)。
比例系数与被控量误差成正比,积分系数与误差的积分成正比,微分系数与误差的变化速率成正比。
相互作用的三个参数对系统的作用有所不同,在多路PID温度控制器中,它们的设置需要考虑被控温度的变化特点和控制要求。
多路PID温度控制器的功能特点多路控制多路PID温度控制器通常可以控制多个被控对象,并在同一界面实现多路数据采集和调控。
例如,在工业生产中,多路PID温度控制器可以同时控制多个加热炉的温度,不仅提高了生产效率,还可以节约生产成本和能源消耗。
多种测量方式多路PID温度控制器可以使用多种温度传感器进行温度测量,例如热电偶、热电阻、红外线测温等。
不同的传感器具有不同的测量范围和精度,合理选择传感器可以提高温度控制的准确性和稳定性。
多种控制模式多路PID温度控制器通常支持多种控制模式,包括PID控制、模糊控制、自适应控制、逻辑控制等。
不同的控制模式适用于不同的温度控制场合,可以根据实际需求选择合适的控制模式。
多种输出接口多路PID温度控制器通常可以通过多种输出接口进行控制输出,如模拟输出、数字输出、继电器输出等。
不同的输出接口适用于不同的控制环境,可以根据实际需求选择合适的输出接口。
软硬件结合多路PID温度控制器通常具备软硬件结合的特点,即硬件部分实现实时数据采集和控制输出,软件部分实现配置参数和实时监控等管理功能。
通过人机界面和数据交互,可以实现对多路温度控制的实时监测和调节。
PID温度控制器的工作原理介绍PID(Proportional-Integral-Derivative)温度控制器是一种常用的温度调节设备,它通过测量和反馈温度值来自动调节系统中的加热或冷却设备,以维持设定温度。
PID控制器的设计基于比例、积分和微分三个参数,它们分别决定了控制系统的稳定性、响应速度和抑制干扰的能力。
工作原理PID控制器的工作原理基于反馈控制的概念。
它通过不断地测量温度值,并将测量值与设定温度进行比较,以决定下一步的控制动作。
具体来说,PID控制器根据下面三个参数进行计算:1. 比例(Proportional)控制比例控制是指输出信号与误差信号成正比的关系。
假设设定温度为T_set,测量温度为T_meas,误差信号为E,比例控制输出为P_out,则比例控制可以表示为:P_out = Kp * E其中,Kp是比例增益参数。
比例控制的作用是根据误差的大小来调整输出信号的幅度,使温度尽快接近设定值。
然而,只使用比例控制会导致温度存在稳态误差。
2. 积分(Integral)控制积分控制是指输出信号与误差信号的累积值成正比的关系。
积分控制可以消除稳态误差,使得测量值与设定值的差距趋于零。
积分控制输出为I_out,积分时间常数为Ti,积分控制可以表示为:I_out = Ki * ∫E(t)dt其中,Ki是积分增益参数。
积分控制的作用是通过调整输出信号的积累量,以减小稳态误差。
3. 微分(Derivative)控制微分控制是指输出信号与误差信号变化率成正比的关系。
微分控制可以抑制温度波动,减小过渡过程中的超调和震荡。
微分控制输出为D_out,微分时间常数为Td,微分控制可以表示为:D_out = Kd * dE(t)/dt其中,Kd是微分增益参数。
微分控制的作用是通过调整输出信号对误差变化率的响应速度,以提高系统的稳定性和动态响应。
PID控制算法PID控制器根据计算得到的比例、积分和微分控制输出值,进行加权求和得到总控制输出信号。
pid温度控制总结与展望
PID温度控制是一种广泛应用于工业和家用设备中的温度控制方法。
它是通过对温度反馈信号进行反馈控制来维持温度稳定,从而实现对设备的精确控制。
本文将对PID温度控制进行总结和展望。
总结:
1. PID控制器的工作原理
PID控制器是由比例、积分和微分三部分组成的控制器。
它通过对温度反馈信号进行比较,得出误差值,然后将误差值分别输入到比例、积分和微分部分中进行处理,最终输出一个控制信号来调整设备的工作状态,从而维持设备的温度稳定。
2. PID控制器的优点
PID控制器具有响应速度快、精度高、适应性强等优点。
在工业和家用设备中广泛应用,如烤箱、冰箱、空调等。
3. PID控制器的不足
PID控制器的不足之处在于对于一些非线性系统和时间变化系统,PID
控制器的效果会受到影响。
展望:
1. PID控制器的改进
PID控制器的改进是一个研究热点。
研究人员通过引入模糊控制、神经网络控制等新技术来改进PID控制器,提高其在非线性系统和时间变化系统中的控制效果。
2. PID控制器在新领域中的应用
随着科技的不断发展,各种新领域的出现,PID控制器也将得到更广泛的应用。
例如,在智能家居中,PID控制器可以用于智能温控系统;在机器人领域中,PID控制器可以用于机器人的运动控制等。
总之,PID温度控制作为一种常用的温度控制方法,其优点明显,但也存在一些不足。
未来,通过对PID控制器的改进和在新领域中的应用,PID控制器将得到更广泛的应用和发展。
pid温度控制参数整定方法
PID控制器是工业自动化中最为常见的控制算法之一,它可以根
据反馈信号对控制对象进行精确控制。
PID控制器中有三个控制参数——比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td,这些参数的选取会影响
控制器的性能。
那么,如何根据控制对象的特性来整定PID控制器的
参数呢?
首先,比例系数Kp的选取。
Kp反映了控制器响应速度的快慢,
一般来说控制对象响应速度越慢,Kp应该越大。
但是,在实际应用中,Kp过大会导致控制系统出现过冲、超调等问题。
因此,需要根据实际
情况来选取合适的Kp值。
其次,积分时间Ti的选取。
Ti反映了控制器积累误差的速度,
一般来说Ti越大,积分作用越明显,控制器对于系统的稳态误差补偿
能力越强。
但是,Ti过大会导致积分作用的积累时间过长,控制器响
应速度变慢,出现过调和振荡等问题。
因此,需要根据实际情况来选
取合适的Ti。
最后,微分时间Td的选取。
Td反映了控制器对于系统变化率的
响应速度,一般来说Td越大,控制器对系统变化率响应越快,稳定性
也会更好。
但是,Td过大会导致控制器对于高频噪声的过度放大,出
现振荡和控制器不稳定等问题。
因此,需要根据实际情况来选取合适
的Td。
综上所述,整定PID控制器的参数需要根据具体的控制对象来进行,需要不断地进行实验和调整。
通过合适的参数选择,可以使控制
系统的性能得到最优化改进,提高工业生产效率。
pid温度控制原理PID温度控制原理。
PID温度控制是工业自动化控制中常见的一种控制方式,它通过对温度传感器采集到的信号进行处理,调节加热或冷却设备的工作状态,以实现对温度的精确控制。
PID控制器是由比例(P)、积分(I)、微分(D)三个部分组成的控制算法,下面将详细介绍PID温度控制的原理及其应用。
一、比例控制(P)。
比例控制是根据温度偏差的大小来调节控制器输出的控制量,其原理是控制量与偏差成正比例关系。
当温度偏差较大时,比例控制器会输出较大的控制量,从而加快温度的调节速度;当温度接近设定值时,控制量会逐渐减小,以避免温度波动过大。
比例控制能够快速响应温度变化,但无法完全消除稳态误差。
二、积分控制(I)。
积分控制是根据温度偏差的累积量来调节控制器输出的控制量,其原理是控制量与偏差的积分成正比例关系。
积分控制能够消除稳态误差,提高温度控制的精度,但过大的积分时间会导致控制系统的超调和振荡。
三、微分控制(D)。
微分控制是根据温度偏差的变化率来调节控制器输出的控制量,其原理是控制量与偏差的微分成正比例关系。
微分控制能够减小温度控制系统的超调和振荡,提高系统的动态响应速度,但过大的微分时间会导致控制系统的灵敏度降低,甚至出现不稳定的情况。
四、PID控制。
PID控制是将比例、积分和微分控制结合起来的一种综合控制方式,通过调节P、I、D三个参数的取值,可以实现对温度控制系统的动态性能、稳态精度和鲁棒性进行优化。
在实际应用中,需要根据具体的温度控制对象和控制要求来合理选择PID参数,以实现最佳的控制效果。
五、PID控制在温度控制中的应用。
PID控制在工业生产中被广泛应用于温度控制系统,比如热处理炉、注塑机、食品加工设备等。
通过PID控制器对加热或冷却设备进行精确控制,可以确保生产过程中温度的稳定性和精度,提高产品质量和生产效率。
六、总结。
PID温度控制原理是一种常用的控制方式,通过比例、积分和微分三个部分的综合作用,可以实现对温度控制系统的精确调节。
P-64The CN2400 Series are precision PID, self tuning temperature controllers, in 1⁄4and 1⁄8DIN sizes.They have modular hardwareconstruction with an alarm option, and depending on the model, can accept a wide variety of field installable input,output, and communicationsmodules.The CN2404/08 controllers come with two digital inputs as part of their standard configuration. The control outputs, depending on type,can be configured for either heating,cooling or alarm.Precise ControlAn advanced PID control algorithm gives stable control of the process.A one-shot tuner is provided to set up the initial PID values and to calculate the overshoot inhibition parameters,for both heating and coolingapplications. In addition, an adaptive tuner will handle processeswith continually changingcharacteristics. Power feedback employs power control techniques which stabilize the controlledtemperature against supply voltage fluctuations on electrically heated loads. Dedicated cooling algorithms ensure optimum control of fan, water and oil cooled systems.Universal InputA universal input circuit with anadvanced analog to digital convertor samples the input at 9 Hz andcontinuously corrects it for drift. This gives high stability and rapidresponse to process changes. High noise immunity is achieved by rejection of 50/60 Hz pick-up and other sources of noise. Sensor diagnostics are also provided. The input covers all thermocouple types,Pt100 RTD and linear millivolts or milliamps. Input filtering from Off to 999.9 seconds is standard.Customized OperationCustom LEDs provide a bright, clear display of the process value and setpoint. Front panel auto/manual and run/hold buttons are provided.Optional Ramp and Soak profile features are available, as well as valve positioning control.AlarmsUp to four process alarms can be combined onto a single output. They can be full scale high or low,deviation from setpoint, rate ofchange or load failure alarms. Alarm messages are flashed on the main display. Alarms can be configured as latching or non-latching and also as ‘blocking’ type alarms which means they will become active only after entering a safe state.PDLINK Mode 1 Load Diagnostics PDLINK is a major innovation in the CN2404 and CN2408. When used in combination with an OMEGA ®SSC-TE10S solid state contactor, it allows the dc Pulse output of a CN2404 or CN2408 to transmit the power demand signal andsimultaneously read back a load fault alarm on the same pair of wires. This alarm will flash as a message on the controller frontpanel and can trip the alarm relay. It indicates that there is a fault in the heating circuit caused by either fuse failure, SSC open or short circuit,heater open circuit or the absence of line supply.CN2404 Series$529Basic UnitCN2408 Series$479Basic UnitShown smaller than actual size1⁄8DIN1⁄4DINCN2100, CN2200 & CN2400 Family CN2404 and CN2408 SeriesTemperature and Process ControllersProgramFeaturesߜPID or ON/OFF Control ߜHeating and Cooling ߜOne Shot Tuner withOvershoot Inhibition ߜSetpoint Rate Limit ߜUniversal TemperatureInputߜScalable LinearProcess Input ߜControl OutputsConfigurable asReverse/Direct Action or AlarmߜMultiple Alarms Configuredon a Single OutputOptional FeaturesߜRS-232, RS-422, orRS-485 Communications ߜ10 amp Heating Output(CN2404 only)ߜAnalog RetransmissionOutput (Isolated)ߜRemote Setpoint ߜRamp & SoakߜValve Positioner Control ߜCustom IR RangesavailableSpecificationsInputProcess Input Range:±100 mV and 0 to 10 Vdc Sample Rate:9 Hz (110 mS) Calibration Accuracy:0.2% of reading, ±1 LSD, ±1°C/F Resolution:<1 µV for ±100 mV range, <0.2 mV for 10 Vdc range Linearization Accuracy:No discernable errorZero Drift with Ambient Temperature:<1 µV per °C for ±100 mV range, 0.1 mV per °C on 10 Vdc rangeGain Drift with Ambient Temperature:<0.004% of reading per °CInput Filter:OFF to 999.9 secs Zero and Span Offset:User adjustable over the full display range Thermocouple Input Types:Refer to sensor inputs and display ranges table. Conforms to ITS 90 standard. Cold Junction Compensation: Automatic compensation typically>30 to 1 rejection of ambient temperature change. Internal or selectable for external references of 32, 113 and 122°F (0, 45 and 50°C) RTD Input Types:3-wire, Pt100 DIN43760Lead Compensation:No error for up to 22 ohms in all 3 leads ProcessRange:±100 mV, 0 to 20 mA or0 to 10 Vdc (All configurable between limits)Type:Linear, square root or custom 8 pointApplication:Process value DigitalType:single and triple input: Contact closure or 24 Vdc logic input Application:Manual select, 2nd setpoint, 2nd PID, keylock, setpoint rate limit enablerRemote Setpoint Input Module Types:Refer to general input informationApplication:Remote setpoint, setpoint trim, Hi, low power limit OutputsRelay (-R1, -R2, -R3):Rating:SPST relay, Min: 12Vac/dc, 100 mA ac/dc Max: 2A, 264 Vac/dc resistive (single and dual models available)Application: Heating, cooling or alarms Rating:Alarm relays:Min:6 V, 1 mA ac/dcMax:2 A, 264 Vac/dc resistivedc Pulse (-D1, -D2, -D3)Rating:18 Vdc at 24 mA non-isolatedApplication:Heating, cooling or alarmsPDLINK Mode 1:Heating with loadfailure alarm PDLINK will only workwith D1 optionac SSR (-T1, -T2, -T3)Rating:1A, 30 to 264 Vac resistive(single and dual models available)Application:Heating or coolingHigh Current Relay (-HC)Rating:SPST,10 amp, 264 Vac resistiveApplication:HeatingAnalog Range:0 to 20 mA (into600Ωmax) or 0 to 10 Vdc isolatedApplication:Heating, cooling, orprocess output. PV retransmissionor setpoint retransmissionTransmitter Supply:Rating:24 Vdc at 20 mADigital CommunicationsTransmission Standard:RS-4852-wire, RS-232, RS-422/RS-4854-wire at 1200, 2400, 4800, 9600,19,200 baudProtocols:ModbusControl FunctionsControl Modes:PID or PI withovershoot inhibition, PD, PI, Ponly or On/OffApplication:Heating or coolingAuto/Manual:Bumpless transfer orforced manual outputSetpoint rate limit:0.01 to 99.99degrees or display units per second,minute or hour, same resolution astemperature displayCooling Algorithms:Linear; Water(non-linear); Fan (minimum ontime), Oil, proportional onlyTuningOne-Shot Tune:Automaticcalculation of PID and overshootinhibition parametersAdaptive Tune:Continuousassessment of the PID valuesAutomatic Droop Compensation:Automatic calculation of manualreset value when using PD controlAlarmsTypes:Full scale high or low Deviationhigh, low, or band, rate of changeModes:Latching or non-latchingNormal or blocking actionUp to four process alarms canbe combined onto a single outputGeneralDisplay:Dual, 4 digit LED sizesx 7 segment high intensity LEDDimensions and Weight:CN2404:96 W x 96 H x 150 mm D(3.78 x 3.78 x 5.91")600g (21.16 oz)CN2408:48 W x 96 H x 150 mm D(1.89 x 3.78 x 5.91")400g (14.11 oz)Supply:85 to 264 Vac 48 to 62 Hz,10 watts maxTemperature and RH:Operating:0 to 55°C (32 to 131°F),RH: 5 to 90% non-condensing.Storage:-10 to 70°C (14 to 158°F)Electromagnetic Compatibility:Meets generic emissions standardEN50081-2 for industrial environmentsMeets general immunityrequirements of EN50082-2(95) forindustrial environmentsSafety Standards:EN61010,installation category 2 (voltagetransients must not exceed 2.5 kV)Atmospheres:Electricallyconductive pollution must beexcluded from the cabinet in whichthis controller is mounted. Thisproduct is not suitable for use above2000 m (6,562 ft) or in corrosive orexplosive atmospheres withoutfurther protection.Digital CommunicationsThe CN2404 and CN2408 controllers are available withRS-232, four wire RS-422/485, and two wire RS-485 communications, using the MODBUS protocol.Sensor Inputs and Display RangesP-65SSC-TE10S-PDL1/PDL2 solidstate contactor2-wire ConnectionVac SupplyHeaterOP1OP2SP2REMLoad diagnostics using the PDLINK MODE 1 feature (dc Pulse output models only)CN2404-D1RS-485 CommunicationsOther Alarm and High Current Output Options“(dc pulse) output.Field Installable Input, Output,Model CN2408 Controller,CANADA www.omega.ca Laval(Quebec) 1-800-TC-OMEGA UNITED KINGDOM www. Manchester, England0800-488-488GERMANY www.omega.deDeckenpfronn, Germany************FRANCE www.omega.frGuyancourt, France088-466-342BENELUX www.omega.nl Amstelveen, NL 0800-099-33-44UNITED STATES 1-800-TC-OMEGA Stamford, CT.CZECH REPUBLIC www.omegaeng.cz Karviná, Czech Republic596-311-899TemperatureCalibrators, Connectors, General Test and MeasurementInstruments, Glass Bulb Thermometers, Handheld Instruments for Temperature Measurement, Ice Point References,Indicating Labels, Crayons, Cements and Lacquers, Infrared Temperature Measurement Instruments, Recorders Relative Humidity Measurement Instruments, RTD Probes, Elements and Assemblies, Temperature & Process Meters, Timers and Counters, Temperature and Process Controllers and Power Switching Devices, Thermistor Elements, Probes andAssemblies,Thermocouples Thermowells and Head and Well Assemblies, Transmitters, WirePressure, Strain and ForceDisplacement Transducers, Dynamic Measurement Force Sensors, Instrumentation for Pressure and Strain Measurements, Load Cells, Pressure Gauges, PressureReference Section, Pressure Switches, Pressure Transducers, Proximity Transducers, Regulators,Strain Gages, Torque Transducers, ValvespH and ConductivityConductivity Instrumentation, Dissolved OxygenInstrumentation, Environmental Instrumentation, pH Electrodes and Instruments, Water and Soil Analysis InstrumentationHeatersBand Heaters, Cartridge Heaters, Circulation Heaters, Comfort Heaters, Controllers, Meters and SwitchingDevices, Flexible Heaters, General Test and Measurement Instruments, Heater Hook-up Wire, Heating Cable Systems, Immersion Heaters, Process Air and Duct, Heaters, Radiant Heaters, Strip Heaters, Tubular HeatersFlow and LevelAir Velocity Indicators, Doppler Flowmeters, LevelMeasurement, Magnetic Flowmeters, Mass Flowmeters,Pitot Tubes, Pumps, Rotameters, Turbine and Paddle Wheel Flowmeters, Ultrasonic Flowmeters, Valves, Variable Area Flowmeters, Vortex Shedding FlowmetersData AcquisitionAuto-Dialers and Alarm Monitoring Systems, Communication Products and Converters, Data Acquisition and Analysis Software, Data LoggersPlug-in Cards, Signal Conditioners, USB, RS232, RS485 and Parallel Port Data Acquisition Systems, Wireless Transmitters and Receivers。
pid温度控制器原理
PID温度控制器是一种常见的工业自动控制设备,它通过测量
温度并根据误差信号来调整控制设备的输出,以实现温度的精确控制。
PID控制器的原理基于PID控制算法,即比例(P)、积分(I)和微分(D)控制。
控制器首先根据理想温度设定值和实际温
度值之间的误差,使用比例控制算法来计算比例项的输出。
比例项输出与误差成正比,比例系数决定了输出变化的速度。
如果比例系数过大,反馈控制就会过冲;如果比例系数过小,反馈控制就会响应过慢。
因此,选择合适的比例系数是非常重要的。
积分控制算法用来减小稳态误差。
它计算误差的积分值,并与积分系数相乘,输出积分项。
当温度误差较大或持续时间较长时,积分项输出会相应增大,以减小偏差。
微分控制算法用来抑制温度变化率的快速变化。
它根据温度的变化速率计算微分项输出,并与微分系数相乘。
微分项输出越大,表示温度的变化越快,意味着控制设备的输出需要更快地响应。
PID控制器将比例项、积分项和微分项的输出相加,得到最终
的控制输出。
这个输出被发送到控制设备,例如加热器或制冷器,以调整温度。
通过自动调整PID参数,可以达到良好的温度控制性能。
自适应的PID控制器能够根据实际的控制需求,根据温度的变化来适应不同的工况。
总而言之,PID温度控制器根据温度误差信号,通过比例、积分和微分控制算法来调整控制设备的输出,以实现精确的温度控制。
SERIES 650 / 1250 / 1350AUTOMATION 650/1250/1350 SERIES PID TEMPERATURE CONTROLLERSENGC OD . 81171D - 03/20152Gefran’s model 650 – 1250 - 1350 PID temperature controllers, in format 48 x 48, 48 x 96 and 96x96mm (1/16th, 1/8th and 1/4 DIN) are full of advanced functions.FLEX-VIEW DISPLAYOn Gefran’s new controllers, everything can be customized : cfaceplate color, display, operator messages, logo, and use of the bargraph (1250/1350).Attributes, such as, character size, black/white contrast, and the combination of different message colors, guarantees excellent readability even at a distance.EASY AND FAST SETUPThere are three configuration methods : from keyboard in only 7 steps, from PC with our free to download GF_eXpress configurator software , and from the Zapper portable configurator ..SETPOINT PROGRAMMERThe temperature profiles can be set in 12 steps, grouped and saved in 4 programs with trigger inputs and programmable event outputs.PREVENTIVE MAINTENANCEOutputs can be programmed to indicate when the actuators ( relay, ssr, IR lamps ) are close to the lifetime limits and maintenance is needed.ENERGY MONITORThe Energy Monitor function monitors the electrical consumption of the process and signals any faults.Technical information available onMUCH MORE THAN A SIMPLE CONTROLLERSERIES 650 / 1250 / 1350The new 650 / 1250 / 1350 controllers are highly customizable, adapting to the customer’s application and integrating perfectly with the look of the machine interface.FLEX-VIEW DISPLAYscrolling messages in 32 plain alphanumeric characters (in multiple languages).- White – Green (650)- White – Green – Amber (1250/1350) - Other combinations on request.4INTUITIVEThe green LEDs corresponding to the four mechanical keys (real buttons)make using these devices highly easy: - they visually indicate the key pressed- they guide the user to the key to press (as foracknowledge of an alarm with latch) - they indicate inactive functions - they signal if a key is not recognized(diagnostics)Up to 9 I/O Up to 14 I/O Up to 14 I/OCLEAR AND EASY TO READSERIES 650 / 1250 / 1350CLEAR AND IMMEDIATE ALPHANUMERIC MESSAGESThe controllers have 300 preconfigured messages to which the user can add up to 25 custom process messages: - Process: 25 messages with 32 configurable characters Ex.HI TEMPERATURE - Diagnostics: 10 preconfigured messages Ex.SENSOR BROKEN- Configuration: 300 Help on Line messagesEx.TYPE > MAIN INPUT TYPE OF PROBEDISPLAY BRIGHTNESSDisplay brightness is easy to set for the optimum visibility in the workplace. This also extends the display’s lifecycle.BARGRAPHBargraph display can be easily customized to indicate many process parameters and variables.valve control.6THE DEVICE CAN BE CONFIGURED FROM THE KEYBOARD IN JUST 7 EASY, PLAIN LANGUAGE STEPSThe 650 – 1250 - 1350 controllers are set up at first power-on with a simple procedure from the keyboard.The controller can be configured in just 7 steps, in a few minutes, and without a user manual.At first power-on, the controller displays only the parameters needed for the user to start work, based on the model ordered.Each displayed parameter includes a scrollable Help on Line plain language message describing its meaning.Disable fast configurationEASY SET UPSERIES 650 / 1250 / 1350GO!GO!1. CopyThe parameters are copied from the PC on which theCONFIGURATION WITH GF_eXpress CONFIGURATION WITH ZapperThe Zapper connects to the controller via the microUSBconnector cable to paste the configuration.3. GO!Click to copy the configuration to one or more controllers.The 650 – 1250 - 1350 controllers can be configured from the PC and from the Zapper, a portable, battery-powered configurator with microUSB connection cable used for easy and safe copying/pasting of complete configurations. - Copied from other controllers- Copied from GF_eXpressConfiguration can be done with the controller powered and also not powered i.e., on controllers just removed from the package or already instal-led on the machine.This function is extremely useful for OEMs and End Users who need to program multiple controllers on more than one machine.1. CopyThe parameters are copied from the PC on which theCONFIGURATION WITH GF_eXpress AND WITH ZapperUSBC L I C K8The various setpoint profiles with ramps, holds, trigger inputs and event outputs can be configured directly from the device keyboard or with GF_eXpress in an easy to use by tracing the required profile.Model 1350 (1/4 DIN) offers the widest and most complete operator interface in its category: a “dashboard” that simultaneously shows the variable, setpoint, scrolling messages with 7 segments, step number, active program, and bargraph for program step times.With the energy monitor function you can count and save the energy consumed by the process.In case of deviations from average consumption, the controller signals with a physical output and configurable messages.These functions accompany the preventive maintenance function, which monitors the life cycle of the actuators and Short Wave Infrared(SWIR) lamps.This lets you:- predict any potential machine breakdowns - schedule maintenance in advance - prevent system shutdowns- maximize machine up time and limit costly emergency shut downsENERGY MONITORMeasures and monitors systemenergy consumption.Monitors and signals if system exceedsexpected values.PREVENTIVE MAINTENANCECycle counter and alarm messagesto monitor system cycles.SETPOINTPROGRAMMING12 Segments with configurableramps and hold timesSETPOINT PROGRAMMERPREVENTIVE MAINTENANCE AND ENERGY COUNTERSERIES 650 / 1250 / 1350With 16 logic blocks, AND, OR, NOT, TIMER, you can create applications by associating external events from logic inputs toPID control internal states, such as setpoint states, alarms, AUTO/MAN state, etc.Benefits:- Simplifies the control system by integrating multiple hardware components in a single device. - Maintains the advantages of single-loop PID control and adds simple PLC functionality.ALL-IN-ONE SOLUTION WITH LOGIC CONTROL BLOCKSUSBSERIES 650 / 1250 / 1350 65012501350ALARMS Continuous(C)Number: 1 maxCurrent: 4...20mARout< 500 ΩResolution: 12 bitIsolated from main inputAnalog retransmission(A1)Numbe: 1 maxSignal: 10V, 0/4...20mA0...10 V, max 20 mA, Rout: > 500 Ω0...20 mA, 4...20 mA, Rout: < 500 ΩResolution: 12 bitIsolated from main inputNumber of alarm functions 4 max, assignable to an outputPossible configurationsMaximum, minimum, symmetric, absolute/relative, exclusion at firing, memory, reset from keypad and/or contact,LBA, HB,HBB Hold Back Band if enabled with Programmer functionCONTROL FUNCTIONSCONTROL Type Single loopControl PID, ON/OFF, single action heat or cool, double action heat/coolControl output Continuous or ON/OFFCycle time: constant or optimized (BF)Control output for motorizedvalves OPEN/CLOSE for floating motorized valve on Relay, Solid-state, Triac outputsSETPOINT PROGRAMMER Number of programs Max 4, Start / Stop / Reset / Skip via digital inputs and/or outputs from logic operationsOutput state: Run /Hold / Ready / EndNumber of stepsMax 12, each with own setpoint, ramp time and hold time; Times settable in HH:MM or MM:SSMax 4 consents, configurable for ramp and for holdMax 4 events, configurable in ramp and in holdMULTIPLE SETPOINTS Number ofsetpointMax 4, selectable from digital inputEach setpoint change is subject to set ramp, different for up and down rampLOGIC 1OPERATIONS Function blocks Max 16, with 4 input variables per block. The result can act on the state of the controller, of the programmer on alarms and outputs. Each function contains an incorporated timer block timer.TIMER FUNCTION Modes START / STOPSTABILIZATION (timer is on when PV enters a band set around setpoint; at end of count you can activate an output, shut down SW or change SP1/SP2) FIRING (timed activation of control after power on)ENERGYCOUNTER Calculation done on nominal line voltage and nominal load power or on rms current measured on load via CTDIAGNOSTIC Short circuit or open circuit (LBA alarm) Interrupted or partially interrupted load (HB alarm) Short circuit of control output (SSR alarm)RETENTIVE MEMORY Type EEPROM Max. number of writes 1.000.000SERIAL INTERFACEType: RS485Baudrate: 1200, 2400, 4800, 9600, 19.200, 38.400, 57.600, 115.200 bit/sProtocoll: MODBUS RTUIsolated from main inputGENERAL DATAPOWER SUPPLY Operating voltage100...240 VAC/VDC ±10%, 50/60 Hz(on request 20...27 VAC/VDC ±10%)Power dissipation 5 W max10 W max10 W max Protections Overvoltage 300 V / 35 VConnection Screw terminals and crimp connector, max. wire section 1 mm2CONNECTIONS Serial configuration port(for USB connection)Connector: microUSBInputs and outputs Screw terminals and crimp connector, max. wire section 2,5 mm2AMBIENT CONDITIONS Use IndoorAltitude2000 m maxOperating temperature-10 ... +55 °C (as per IEC 68-2-14)Storage temperature-20 ... +70 °C (as per IEC 68-2-14)Relative humidity20...85% RH non-condensing (as per IEC 68-2-3)PROTECTIONLEVEL IP 65 on front panel (as per IEC 68-2-3)ASSEMBLY Positioning On panel, removable faceplate Installation regulations Installation category: II; Pollution degree: 2,Isolation: doubleDIMENSIONS48X48 mm (1/16 DIN), Depth.: 80 mm48X96 mm (1/8 DIN) Depth.: 80 mm96X96 mm (1/4 DIN) Depth.: 80 mm WEIGHT0,16 kg0,24 kg0,24 kgCE STANDARDS EMC(electromagneticcompatibility)Conforms to Directive 2004/108/CEImmunity in industrial environment: EN 61000-6-2Emissions in residential environment: EN 61000-6-3Emissions in residential environment for 650 model with HV supplySafety: EN 61010-1UL Conformity C/UL/US File no. E216851ORDER METHODS 650 POWER SUPPLY 100...240 VAC12SERIES 650 / 1250 / 1350 POWER SUPPLY 20...27 VAC/VDCPlease contact GEFRAN for information on available codes.ORDER METHODS 1250/1350 POWER SUPPLY 100...240 VAC14SERIES 650 / 1250 / 1350Please contact GEFRAN for information on available codes.SPAINMEXICO TAIWAN INDIARUSSIABELGIUM UK TURKEYSINGAPOREGERMANYCHINA SWITZERLAND FRANCE USA BRAZILSOUTH AFRICAITALYDrive & Motion Control Unit Via Carducci, 2421040 GERENZANO (VA) ITALY Ph. +39 02967601Fax +39 029682653**********************Technical Assistance:*********************Customer Service*************************Ph. +39 02 96760500 Fax +39 02 96760278GEFRAN HEADQUARTER Via Sebina, 7425050 PROVAGLIO D’ISEO (BS) ITALY Ph. +39 03098881Fax +39 0309839063GEFRAN DEUTSCHLAND GmbH Philipp-Reis-Straße 9a D-63500 Seligenstadt Ph. +49 (0) 61828090Fax +49 (0) 6182809222******************SIEI AREG - GERMANY Gottlieb-Daimler Strasse 17/3D-74385 - Pleidelsheim Ph. +49 (0) 7144 897360Fax +49 (0) 7144 8973697****************SENSORMATE AGSteigweg 8,CH-8355 Aadorf, Switzerland Ph. +41(0)52-2421818 Fax +41(0)52-3661884http://www.sensormate.ch GEFRAN FRANCE SA4, rue Jean Desparmet - BP 823769355 LYON Cedex 08Ph. +33 (0) 478770300Fax +33 (0) 478770320********************GEFRAN BENELUX NV ENA 23 Zone 3, nr . 3910 Lammerdries-Zuid 14A B-2250 OLENPh. +32 (0) 14248181Fax +32 (0) 14248180**************GEFRAN UK Ltd Unit 7Brook Business Centre 54a Cowley Mill Road Uxbridge UB8 2FXPh. +44 (0) 8452 604555Fax +44 (0) 8452 604556 ***************.ukGEFRAN ESPAÑACalle Vic, números 109-11108160 - MONTMELÓ(BARCELONA)Ph. +34 934982643Fax +34 935721571**************************GEFRAN MIDDLE EAST ELEKTRIK VE ELEKTRONIK San. ve Tic. Ltd. Sti Yesilkoy Mah. AtaturkCad. No: 12/1 B1 Blok K:12 D: 389 Bakirkoy /Istanbul TURKIYEPh. +90212 465 91 21Fax +90212 465 91 22GEFRAN RUSSIA4 Lesnoy pereulok, 4B usiness center “White Stone” 125047, Moscow, Russia Tell: +7 (495) 225-86-20 Fax: +7 (495) 225-85-00GEFRAN SOUTH AFRICA Pty Ltd.Unit 10 North Precinet, West Bu-ildingTopaz Boulevard Montague Park, 7411, Cape Town Ph. +27 21 5525985 Fax +27 21 5525912GEFRAN SIEIDrives Technology Co., Ltd No. 1285, Beihe Road, Jiading District, Shanghai, China 201807Ph. +86 21 69169898Fax +86 21 69169333***************.cnGEFRAN INDIASurvey No: 182/1 KH, Bhukum, Paud road, Taluka – Mulshi,Pune - 411 042. MH, INDIA Phone No.:+91-20-39394400Fax No.: +91-20-39394401**********************GEFRAN TAIWANNo.141, Wenzhi Rd., Zhongli City, Taoyuan County 32054, Taiwan (R.O.C.)Ph. +886-3-4273697*********************.sg GEFRAN Inc.8 Lowell AvenueWINCHESTER - MA 01890Toll Free 1-888-888-4474Fax +1 (781) 7291468******************GEFRAN BRASILELETROELETRÔNICA Avenida Dr . Altino Arantes,377 Vila Clementino04042-032 SÂO PAULO - SP Ph. +55 (0) 1155851133Fax +55 (0) 1132974012********************.br。
使用说明书U-HSX1300-MICN2 1.产品介绍傻瓜式模糊PID温控器/调节仪采用模糊PID算式,无需人工整定参数,控温精度基本达±0.5℃,无超调、欠调,性价比高。
傻瓜式操作,7款外型尺寸,支持33种信号输入功能,可与各类传感器、变送器配合使用,实现对温度、压力、液位、容量、力等物理量的测量显示,并配合各种执行器对电加热设备和电磁、电动阀进行PID调节和控制、报警控制、数据采集等功能。
适用于工业炉,电炉,烘箱,试验设备,制鞋机械,注塑机械,包装机械,食品机械,印刷机械等行业。
支持2路报警功能,支持1路控制输出或支持采用标准MODBUS RTU协议的RS485通讯接口,1路DC24V配电输出。
输入端、输出端、电源端光电隔离。
100-240VAC/DC或12-36V DC开关电源供电,标准卡入式安装,工作环境温度在0-50℃,且相对湿度5-85%RH无凝结。
2.显示面板外观结构图(1)PV显示窗(测量值)(2)SV显示窗测量状态下显示输入类型等参数参数设定状态下显示设定值(3)第一报警(AL1)和第二报警(AL2)指示灯、运行灯(RUN)和输出灯(OUT)(4)确认键(5)移位键(6)减少键(7)增加键图1从外壳中取出表芯的方法仪表的表芯可以从表壳中拔出,其方法是将仪表前面板两侧的锁扣向外侧拨开,然后抓住仪表的前面板向外拔,即可使表芯与表壳分离。
在回装时,将表芯插入表壳后一定要推紧,并将锁扣锁紧,以保证防护标准。
外形尺寸开孔尺寸外形尺寸开孔尺寸160*80mm(横式)152*76mm48*96mm(竖式)45*92mm 80*160mm(竖式)76*152mm72*72mm(方式)68*68mm 96*96mm(方式)92*92mm48*48mm(方式)45*45mm 96*48mm(横式)92*45mm3.接线图2规格尺寸为A、B、C、D、E型接线图注:横竖式仪表后盖接线端子方向不一样,见示意图3图3图4规格尺寸为F型接线图图5规格尺寸为H型接线图注1:上述接线图中在同一组端子标有不同功能的,只能选择其中一种功能。
pid控制温度原理
PID控制温度原理是一种常用的控制方法,即通过测量系统的温度值与设定值之间的偏差来调节控制器的输出,从而使系统温度稳定在设定值附近。
PID控制器由比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分组成。
比例部分与偏差成正比,积分部分用于处理长期累积的偏差,微分部分则根据偏差的变化率来调整控制器的输出。
在PID控制中,首先需要测量系统的温度值,并计算与设定值之间的偏差(即偏差=设定值-实际值)。
然后,将偏差输入到PID控制器中,控制器根据比例、积分和微分的系数乘以偏差,得到相应的控制量,并输出到执行器(如加热器或冷却器)。
比例系数决定了控制器输出与偏差的线性关系,过大或过小的比例系数都可能导致系统的不稳定性或振荡。
积分系数用于处理系统的静态误差,当系统存在持续偏差时,积分作用将逐渐调整控制量,以消除偏差。
微分系数用于响应偏差的变化率,通过对变化率的监测,可以提前预测系统的响应,并相应地调整控制量。
通过调整PID控制器中的比例、积分和微分系数,可以实现对系统温度的精确控制。
一般来说,可以先调整比例系数,使系统的响应比较快,然后再调整积分系数,消除持续偏差,最后再调整微分系数,以提高系统的稳定性。
总之,PID控制温度原理通过测量温度偏差,并根据比例、积分和微分的系数计算出相应的控制量,从而使系统温度稳定在设定值附近。
PID温度控制器的工作原理1. 简介PID(比例-积分-微分)是一种常用的控制算法,用于实现对温度等物理量的精确控制。
PID温度控制器是基于PID算法设计的一种设备,用于测量和控制温度。
它通常由传感器、控制器和执行器组成,可以通过调节执行器的输出来维持温度在设定值附近。
2. 基本原理PID温度控制器的工作原理基于反馈控制系统的基本原理。
它通过不断测量和比较实际温度与设定值之间的差异,并根据差异来调整执行器的输出,使得实际温度逐渐接近设定值。
2.1 比例控制比例控制是PID算法中最基本的部分。
它根据实际温度与设定值之间的差异,计算出一个比例项,并将其乘以一个比例系数Kp。
这个比例项表示了输出应该调整多少来消除差异。
具体来说,假设实际温度为T,设定值为Tset,那么比例项P就等于(P = Tset - T)。
然后将P乘以比例系数Kp,得到比例控制的输出值。
2.2 积分控制积分控制是为了消除比例控制中的稳态误差而引入的。
稳态误差是指当温度接近设定值时,由于比例项无法完全消除差异,导致温度始终略微偏离设定值。
积分控制通过对比例项进行积分操作来解决这个问题。
具体来说,将比例项P累加起来,并乘以一个积分系数Ki。
这样就得到了积分项I。
I = I + P然后将积分项I乘以积分系数Ki,得到积分控制的输出值。
2.3 微分控制微分控制是为了改善系统的响应速度而引入的。
当温度变化剧烈时,仅仅使用比例和积分控制可能导致系统反应过慢。
微分控制通过计算温度变化率的负反馈来提高系统的响应速度。
具体来说,将温度变化率与一个微分系数Kd相乘,得到微分项D。
D = Kd * (T - Tprev)其中Tprev表示上一个采样周期的温度值。
然后将微分项D乘以微分系数Kd,得到微分控制的输出值。
2.4 PID控制PID控制将比例、积分和微分三个部分结合起来,通过调节它们的系数来实现对温度的精确控制。
PID输出值 = Kp * P + Ki * I + Kd * D其中Kp、Ki和Kd分别是比例、积分和微分控制的系数。
pid温控原理
PID温控原理是一种通过调节控制器的输出来实现温度控制的
方法。
PID控制器由三个部分组成:比例(P)、积分(I)和
微分(D)。
比例(P)控制器根据当前的温度偏差与设定温度之间的差异,产生一个与该差异成比例的输出信号。
当温度偏差增大时,P
控制器输出信号也会增加。
积分(I)控制器根据温度偏差的时间累积,产生一个与累积
偏差成比例的输出信号。
它的作用是消除持续的温度偏差,使得系统能更快地达到设定温度。
微分(D)控制器根据温度偏差的变化速率,产生一个与变化
速率成比例的输出信号。
它的作用是预测温度的变化趋势,提前调整控制器输出,以防止温度过冲或不稳定。
PID控制器会综合考虑到这三个部分的输出信号,通过加权求
和得到最终的控制器输出信号。
这个输出信号会被发送给执行器,如加热器或冷却器,控制温度的变化。
通过不断地根据实际温度与设定温度之间的差异调整PID控
制器的输出,可以使得温度保持在目标温度附近,提高温控系统的稳定性和控制精度。
多路PID温度控制器的功能特点介绍多路PID温度控制器是一种用于多个独立的温度控制回路的设备。
它能够同时对多个温度控制参数进行测量、控制和调整,具有精确的温度控制功能,适用于需要同时控制多个温度环境的应用场景。
以下是多路PID 温度控制器的功能特点介绍:1.多路控制能力:多路PID温度控制器能够同时对多个温度环境进行控制。
它通常具备多个输入通道,并且每个通道都可以独立设置和控制。
这种多路控制能力使得它能够同时满足不同温度环境的需求,提高了控制的灵活性和效率。
2.高精度测量:多路PID温度控制器通过使用高精度的温度传感器来实现对温度的测量。
这种高精度的测量能够保证实时监测到温度变化,并且能够快速而准确地对温度进行调整。
这种精准的测量功能可以满足对温度控制要求特别高的应用场景。
3.独立控制参数:每个温度通道在多路PID温度控制器中都具有独立的控制参数。
这意味着可以根据不同温度环境的要求进行个性化的控制参数设置。
通过调整PID参数,可以实现不同温度环境下的最佳控制效果,使得温度控制更加稳定和精确。
4.多种控制模式:多路PID温度控制器通常支持多种控制模式,如PID控制、ON/OFF控制、模糊控制等。
这使得它能够根据不同的控制需求来选择最适合的控制模式,满足各种温度环境的控制要求。
5.多种报警功能:多路PID温度控制器通常具有多种报警功能,如上限报警、下限报警、偏差报警等。
当温度超出设定的范围时,控制器会及时发出警报,提醒操作人员采取相应的措施。
这种报警功能可以有效避免温度偏离设定范围而引发的安全问题。
6.可编程功能:多路PID温度控制器通常具有可编程功能,可以根据特定的控制要求进行编程设置。
它可以存储和执行多个温度控制程序,实现对多个温度通道的自动控制。
这种可编程功能大大简化了操作过程,提高了控制的灵活性和效率。
7.通信接口:多路PID温度控制器通常具有通信接口,可以与其他设备进行数据交换和远程控制。
pid温度控制总结与展望
PID(比例、积分、微分)控制是一种常见的控制算法,广泛应用于温度控制领域。
PID控制器能够自动调整输出信号,以使被控制对象的温度保持在设定的目标值附近。
PID控制器的基本原理是:比例控制器根据误差信号的大小产生输出信号;积分控制器用于减小稳态误差;微分控制器用于减小响应时间和稳态误差。
这三个部分可以分别调整,以满足不同的控制要求。
在实际应用中,PID控制器通常需要根据被控对象的特性进行调整。
例如,在控制加热过程中,需要考虑加热功率、加热速度、材料的热导率等因素,以使得温度控制更加精确、稳定。
未来,随着智能制造技术的发展,PID控制器将更加智能化、自适应。
例如,可以通过机器学习算法来训练PID控制器,提高其控制精度和效率。
此外,PID控制器也将广泛应用于新能源领域,如太阳能、风能等能源的转换和利用。
总之,PID控制技术在温度控制领域发挥着重要作用,未来还有广阔的应用前景和发展空间。
目录一、设计内容 (2)1.1温度控制 (2)1.2设计方案 (2)二、软件设计 02.1主程序流程图 02.2 DS18B20实现温度转换和温度数值读取流程图 02.3显示流程图 (1)三、PID控制 (2)3.1PID简介 (2)3.2PID控制算法 (4)四、电路设计 (6)4.1功能模块设计 (6)4.2电路连接设计 (7)4.2.1温度检测电路 (7)4.2.2继电器控温电路 (7)4.2.3外部电路 (8)参考文献 (9)附录PID温度控制器程序 (10)一、设计内容1.1温度控制本设计以水为测量对象,温度测量电路接收传感器的信号,并将模拟信号通过模/数转换器转换为数字信号,送入单片机系统,与预设的温度对比,通过一定的控制算法,控制继电器的通断,从而控制加热器的工作,使得水温维持在设定的温度。
温度控制算法精确控制温度加热,以温度最小为优化目标。
温度是工业控制对象的主要的被控参数之一,如冶金,机械,食品,化工各类工业中广泛使用的各种加热炉,热处理炉,反应炉等。
在过去多是采用常规的模拟调节器对温度进行控制,本设计采用了单片微型机对温度实现自动控制。
1.2设计方案温度控制系统是一种比较常见和典型的过程控制系统。
温度是工业生产过程中重要的被控参数之一,当今计算机控制技术在这方面的应用,已使温度控制系统达到自动化、智能化,比过去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好得多,可控性方面也有了很大的提高。
温度是一个非线性的对象,具有大惯性的特点,在低温段惯性较大,在高温段惯性较小。
对于这种温控对象,一般认为它具有以下的传递函数形式:这是传统的二位式模拟控制方案,其基本思想与方案一相同,但由于采用上下限比较电路,所以控制精度有所提高。
这种方法还是模拟控制方式,因此也不能实现复杂的控制算法使控制精度做得较高,而且不能用数码管显示,对键盘进行设定。
采用89C51单片机系统来实现。
单片机软件编程灵活、自由度大,可用软件编程来实现各种控制算法和逻辑控制。
单片机系统可以使用数码管来显示水温的实际值,能用键盘输入设定值。
选用了AT89C51芯片,不需要外扩展存储器,可使系统整体结构更为简单。
采用以单片机为控制核心的控制系统,尤其对温度控制,可达到模拟控制所达不到的效果,并且实现显示和键盘设定功能,大大提高了系统的智能化。
这也使得系统所测得结果的精度大大提高。
AT89C51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
而在众多的51系列单片机中,要算ATMEL 公司的AT89C51更实用,也是一种高效微控制器,因为它不但和8051指令、管脚完全兼容,而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的,这种工艺的存储器,用户可以用电的方式达到瞬间擦除、改写。
而这种单片机对开发设备的要求非常低,开发时间也能大大缩短。
DS18B20是一线式数字温度传感器,它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点,特别适合用于构成多点温度测控系统,可直接将温度转化成串行数字信号(按9位二进制数字)给单片机处理,且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。
它具有独特的单总线接口方式,仅需使用1个端口就能实现与单片机的双向通讯。
采用数字信号输出提高了信号抗干扰能力和温度测量精度。
它的工作电压使用范围宽3.0~5.5 V,可以采用外部供电方式,也可以采用寄生电源方式,即当总线DQ为高电平时,窃取信号能量给DS18B20供电。
它还有负压特性,电源极性接反时,DS18B20不会因接错线而烧毁,但不能正常工作。
可以通过编程而实现9~12位的温度转换精度设置。
设定的分辨率越高,所需要的温度数据转换时间就越长,在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。
RS-232接口是个人计算机上的通讯接口之一,是1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。
它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。
该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。
随着设备的不断改进,出现了代替DB25的DB9接口。
二、软件设计2.1主程序流程图系统的主程序流程图如图2-1 所示,当有信号输入时,主程序启动,根据内部设定的条件逐步运行,达到设计目的。
2.2 DS18B20实现温度转换和温度数值读取流程图图2-2为DS18B20实现温度转换和温度数值读取流程图,用于系统的温度转换和温度数值的读取。
图2-2 DS18B20实现温度转换和温度数值读取流程图2.3显示流程图图2-3为系统的显示流程图。
主要是通过对传输信号进行显示后,给操作者提供提示。
以到达为本系统提供对温度的显示和监控的目的。
三、PID 控制3.1PID 简介PID 控制器是一种线性控制器,它根据给定值厂r(t)与实际输出值y(t)构成控制偏差e(t):()()()e t r t y t =- (3.1) 将偏差()e t 的比例(Proportional )、积分(Integral )和微分(Derivative )通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制,因此称为PID 控制。
PID 控制系统原理如图 3-1 所示。
图2-3 显示流程图图 3-1 PID 控制系统原理图其控制规律为:011()()()()t P D de t u t K e t e t dt T T dt ⎡⎤=++⎢⎥⎣⎦⎰ (3.2)或者写成传递函数的形式为:11()(1)P D G s K T s T s =++ (3.3)式中 P K :比例系数1T :积分时间常数D T :微分时间常数PID 控制器各校正环节的作用如下:(1) 比例环节即时成比例地反映控制系统的偏差信号()e t ,偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用,以减少偏差;(2) 积分环节主要用于消除静差,提高系统的无差度。
积分作用的强弱取决于积分时间常数,1T 越大,积分作用越弱,反之则越强;(3) 微分环节能够反映偏差信号的变化趋势(变化速率),并且能在偏差信号值变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。
3.2PID 控制算法由于计算机控制是一种采样控制系统,它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量。
因此,(3.2)式中的积分和微分项不能直接使用,需要进行离散化处理。
现令T 为采样周期,以一系列的采样时刻点kT 代表连续时间t ,以累加求和近似代替积分,以一阶后向差分近似代替微分,做如下的近似变换:t kT = (3.4)000()()()k kt j j e t T e jT T e j ==≈=∑∑⎰ (3.5) ()()1()()(1)e kT e k T de t e k e k dt T T--⎡⎤--⎣⎦≈= (3.6) 其中,T 为采样周期,()e k 为系统第k 次采样时刻的偏差值,e(1k -)为系统第(1k -)次采样时刻的偏差值,k 为采样序号,k =0,1,2,…。
将上面的(3.5)式和(3.6)式代入(3.2)式,则可以得到离散的PID 表达式: []01()()()()(1)kD P j T T u k K e k e j e k e k T T =⎧⎫=++--⎨⎬⎩⎭∑ (3.7) 如果采样周期T 足够小,该算式可以很好的逼近模拟PID 算式,因而使被控过程与连续控制过程十分接近。
通常把(3.7)式称为PID 的位置式控制算法。
若在(3.7)式中,令:11P K T K T = (称为积分系数) P D D K T K T=(称为微分系数) 则 []10()()()()(1)k P D j u k K e k K e j K e k e k ==++--∑ (3.8)(3.8)式即为离散化的位置式PID 控制算法的编程表达式。
可以看出,每次输出与过去的所有状态都有关,要想计算()u k ,不仅涉及()e k 和(1)e k -,且须将历次()e j 相加,计算复杂,浪费内存。
下面,推导计算较为简单的递推算式。
为此,对(3.8)式作如下的变动:考虑到第(1)k -次采样时有[]101(1)(1)()(1)(2)k D P j T T u k K e k e j e k e k T T -=⎧⎫-=-++---⎨⎬⎩⎭∑ (3.9) 使(3.8)式两边对应减去(3.9)式,得[]1()(1)()(1)()()2(1)(2)D P T T u k u k K e k e k e k e k e k e k T T ⎧⎫--=--++--+-⎨⎬⎩⎭整理后得[]11012()(1)()(1)()()2(1)(2)2(1)(1)()(1)(1)(2)(1)()(1)(2)D P D D D P P P T T u k u k K e k e k e k e k e k e k T T T T T T u k K e k K e k K e k T T T Tu k a e k a e k a e k ⎧⎫=-+--++--+-⎨⎬⎩⎭=-+++-+-+-=-+--+-(3.10) 其中,01(1)D P T T a K T T =++,12(1)D P T a K T =+,2D P T a K T=,(3.10)式就是PID 位置式得递推形式。
如果令 ()()(1)u k u k u k ∆=-- 则 012()()(1)(2)u k a e k a e k a e k ∆=--+-式中的0a 、1a 、2a 同(3.10)式中的一样。
因为在计算机控制中,0a 、1a 、2a 都可以事先求出,所以,实际控制时只须获得()e k 、(1)e k -、(2)e k -三个有限的偏差值就可以求出控制增量。
由于其控制输出对应执行机构的位置的增量,故(3.11)式通常被称为PID 控制的增量式算式。
增量式PID 控制算法与位置式控制算法比较,有如下的一些优点:(1) 位置式算法每次输出与整个过去状态有关,算式中要用到过去偏差的累加值()e j ∑,容易产生较大的累计误差。
而增量式中只须计算增量,算式中不需 要累加,控制增量的确定仅与最近几次偏差采样值有关,当存在计算误差或者精度不足时,对控制量的影响较小,且较容易通过加权处理获得比较好的控制效果;(2) 由于计算机只输出控制增量,所以误动作影响小,而且必要时可以用逻辑判断的方法去掉,对系统安全运行有利;(3)手动一自动切换时冲击比较小。
鉴于以上优点,本系统的控制算法即采用增量式的PID控制算法。