کنترلر دما

مشخصات فنی کنترلر دما

کنترلر دما تنها یکی از اجزای سیستم کنترل دما می باشد. لذا جهت انتخاب کنترلر مناسب، کل سیستم کنترل دما باید انالیز شده و مورد بررسی قرار بگیرد. بطور کلی می توان این موارد را در انتخاب کنترل کننده دما بررسی و مورد توجه قرار داد. دامنه اندازه گیری و دقت دستگاه، حداکثر دمای قابل تحمل، ابعاد دستگاه، تعداد پورت ها، تعداد و نوع خروجی و ورودی، شرایط سایت و محیط و نکات دیگر که برای بررسی آن باید اطلاعات کامل تر و جامع تری نسبت به شرایط کلی و جزئیات داریم.

انواع برندهای کنترلر دما

کنترلر دمای اتونیکس Autonics	کنترلر دمای امرن Omron
مشخصات فنی	مشخصات فنی
کنترلر دمای Hanyoung	کنترلر دمای لوترون Lutron
مشخصات فنی	مشخصات فنی
کنترلر دما Delta
مشخصات فنی

انواع کنترلر دما و نحوه عملکرد آنها

کنترلر دما ON/OFF

کنترلر ON/OFF ساده ترین نوع کنترلر دما می باشد. خروجی این دستگاه یا ON و یا OFF است و حالت میانه ایی ندارد. این نوع کنترلر تنها در صورتی خروجی می دهد که دمای ورودی از عدد ست پوینت دستگاه عبور کند. جهت کنترل گرما، خروجی زمانی ON می شود که دما زیر عدد ست پوینت باشد و زمانی OFF می شود که دما بالای عدد ست پوینت باشد. زمانیکه که دما از ست پوینت عبور می کند تا وضعیت خروجی را تغییر دهد دمای پروسه بصورت سیکل وار ادامه پیدا می کند که از دمای زیر ست پوینت بالا برود و یا برعکس. در مواردی که این سیکل سریع اتفاق می افتد، جهت جلوگیری از خرابی کنتاکتورها و ولوها، یک ON/OFF دیفرانسیلی و یا هیسترزیس، به عملکردهای کنترلر اضافه می شود. این دیفرانسیل زمانی نیاز است که قبل از ON یا OFF شدن خروجی، دما با یک مقدار مشخص، از ست پوینت تجاوز کند. ON/OFF دیفرانسیلی، مانع ضربه زدن خروجی و یا سوئیچ های سریع و ادامه دار می شود. از کنترلر ON/OFF زمانی استفاده می شود که نیاز به کنترل خیلی دقیق نداشته باشیم، مثلا در سیستم هایی که مقدار و حجم سیستم بسیا زیاد است و دما بسیار کند تغییر می کند و یا برای آلارم دما از آن استفاده می شود. یک نوع خاص از کنترلر ON/OFF که برای آلارم استفاده می شود، یک کنترلر حدی یا LIMIT CONTROLLER است. این کنترلر از یک رله LATCHING استفاده می کند که باید بصورت دستی RESET شود و برای SHOUT DOWN پروسه زمانی استفاده می شود که به یک دمای خاص رسیده باشیم.

به طور کلی در این کنترلر ها مواردی مانند اورشوت و حرکت نوسانی بسیار رخ می دهد و حذف این موارد غیر ممکن می باشد. کنترلر ON/OFF منسوخ شده می باشد و تنها در مواردی که دقت، اهمیت چندانی ندارد مورد استفاده قرار می گیرند.

کنترلر دما تناسبی Proportional Control

کنترلرهای تناسبی جهت حذف سیکل های ON/OFF کنترل، طراحی شده اند. زمانیکه دما به ست پوینت می رسد، یک کنترلر تناسبی میانگین پاور اعمال شده به هیتر را کاهش می دهد. تاثیر آن کاهش سرعت هیتر است که موجب می شود دما از عدد ست پوینت تجاوز نکند، در نتیجه دما به عدد ست پوینت رسیده و در همان نقطه ثابت باقی می ماند. این عملکرد تناسبی، با خاموش و روشن کردن خروجی در فاصله های زمانی کوتاه، قابل انجام است. در این نوع عملکرد، نسبت زمان ON و OFF جهت کنترل دما تغییر می کند. این عملکرد، در بازه اطراف ست پوینت اتفاق می افتد. در خارج این بازه، کنترلر شبیه یک کنترلر ON/OFF ساده عمل می کند. هر چند درون بازه یاد شده، خروجی به نسبت اختلاف اندازه گیری شده از ست پوینت، ON و OFF می شود.

کنترل دما PID

کنترلر PID جهت اندازه گیری پارامترهای فیزیکی مانند فشار، دما، سطح، فلو و. غیره مورد استفاده قرار می گیرند. PID مخفف Propotional Integral Derivative می باشد و اساس کار این کنترلر بر اساس سه مد کنترلی تناسبی، انتگرالی و مشتقی است.

• کنترل تناسبی

بر اساس وضعیت فعلی سیستم تحت کنترل عمل می کند و مقدار اندازه گیری شده نسبت به مقدار تنظیم شده مقایسه می شود و سیگنال کنترلی متناسب با دامنه خطای لحظه ای ارسال می گردد.

• کنترل انتگرالی

بر اساس وضعیت گذشته سیستم تحت کنترل می باشد و سیگنال کنترلی بر اساس دامنه خطا در زمان های گذشته ایجاد می گردد.

• کنترل مشتقی

عملکرد این تابع بر اساس وضعیت آینده سیستم کنترلی می باشد و سیگنال کنترلی به میزان تغییرات خطا بستگی دارد. کنترلر PID بر اساس سه وضعیت گذشته، حال و آینده سیستم، سیگنال کنترلی را تولید می کند و در بسیاری از فرایندهای صنعتی کاربرد دارد.

ساختار کنترلر دما PID

ساختار کنترهای دما تاثیر مستقیمی بر روی تنظیم کنترلر ها دارد، انواع ساختار کنترلر دما PID به شرح زیر می باشد:

• کنترلر دما PID با ساختار موازی
• کنترلر دما PID با ساختار غیر تعاملی (استاندارد، ایده آل، ISA)
• کنترلر دما PID با ساختار تعاملی (حقیقی، سری، کلاسیک)

کنترلر دما PID با ساختار موازی

این ساختار در سیستم های کنترل توزیع شده و کنترل کننده PLC کاربرد دارند. تنظیم این ساختار مشکل می باشد.

کنترلر دما PID با ساختار غیرتعاملی (استاندارد، ایده آل، ISA)

از الگوریتم‌های تنظیم کُهِن-کُن (Cohen-Coon) و لاندا (Lambda) برای این نوع پیکربندی استفاده می شود.

کنترلر دما PID با ساختار تعاملی (حقیقی، سری، کلاسیک)

ساختار کنترل کننده‌های پنوماتیکی و الکترونیکی اولیه به صورت تعاملی بود. در حال حاضر انواعی از کنترل کننده با ساختار تعاملی موجود می باشند.

این مدل کنترل دقیق ترین و پایدارترین نوع کنترل است و برای سیستم هایی که حجم کمی دارند و نسبت به تغییرات انرژی اعمال شده به سستم، سریع واکنش نشان می دهند بسیار مناسب هستند. این نوع کنترلر برای سیستم هایی پیشنهاد می شود که بار مرتب تغییر می کند و از کنترلر انتظار می رود که این تغییرات در ست پوینت، بصورت اتوماتیک تغییرات در مقدار انرژی و یا حجم را تنظیم نماید.

مزایا کنترلر دما PID

• ساختار ساده
• تنظیم راحت
• حذف خطای حالت ماندگار
• پیاده سازی راحت
• قیمت پایین
• ماژول تجاری

خروجی کنترلر دما

کنترلر دما وظیفه برقرای ارتباط و تغییر وضعیت جهت رسیدن دمای تجهیزات به دما ی مورد نظر را دارند و مقدار خروجی به صورت خروجی ولتاژ 0 تا 5 ولت DC یا جریان 4 تا 20 میلی آمپر می باشد. خروجی های کنترلر دما به شرح زیر می باشد

• خروجی رله ای (Relay output)
• خروجی رله حالت جامد (SSR)

خروجی رله ای

خروجی رله ای از نوع جریان می باشد و به وسیله جریان خروجی کنترلر تنظیم می شود.

در خروجی رله ای، کنترلر دارای یک کنتاکت داخلی می باشد که به صورت سری به تجهیزات خروجی متصل می باشد و باعث روشن یا خاموش شدن می شود.

در صورت نیاز به توان بیشتر، یک کنتاکت مغناطیسی خارج از کنترلر قرار می دهیم.

خروجی رله حالت جامد (SSR)

در خروجی SSR، خروجی از نوع ولتاژی می باشد و ولتاژ 12 ولت تولید می کند، رله حالت جامد توسط این ولتاژ دستورات را دریافت می کند و با توجه به مقدار خروجی کنترلر دما، تجهیزات را کنترل می کند.

رله حالت جامد قسمت متحرک ندارد و برای فرآیندهایی که چرخه زمانی کوتاهی دارند مناسب است.

کنترلر PID با کنترل فازی (Fuzzy)

برای کنترل اثر اغتشاشات، کنترل فازی، به کنترلر PID اضافه می شود. در این حالت اختلاف دمای بین ست پوینت و مقدار واقعی دما محاسبه می شود و دما به طور دقیق تنظیم می گردد.

تنظیم و کالیبراسیون کنترلر دما

خدمات و سرویس های کالیبراسیون سنسور دما و کنترلر دما تایید کننده عملکرد صحیح تجهیز شما می باشد. این امر مهمی است که این ابزار برای اندازه گیری دما استفاده می شود یا بعنوان یک کنترلر دما کار می کند. مخصوصا در تجهیزاتی که نیاز مند اپراتور هستند یا در معرض دوره ای دمای بسیار بالا و فرکانس حرارتی هستند. کالیبراسیون کنترلر و سنسور دما دقت اندازه گیری خروجی دستگاه را با خروجی ای که انتظار می رود اندازه گیری شود، بر پایه مشخصات سازنده دستگاه یا دیگر الزامات تایید می کند.

نحوه انتخاب یک کنترلر جهت پروسه

قبل از انتخاب کنترلر دما، فرآیند خود را ارزیابی کنید و نیازهای کنترلی خود را مشخص نمایید. پارامترهایی که می توانید در هنگام انتخاب کنترلر دما مورد ارزیابی قرار دهید به شرح زیر می باشد:

اندازه کنترلر دلخواه را انتخاب کنید.

کنترلرها در ابعاد مختلفی تولید و طراحی می شوند. انتخاب اندازه تا حد زیادی به ترجیح کاربر بستگی دارد، زیرا فناوری توانسته است اندازه اجزای مدار را کاهش دهد، به طوری که کنترلرهای جدید و کوچکتر دارای ویژگی های بیشتری نسبت به کنترلرهای قدیمی در ابعاد بزرگ تر هستند. برای انتخاب اندازه مناسب، در نظر بگیرید که اپراتور چقدر از پانل فاصله خواهد داشت و چقدر برای او مهم است که بتواند دمای فعلی را از آن مکان ببیند. نکته دیگر باید این باشد که چه مقدار فضای پانل برای کنترلر در دسترس است، به خصوص اگر بیش از یک کنترلر در پنل نصب شود. به خاطر داشته باشید که کنترلرهای کوچکتر دکمه های کوچکتری نیز دارند. اگر اپراتور دستکش بپوشد، ممکن است کنترلر بزرگتر مناسب باشد.

کنترلرهای دما در چندین اندازه و سایز استاندارد ساخته شده و به بازار ارائه می شوند. این کنترلرها در اشکال مربعی به سایزهای 48*48 میلیمتر، 72*72 میلیمتر و 96*96 میلیمتر و در دو سایز مستطیلی ایستاده و خوابیده تولید می شوند. انتخاب اندازه کنترلر کاملا بستگی به اندازه محل نصب کنترلر و تابلویی که قرار است در آن نصب بشود دارد.

انتخاب سنسورهای ورودی کنترلر دما

عموما کنترلر های دما با ورودی های مشخص ساخته شده و به بازار ارائه می شوند و تعداد و تایپ ورودی در مدل های مختلف کنترلر های دمایی متفاوت است. به عنوان مثال بعضی از انواع کنترلر ها فقط قابلیت دریافت انواع مختلفت ترموکوپل را دارند مثل ترموکوپل های تایپ k؛ تایپ j؛ و غیره و بعضی از آنها فقط قابلیت دریافت انواع سنسورهای RTD مثل PT-100؛ PT-1000 و غیره را دارند. اما انواع دیگری هستند که ورودی هر دو نوع سنسور ترموکوپل و RTD را قبول می کنند که طبیعتا قیمت بالاتری دارند. بنابراین زمان انتخاب، به نوع ورودی توجه کنید، زیرا انتخاب اشتباه باعث می شود بی دلیل هزینه بالاتری را جهت خرید یک کنترلر دما پرداخت کنید.

زمان انتخاب نوع سنسور ورودی، توجه به محدوده دمایی که قرار است در پروسه اندازه گیری شود و همچنین دقت اندازه گیری حائز اهمیت است. مثلا سنسور RTD هر چند که دقت اندازه گیری بالایی دارد اما در انواع ایرانی آن قابلیت اندازه گیری دمای 50- الی 400 درجه سانتیگراد را دارند و در انواع خارجی آن مثل برند جوموی آلمان نهایت تا 600 درجه سانتیگراد را اندازه گیری می کند. لذا برای دماهای بالاتر باید از انواع ترموکوپل با رنج های دمایی متناسب با پروسه استفاده کرد.

توجه داشته باشید اگر در زمان انتخاب سنسور، بازه دمایی قابل اندازه گیری سنسور، خیلی بیشتر از دمای واقعی پروسه باشد، سنسور دقت مناسبی را در فرآیند شما نخواهد داشت. لذا بهترین انتخاب، انتخاب بازه دمایی نزدیک به دمای واقعی فرآیند شما است.

انتخاب الگوریتم کنترلی کنترلر دما ( خاموش/روشن، تناسبی، PID)

همانطور که در پاراگراف های قبلی در خصوص انواع منطق های کنترلی یک کنترلر دما توضیح داده شد، ساده ترین نوع کنترل از نوع ON/OFF یا خاموش/روشن است. به این معنی که خروجی که در کنترل ایجاد می شود یا صفر است و یا یک و هیچ حالت حد وسطی ندارد و نسبت به حالت PID کنترل دقت کمتری دارد و ارزان تر است.این نوع کنترل برای پروسه های کنترلی ساده که احتیاج به دقت بالایی ندارند استفاده می شود. همچنین در پروسه هایی که تغییرات دمایی خیلی سریعی اتفاق نمی افتد و یا اینکه فقط احتیاج به یک آلارم در پروسه داریم، خروجی این نوع کنترلر ها به صورت رله ای و SSR است و این نوع کنترلر ها قابلیت خروجی آنالوگ را ندارند.

نوع دوم الگوریتم کنترلی، نوع تناسبی یا Proportional Control است. در این نوع کنترل، خاموش و روشن شدن در دوره های زمانی کوتاه اتفاق می افتد.این نوع روشن خاموش شدن در یک محدوده حول و حوش نقطه ست پوینت اتفاق می افتد که به آن محدوده تناسبی می گوییم. خارج از محدوده تناسبی کنترلر مثل کنترلرهای ON/OFF عمل می کند. در محدوده تناسبی، هنگامی که مقدار ورودی کنترلر دما با مقدار ست پوینت تفاوت داشته باشد این روشن خاموش شدن در محدوده مشخص شده به صورت دوره ایی ایجاد می شود تا به دمای مطلوب پروسه برسیم. در این نوع کنترل، ست پوینت نقطه وسط محدوده تناسبی است. در این نوع کنترلر ها، محدوده تناسبی قابل تعریف است تا کاربر بهترین حالت برای کنترل پروسه تنظیم کند. این نوع کنترل باعث صرفه جویی در مصرف برق هیتری که در پروسه به کاررفته است می شود، چراکه باعث می شود هیتر خارج از محدوده مورد نظر روشن نماند و به موقع خاموش شود. این نوع کنترل نسبت به حالت ON/OFF دقت بیشتری دارد و کمی گران تر است.

خروجی کنترلرهای دمای تناسبی، علاوه بر رله و SSR؛ می تواند خروجی آنالوگ 4 تا 20 میلی آمپر و یا 0 تا 5 ولت مستقیم باشد.

پیشرفته ترین الگوریتم کنترلی در کنترلرهای دما، کنترل PID می باشد که در خصوص عملکرد آن در مطالب قبلی توضیح داده شده است. این نوع کنترلر بر خلاف دو نوع قبلی دارای ریست اتوماتیک است لذا تغییرات سریع بار به صورت اتوماتیک جبران سازی می شود و آفست حذف می شود. به عنوان مثال یک کوره را در نظر بگیرید، وقتی که یک محصول درون کوره قرار می گیرد یک افت دما در کوره اتفاق می افتد و نیاز است کوره سریعا این افت دما را جبران کند تا به دمای تعریف شده برسد. و مثلا وقتی یک محصول از کوره برداشته می شود بار کوره کم شده و دما از دمای تنطیمی بطور سریعی بالاتر می رود. کنترلرهای دمای PID این تغییرات سریع بار را به سرعت پوشش می دهند و با روشن و خاموش کردن به موقع هیتر، و رساندن دمای کوره به حالت ایده آل باعث می شوند که کوره در یک دمای پایدار باقی بماند.

بنابراین کنترلرهای دمای PID برای مواردی که تغییرات سریع دمایی رخ می دهد بهترین انتخاب هستند.

خروجی کنترلرهای دمای PID، علاوه بر رله و SSR می تواند خروجی آنالوگ 4 تا 20 میلی آمپر و یا 0 تا 5 ولت مستقیم باشد. همچنین این کنترلرها در انواع قابل برنامه ریزی به بازار ارائه می شوند و بعضا قابلیت انتخاب بیش از یک ست پوینت با شیب های زمانی متفاوت را دارند. معمولا برندهای اروپایی مثل جومو آلمان و یا برندهای مطرح کره ایی مثل برند هانیانگ این نوع کنترلرها را عرضه می کنند که البته قیمت چند برابری نسبت به کنترلرهای تک ست پوینتی دارند.

خروجی سخت افزاری کنترلرهای دما

همانطور که گفته شد خروجی سخت افزاری کنترلر در انواع مختلفی ارائه می شود. تصمیم در مورد اینکه از چه خروجی استفاده شود به این موضوع بستگی دارد که از چه نوع هیتری برای گرمایش استفاده می کنیم، چه نوع برقی برای تغذیه دستگاه در دسترس است و چه الگوریتم کنترلی انتخاب شده است. 

رایج ترین خروجی های کنترلرهای دما به شرح ذیل می باشد:

خروجی های تناسبی یا ON/OFF:

• خروجی مکانیکی رله
• خروجی ترایاک ( رله حالت جامد AC)
• رله حالت جامد DC (پالس)

خروجی های تناسبی آنالوگ:

• خروجی جریانی 4-20 mA dc
• خروجی ولتاژی 0-5 Vdc و یا 0-10 Vdc

لیست قیمت کنترلر دما

با عرض پوزش کلیه قیمت ها در حال بروز رسانی می باشد، لطفا جهت استعلام قیمت خرید با واحد فروش تماس حاصل نمایید.