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推荐语：数字显示调节仪，温控器

作者：黄文鑫著

出版社：化学工业出版社

出版时间：2020-05-01

书籍编号：30617940

ISBN：9787122359605

正文语种：中文

字数：186836

版次：

所属分类：科学新知-工业技术

书名：智能温度控制器的使用及维修

作者：黄文鑫编著

CIP号：第003221号

ISBN：978-7-122-35960-5

责任编辑：宋　辉

出版发行：化学工业出版社（北京市东城区青年湖南街13号 100011）

购书咨询：010-64518888

售后服务：010-64518899

网址：http://www.cip.com.cn

版权所有　违者必究

序言

智能化仪器仪表是采用微处理器技术、计算机技术等使产品具有某些人工智能，对外界因素的变化能做出正确判断或相应反应的设备。智能温度控制器是智能化仪器仪表中很重要的一类产品，常用于工业过程测控、工厂自动化、物流、环境监测、城市公用设施等领域的各类就地或小型控制室的过程监控用设备，甚至在农业生产、民用建筑、实验室也有大量的应用。

我国智能温度控制器产业经过多年发展，取得一批重要科技成果。一批高准确度仪表的自主设计、开发及产业化，基本满足了战略性新兴产业、工业物联网、环保和食品安全等领域的需求，建立了行业共性技术服务平台，为行业自主创新及可持续发展提供支撑，形成了中国智能温度控制器比较完整的产业体系和技术创新体系。中国智能温度控制器主流生产厂家开发的一部分新技术，如功能强大的程序控制及曲线拟合技术、AI人工智能调节技术、自定义信号技术、仪表模块化和平台化技术、电源端380VAC和防雷击技术、模块电源自隔离技术等已经达到了国际先进水平。

在企业中，使用及维修智能温度控制器的人员有的是专业的仪表工，但也有一些是普通的电工，甚至是工艺专业的技术员，他们可能不太熟悉仪器仪表维护和使用的基本知识和技能，手头的技术资料又太少，想把智能温度控制器管好、用好往往力不从心。

《智能温度控制器的使用及维修》一书，从基础知识入手，对温控器的接线、参数设置、校准方法做了介绍，更为可贵的是，还对温控器及与其配合使用的温度传感器、执行器件的故障分析、处理、排除等涉及现场维修的技术作了详尽介绍，这应该是各行各业生产一线的仪表工、电工、工程师等智能温度控制器使用维护人员不可缺少的一份技术参考资料。

希望本书能为生产一线年轻的仪表工、电工、工程师快速成长助一臂之力！

方原柏　　　　　　　　　　

昆明仪器仪表学会理事长、教授级高级工程师

前言

温度显示调节仪表经历了动圈式、数字式、智能式的发展历程。单片机的广泛应用，不仅使温度显示调节仪表具有多功能、高精度的性能，还大幅提高了其可靠性，人们把这类仪表称为智能温度控制器（简称温控器）。温控器可以输入多种测量信号，输出多种控制信号，一台仪表就具有以往要多台仪表组合才能达到的功能，其用途已不再局限于温度的测量和控制，已经拓展到压力、液位、流量、成分等工艺参数的测量和控制。

温控器每年出货量很大，仪表维修工多的企业，温控器的使用量很小，而没有或只有少数仪表维修工的企业，温控器的使用量却很大。而且温控器的使用及维修大多由电工或工艺操作人员承担，他们有用好温控器和排除故障的想法，但出现故障或控制系统失灵时，又感到力不从心，无从下手。常有人在网上问如何进行温控器的选型、参数设置、接线、故障维修等。鉴于此，编著了这本介绍温控器使用及维修技术的书籍，供有关人员学习和参考。

本书从基础知识入手，对温控器的接线、参数设置、校准方法，及温控器在温度、压力、流量、液位测量及控制系统中的应用进行了介绍。从多年的现场经验看，温控器使用中的很多故障，大多是由外部原因引起的，如传感器、输入信号电路、控制信号输出电路、执行器件等的故障，因此，本书对与温控器配合使用的传感器、执行器件及维修技术进行了专门介绍，为提高读者的温控器使用及维修技术，本书还对自动控制知识、温控器的工作原理等进行了介绍。工作原理一章中的电路图都是根据实物测绘的，因此更具有实用性。

昆明仪器仪表学会理事长、原昆明有色冶金设计研究院方原柏教授级高级工程师审阅了书稿，并提出了宝贵的修改意见。在此深表感谢!

由于温控器生产厂及产品型号多、内部结构差别大，而笔者的技术水平和工作范围有限，本书不可能概括所有温控器，仅介绍了常见的温控器。希望通过阅读本书，读者能有所收获，能够触类旁通地使用温控器。

书中难免有不妥之处，欢迎读者批评指正，笔者不胜感激!

编著者

第1章　初识智能温度控制器

1.1　从电加热炉温度控制系统谈起

1.1.1　电加热炉位式温度控制系统

电加热炉是工厂常用的设备，加热温度对产品质量有重要影响，因此要严格对温度进行测量及控制。图1-1是一个电加热炉位式温度控制系统，该温度控制系统用了智能温控器、温度传感器、交流接触器。工作过程：当测量温度低于给定温度时，温控器使交流接触器接通，电热器通电加热；温度达到给定温度时，温控器使交流接触器断开，电热器断电停止加热。如此循环，使温度保持在给定温度附近。位式温度控制系统结构简单，操作方便，这样的控制使温度始终环绕着给定值上下波动，不能稳定在某一温度值，对要求温度波动小而稳定的工况，就不适应了。要对温度控制系统进行改进，只需对温控器进行设置，就可改为时间比例温度控制系统。

时间比例控制能在给定温度附近，使交流接触器周期性地接通和断开，并且使接通和断开的时间随着温度偏差而变化，交流接触器的开关动作也就相当于在连续控制加热电流。所以能使温度稳定在某一数值，且控制效果比位式控制好。

图1-1　电加热炉位式温度控制系统

1.1.2　电加热炉比例积分微分（PID）温度控制系统

图1-2是电加热炉PID温度控制系统，这是一种控制效果较理想的系统。只需要把图1-1中的交流接触器更换为调功器，更换温控器的输出模块并重新设置，就可进行人工智能或常规PID控制。温控器把加热炉的温度测量值与给定温度进行比较，经运算后，输出电流信号作为调功器的输入信号，经调功器调整电压或功率，达到控制电加热炉温度的目的。

图1-2　电加热炉PID温度控制系统

1.1.3　电加热炉温度程序控制系统

热处理工艺都有规定的工艺曲线，图1-3为一例，要实现这样的温度/时间变化曲线，就要用温度程序控制系统，温控器按一定时间规律自动改变给定值进行控制。程序控制系统的结构与图1-2相同，但使用的是程序型温控器。它利用多段程序编排功能，设置任意大小的给定值升、降斜率，把温度/时间变化曲线转变为随时间变化的电信号，使被控温度按工艺要求变化。

图1-3　热处理工艺的温度曲线示意图

上述温度控制系统中唱主角的是温控器。细心的读者可能还发现，以上控制系统，温控器的接线只有6 根，分别为电源线、输入信号线、控制信号输出线，加上报警、通信线也不会超过12根线。可见温控器的使用并不复杂，其组成的测量控制系统具有结构简单、接线工作量小、调试方便、投资少等优点。

第1章　初识智能温度控制器

1.1　从电加热炉温度控制系统谈起

1.1.1　电加热炉位式温度控制系统

电加热炉是工厂常用的设备，加热温度对产品质量有重要影响，因此要严格对温度进行测量及控制。图1-1是一个电加热炉位式温度控制系统，该温度控制系统用了智能温控器、温度传感器、交流接触器。工作过程：当测量温度低于给定温度时，温控器使交流接触器接通，电热器通电加热；温度达到给定温度时，温控器使交流接触器断开，电热器断电停止加热。如此循环，使温度保持在给定温度附近。位式温度控制系统结构简单，操作方便，这样的控制使温度始终环绕着给定值上下波动，不能稳定在某一温度值，对要求温度波动小而稳定的工况，就不适应了。要对温度控制系统进行改进，只需对温控器进行设置，就可改为时间比例温度控制系统。

时间比例控制能在给定温度附近，使交流接触器周期性地接通和断开，并且使接通和断开的时间随着温度偏差而变化，交流接触器的开关动作也就相当于在连续控制加热电流。所以能使温度稳定在某一数值，且控制效果比位式控制好。

图1-1　电加热炉位式温度控制系统

1.1.2　电加热炉比例积分微分（PID）温度控制系统

图1-2是电加热炉PID温度控制系统，这是一种控制效果较理想的系统。只需要把图1-1中的交流接触器更换为调功器，更换温控器的输出模块并重新设置，就可进行人工智能或常规PID控制。温控器把加热炉的温度测量值与给定温度进行比较，经运算后，输出电流信号作为调功器的输入信号，经调功器调整电压或功率，达到控制电加热炉温度的目的。

图1-2　电加热炉PID温度控制系统

1.1.3　电加热炉温度程序控制系统

热处理工艺都有规定的工艺曲线，图1-3为一例，要实现这样的温度/时间变化曲线，就要用温度程序控制系统，温控器按一定时间规律自动改变给定值进行控制。程序控制系统的结构与图1-2相同，但使用的是程序型温控器。它利用多段程序编排功能，设置任意大小的给定值升、降斜率，把温度/时间变化曲线转变为随时间变化的电信号，使被控温度按工艺要求变化。

图1-3　热处理工艺的温度曲线示意图

上述温度控制系统中唱主角的是温控器。细心的读者可能还发现，以上控制系统，温控器的接线只有6 根，分别为电源线、输入信号线、控制信号输出线，加上报警、通信线也不会超过12根线。可见温控器的使用并不复杂，其组成的测量控制系统具有结构简单、接线工作量小、调试方便、投资少等优点。

第1章　初识智能温度控制器

1.1　从电加热炉温度控制系统谈起

1.1.1　电加热炉位式温度控制系统

电加热炉是工厂常用的设备，加热温度对产品质量有重要影响，因此要严格对温度进行测量及控制。图1-1是一个电加热炉位式温度控制系统，该温度控制系统用了智能温控器、温度传感器、交流接触器。工作过程：当测量温度低于给定温度时，温控器使交流接触器接通，电热器通电加热；温度达到给定温度时，温控器使交流接触器断开，电热器断电停止加热。如此循环，使温度保持在给定温度附近。位式温度控制系统结构简单，操作方便，这样的控制使温度始终环绕着给定值上下波动，不能稳定在某一温度值，对要求温度波动小而稳定的工况，就不适应了。要对温度控制系统进行改进，只需对温控器进行设置，就可改为时间比例温度控制系统。

时间比例控制能在给定温度附近，使交流接触器周期性地接通和断开，并且使接通和断开的时间随着温度偏差而变化，交流接触器的开关动作也就相当于在连续控制加热电流。所以能使温度稳定在某一数值，且控制效果比位式控制好。

图1-1　电加热炉位式温度控制系统

1.1.2　电加热炉比例积分微分（PID）温度控制系统

图1-2是电加热炉PID温度控制系统，这是一种控制效果较理想的系统。只需要把图1-1中的交流接触器更换为调功器，更换温控器的输出模块并重新设置，就可进行人工智能或常规PID控制。温控器把加热炉的温度测量值与给定温度进行比较，经运算后，输出电流信号作为调功器的输入信号，经调功器调整电压或功率，达到控制电加热炉温度的目的。

图1-2　电加热炉PID温度控制系统

1.1.3　电加热炉温度程序控制系统

热处理工艺都有规定的工艺曲线，图1-3为一例，要实现这样的温度/时间变化曲线，就要用温度程序控制系统，温控器按一定时间规律自动改变给定值进行控制。程序控制系统的结构与图1-2相同，但使用的是程序型温控器。它利用多段程序编排功能，设置任意大小的给定值升、降斜率，把温度/时间变化曲线转变为随时间变化的电信号，使被控温度按工艺要求变化。

图1-3　热处理工艺的温度曲线示意图

上述温度控制系统中唱主角的是温控器。细心的读者可能还发现，以上控制系统，温控器的接线只有6 根，分别为电源线、输入信号线、控制信号输出线，加上报警、通信线也不会超过12根线。可见温控器的使用并不复杂，其组成的测量控制系统具有结构简单、接线工作量小、调试方便、投资少等优点。

第1章　初识智能温度控制器

1.1　从电加热炉温度控制系统谈起

1.1.1　电加热炉位式温度控制系统

电加热炉是工厂常用的设备，加热温度对产品质量有重要影响，因此要严格对温度进行测量及控制。图1-1是一个电加热炉位式温度控制系统，该温度控制系统用了智能温控器、温度传感器、交流接触器。工作过程：当测量温度低于给定温度时，温控器使交流接触器接通，电热器通电加热；温度达到给定温度时，温控器使交流接触器断开，电热器断电停止加热。如此循环，使温度保持在给定温度附近。位式温度控制系统结构简单，操作方便，这样的控制使温度始终环绕着给定值上下波动，不能稳定在某一

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