Bộ điều khiển nhiệt độ là gì?

1.Bộ điều khiển nhiệt độ là gì?

Giới thiệu về kiểm soát nhiệt độ

Đúng như tên gọi, bộ điều khiển nhiệt độ là một công cụ được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ, chủ yếu không có sự tham gia rộng rãi của người vận hành. Bộ điều khiển trong hệ thống kiểm soát nhiệt độ sẽ chấp nhận cảm biến nhiệt độ như cặp nhiệt điện hoặc RTD làm đầu vào và so sánh nhiệt độ thực tế với nhiệt độ điều khiển mong muốn hoặc điểm đặt. Sau đó nó sẽ cung cấp đầu ra cho một phần tử điều khiển.

Bộ điều khiển nhiệt độ kỹ thuật số được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ quy trình công nghiệp đến sản phẩm tiêu dùng. Ví dụ, các ứng dụng công nghiệp như hệ thống HVAC, chế biến thực phẩm và xử lý hóa chất thường yêu cầu kiểm soát nhiệt độ chính xác để đảm bảo chất lượng và an toàn. Mặt khác, các sản phẩm tiêu dùng như tủ lạnh, điều hòa không khí và máy nước nóng cũng dựa vào bộ điều khiển nhiệt độ để duy trì môi trường thoải mái.

2.Tại sao bộ điều khiển nhiệt độ lại quan trọng?

Bộ điều khiển nhiệt độ rất cần thiết để đảm bảo hiệu suất và an toàn tối ưu trong cả thiết bị công nghiệp và sản phẩm tiêu dùng. Chúng cần thiết trong bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu nhiệt độ quy trình cụ thể phải ổn định. Ví dụ, trong ngành công nghiệp thực phẩm, bộ điều khiển nhiệt độ rất quan trọng để duy trì các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm vì chúng giúp duy trì phạm vi nhiệt độ ổn định và an toàn trong thiết bị làm lạnh nhằm ngăn ngừa hư hỏng và ô nhiễm thực phẩm.

Có hai loại điều khiển nhiệt độ: điều khiển vòng hở và điều khiển vòng kín. Điều khiển vòng hở là một loại hệ thống điều khiển trong đó đầu ra của hệ thống không được giám sát hoặc đưa trở lại đầu vào. Điều này có nghĩa là hệ thống không tự điều chỉnh và dễ bị lỗi theo thời gian. Mặt khác, điều khiển vòng kín là một loại hệ thống điều khiển trong đó đầu ra được giám sát và đưa trở lại đầu vào. Điều này cho phép hệ thống thực hiện các điều chỉnh khi cần thiết để duy trì đầu ra trong phạm vi mong muốn. Điều này làm cho hệ thống tự điều chỉnh và ít bị lỗi hơn theo thời gian.

3.Các loại bộ điều khiển nhiệt độ khác nhau

Có ba loại bộ điều khiển

quy trình cơ bản:

Bộ điều khiển bật/tắt: quy trình cơ bản:

Điều khiển Bật/Tắt là một loại hệ thống điều khiển trong đó đầu ra của hệ thống ở trạng thái bật hoặc tắt hoàn toàn - không có trạng thái ở giữa. Loại bộ điều khiển nhiệt độ cơ bản này thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu phản hồi nhị phân; đầu ra được kích hoạt hoàn toàn hoặc ngừng hoạt động hoàn toàn. Trong loại hệ thống này, đầu ra điều khiển là giá trị riêng biệt (Bật/Tắt) hoặc giá trị liên tục (mở/đóng). Hệ thống điều khiển bật/tắt rất hữu ích trong việc điều chỉnh nhiệt độ, áp suất và tốc độ dòng chảy trong môi trường công nghiệp. Điều khiển bật/tắt thường được sử dụng khi không cần điều khiển chính xác, trong các hệ thống không thể xử lý việc bật và tắt năng lượng thường xuyên, khi khối lượng của hệ thống lớn đến mức nhiệt độ thay đổi cực kỳ chậm hoặc để báo động nhiệt độ. Một loại điều khiển Bật/Tắt đặc biệt được sử dụng để cảnh báo là bộ điều khiển giới hạn. Loại bộ điều khiển này sử dụng rơle chốt, phải được đặt lại theo cách thủ công và được sử dụng để tắt quy trình khi đạt đến nhiệt độ nhất định.

Bộ điều khiển tỷ lệ:

Điều khiển tỷ lệ là một loại hệ thống điều khiển phản hồi được sử dụng để duy trì điểm đặt mong muốn bằng cách điều chỉnh đầu ra dựa trên sai số giữa điểm đặt và đầu ra thực tế. Loại điều khiển này được sử dụng rộng rãi vì nó dễ thực hiện, có độ chính xác và phản hồi cao. Trong hệ thống điều khiển tỷ lệ, đầu ra tỷ lệ thuận với sai số, nghĩa là hệ thống càng gần điểm đặt thì đầu ra sẽ càng nhỏ. Loại hệ thống này cũng được sử dụng để giảm mức độ vọt lố và dao động có thể xảy ra với các loại hệ thống điều khiển khác.

Bộ điều khiển PID:

Điều khiển PID sử dụng sự kết hợp của ba thành phần riêng biệt để điều khiển hệ thống: Tỷ lệ, Tích phân và Đạo hàm (do đó có tên 'PID'). Số hạng tỷ lệ được sử dụng để tạo ra một đầu ra tỷ lệ với sai số, số hạng tích phân được sử dụng để loại bỏ bất kỳ sai số nào ở trạng thái ổn định và số hạng đạo hàm được sử dụng để cung cấp hệ số giảm chấn và giảm độ vọt lố. Các tham số của từng thành phần PID sau đó được điều chỉnh để đạt được đáp ứng mong muốn.

Điều khiển PID

Loại bộ điều khiển thứ ba cung cấp khả năng tỷ lệ với điều khiển tích phân và vi phân, hay còn gọi là PID. Bộ điều khiển này kết hợp điều khiển tỷ lệ với hai điều chỉnh bổ sung, giúp thiết bị tự động bù đắp cho những thay đổi trong hệ thống.

Những điều chỉnh này, tích phân và đạo hàm, được biểu thị bằng đơn vị dựa trên thời gian; chúng cũng được gọi bằng các nghịch đảo của chúng, RESET và RATE, tương ứng. Các số hạng tỷ lệ, tích phân và đạo hàm phải được điều chỉnh riêng hoặc "điều chỉnh" theo một hệ thống cụ thể bằng cách sử dụng phép thử và sai số. Nó cung cấp khả năng điều khiển ổn định và chính xác nhất trong ba loại bộ điều khiển và được sử dụng tốt nhất trong các hệ thống có khối lượng tương đối nhỏ, những hệ thống phản ứng nhanh với những thay đổi về năng lượng được thêm vào quy trình.

Nên sử dụng trong các hệ thống có tải thay đổi thường xuyên và bộ điều khiển dự kiến sẽ tự động bù do thay đổi thường xuyên về điểm đặt, lượng năng lượng sẵn có hoặc khối lượng cần điều khiển. OMEGA cung cấp một số bộ điều khiển tự động điều chỉnh. Chúng được gọi là bộ điều khiển tự động điều chỉnh.