溫度控制器(數位溫控器)

• 控制相關用語說明

• 感度調整
  使用ON/OFF控制時因為是依據設定值來控制ON、OFF，所以即使是些微的溫度變化也會頻繁改變輸出狀態。這會使輸出繼電器的壽命變短，或給所連接的裝置帶來不好的影響。為了防止上述原因，便會在ON、OFF的動作間加入空隙（遲滯）。此種動作空隙便稱為感度調整。

• 偏差
  在使用比例動作時，即使溫度因為控制對象的熱容量及加熱器容量而達到穩定狀態，但仍會和設定值有一定的誤差。此種誤差便稱為偏差。偏差也有可能發生在設定值上方。

• 顫動與過衝
  在ON/OFF動作中常會產生如圖中所示的波形。圖中在動作開始後達到並超過設定值的現象，稱為過衝；另外在設定值附近產生上下震動的現象，則稱為顫動。這些現象越小，控制品質便越高。

• 控制週期與時間分割比例動作
  在P動作等狀態下，使用繼電器、SSR來輸出操作量時，會採用在設定的時間週期內輸出一定時間的ON及OFF （ON的剩餘時間為OFF），並不斷重複此ON、OFF過程的方法。此種預先設定好的時間週期便稱為控制週期，而此種動作方式則稱為時間分割比例動作（時間比例式控制動作）。

• 微分時間
  如圖中所示，針對斜率狀的偏差，微分的操作量達到和比例動作相同的操作量為止所需的時間，便是微分時間。因此微分時間越長，便表示微分動作帶來的修正越強。

• 積分時間
  如圖中所示，面對階梯狀的偏差時，積分的操作量達到和比例動作相同的操作量為止所需的時間，便是積分時間。
  因此積分時間越短，表示積分動作越強。但如果積分時間太短會使修正動作過強，可能因此產生顫動。

• 穩定控制
  全時間以指定溫度進行控制。
  
  
• 程式控制
  追蹤會隨著每段預先設定時間發生變化的目標值的控制方式。

自動調節
控制溫度的PID常數會因為控制對象的特性不同而在數值、搭配組合上產生差異。至今為止為了從實際控制的溫度波形中導引出這些PID常數，發明了各種方法。PID常數即便用在各種不同的控制對象上也能達到適當控制，而使用這些方法導引出PID常數的功能，便稱為自動調節。代表方法有階梯應答法、極限感度法、限制週期法等。

• 階梯應答法
  將設定值設為最常使用的數值。將操作量100％以階梯狀進行輸出，並測量最大溫度傾斜（R）及浪費時間（L），便可依據R與L的值算出PID常數。

• 極限感度法
  自開始時點（A點）開始執行比例動作。逐漸縮小比例帶的寬幅讓溫度產生上下震動。便可依據此時的比例帶數值及震動週期（T）計算出PID常數。

• 限制週期法
  自開始時點（A點）開始執行ON/OFF動作。便可依據所發生的顫動週期（T）及振幅（D）的數值計算出PID常數。

• 重新調整PID常數
  使用自動調節所算出的PID常數，在大部分的狀況下都不會發生問題。
  但是依據用途不同，也可能會發生「使用測量出的PID常數執行控制卻無法滿足需求」等情形。此時請參考下列例子，重新調整PID。

乏晰自動調校
為了適當控制溫度，必須配合控制對象的特性來決定PID常數。以往的溫控器會配備自動調節功能來算出PID常數。此時必須由使用者向溫控器下達執行自動調節的指示，另外也可能會像限制週期法一樣，產生溫度上的紊亂。
乏晰自動調校功能是種能讓溫控器自己決定開始調校的時間，同時在控制中亦不會產生溫度紊亂的調校功能。亦即為了能夠隨時執行適當的控制，會配合控制對象的特性調整PID常數。

乏晰自動調校會以3種模式發揮功用

• 設定值發生變更時會執行調校並算出PID常數。
• 因為干擾而使溫度產生紊亂時，能夠修正PID 常數以將溫度收斂在指定範圍內。
• 產生顫動時會修正PID常數以消除顫動。

• 溫度控制等的PID控制及調校方式一覽表

• 警報相關用語說明

• 警報動作
  溫度控制器會比較現在溫度與事先設定好的數值（警報設定值），並依據指定的動作方法（動作模式）執行訊號的輸出及顯示。
  
  
• 偏差警報
  是一種指定警報設定值的方法。以溫度控制器的設定值為中心，並將從該設定值起算的偏差值設為警報設定值。

• 絕對值警報
  是一種指定警報設定值的方法。與溫度控制器的設定值無關，直接將欲執行警報動作的溫度值設為警報設定值。

• 附待機時序的警報
  在開始控制溫度時，可能會有溫度從一開始就已經位於警報動作指定範圍內的情形發生。因此可能會突然輸出警報。為了避免此種情形，可以使用「附待機時序警報功能」。在開啟電源時或開始控制時，會先確認溫度是否在警報範圍外（亦即暫時不會輸出警報的溫度），之後當溫度進入警報範圍內時再輸出警報。
  
  

• SSR故障警報
  （適用機種：E5CN/E5EN/E5AN型）
  可檢測SSR的短路故障並輸出警報。使用比流器（CT）檢測通過加熱器的電流並輸出警報。
  
  
• 加熱器斷線警報
  （在三相（僅E5CN/E5EN/E5AN型）與單相時可使用）
  為了讓控制對象的溫度上升，會使用各種加熱器。當加熱器斷線等電力供應停止時，可使用溫度控制器進行檢測並輸出警報。此時會使用比流器（CT）檢測通過加熱器的電流。

• 附閂鎖功能警報
  以警報動作而言，只要溫度不在警報範圍以內便會停止輸出警報。為了避開此情形，只要溫度達到警報範圍內並開始輸出警報後，直到切斷電源為止都會一直保持輸出警報的狀態。

• LBA
  （適用機種：E5CN/E5EN/E5AN型）
  LBA（迴路斷線警報），是一種在偏差達到一定數值以上，而輸入仍未發生變化時，將之視為在控制迴路的某處發生異常並輸出警報的功能。因此在控制迴路未正確動作時，可將其做為檢測手段加以利用。
  
  
• 使用上下限警報時，可個別設定上限值、下限值
  （適用機種：E5□N型、E5□R型）

• 溫度輸入相關用語說明

• 冷接點補償
  熱電偶的熱電動勢，是一種取決於熱接點部溫度及冷接點部溫度的電壓。因此即使熱接點部的溫度相同，只要冷接點部的溫度發生變化，熱電動勢也會跟著改變。
  為了消除此影響，在溫度控制器內部中，會將溫度感測器設置在與冷接點部的溫度幾乎相同的位置，並檢測該部分的溫度、加上相當於該熱電動勢的電壓，來補償（消除）熱電動勢變動的部份。這種以加算電壓來消除變動部份的方法，便稱為冷接點補償。

• 補償導線
  在實際應用上，測量點可能會和溫控器間相隔相當距離。在感測器（使用熱電偶線材）的線長有限、線材價格高騰等狀況時，如果使用一般銅線來延長感測器及溫控器之間的距離，可能會造成極大的溫度誤差。
  要延長熱電偶線材時，可使用補償導線來代替線材。補償導線是種只要在指定的溫度範圍內（大多為常溫附近），便可產生和原本熱電偶幾乎相同的熱電動勢的導線，可使用於延長熱電偶線材長度。
  但如果不使用配合熱電偶種類的適當補償導線，便無法正確測量溫度。

• 輸入補正
  將溫度感測器的測量溫度加上或減掉預先設定的值後，顯示為溫控器的現在溫度。能夠將溫度感測器測量點的溫度，以及必須顯示溫度之處的二者溫度差，設定為輸入補正值。

• 輸出相關用語說明

• 反動作（加熱）
  在溫度低於設定值時（負偏差），會提高操作量。

• 正動作（冷卻）
  在溫度高於設定值時（正偏差），會提高操作量。

• 加熱／冷卻控制
  在控制溫度中，如果僅使用加熱動作會難以控制對象的溫度時，也可合併冷卻動作執行控制。會從一台溫度控制器中輸出加熱用控制輸出及冷卻用控制輸出，來執行控制動作。

• 操作量限制器
  使用「操作量限制上限值」及「操作量限制下限值」，來設定操作量限制器的上下限值。在溫度控制器計算出的操作量超出操作量限制器的範圍時，實際輸出會遵循上限值或下限值進行調整。

• 變化率限制
  「操作量變化率限制值」可設定每秒操作量的變化量。當溫度控制器計算出的操作量發生巨大改變時，實際的輸出會依據操作量變化率限制的設定內容，逐漸接近計算值。

• 無感帶
  在冷卻輸出時可設定重疊帶及無感帶。將此數值設定為負值的話會形成重疊帶，設定成正值的話則會形成無感帶。

• 在控制對象的加熱特性及冷卻特性具有巨大差異，使用相同PID常數無法得到良好的控制特性時，請使用冷卻係數調整冷卻端的比例帶（冷卻端P），以取得加熱端及冷卻端的控制平衡。加熱端及冷卻端的P值可自下列公式求出。
  加熱端　P＝P
  冷卻端　P＝加熱端P×冷卻係數在冷卻端上會將加熱端P乘上係數，執行與加熱端不同特性的控制。
  
  

• 位置比例控制
  也稱為開關伺服型。
  使用控制馬達，或具備模組控制馬達（Modutrol Motor）的閥門來控制溫度時（開、關控制），會以電位計讀取閥門開度，並輸出打開（open）、關閉（close）的訊號以傳達操作量並進行控制。溫度控制器的輸出具有打開用、關閉用的2種訊號。
  此外也採用了浮動控制（不使用電位計回饋閥門開度：即使沒有電位計也可執行控制）。

• 傳送輸出
  除了一般的溫度控制器外，也有配備獨立電流輸出（和控制動作無關係）的溫度控制器。在溫度控制器可測量的溫度範圍內，可將現在溫度的數值或設定值轉換為4 ～ 20mA 並以線性輸出。此時可將此輸出訊號輸進紀錄器中，記錄控制結果。

• 設定相關用語說明

• 目標值設定限制
  設定值的範圍取決於溫度感測器的種類。「設定限制」則能夠限制可設定的溫度範圍。此外，此限制也與傳送輸出相關。

• 多重SP
  執行溫度控制時，能夠選擇並使用獨立的複數（多重）設定值。
  
  
• 8 記憶庫
  執行溫度控制時，除了設定值以外，也能夠將PID常數等設定值進行群組化（記憶庫）並儲存。在實際控制上，會自此群組中進行選擇及使用。可儲存8個記憶庫。

• SP斜率
  SP斜率功能，能以變化率來限制目標值的變化幅度。
  因此如果啟用SP斜率功能，當變化幅度超過指定變化率時，便會產生限制目標值的區間（如下列圖中所示）。

• 遠端SP輸入
  自外部使用4～20mA的輸入，並可將其設為目標溫度進行運用。
  啟用遠端SP功能時，可將4～20mA輸入做為遠端SP進行運用。
  
  
• 事件輸入
  事件輸入使用於以外部訊號切換目標值、選擇RUN/STOP或選擇模式時。
  
  
• 輸入數位濾波器
  可設定輸入用的數位濾波器時間常數。經過數位濾波器處理後的資料如下圖所示。