什么是控制器？控制器的使用及原理

什么是控制器？

控制器是自動調(diào)節(jié)機(jī)器輸出的裝置。

產(chǎn)品通常以指示控制器或溫度控制器的名稱出售。即使在作為溫度控制器出售的設(shè)備中，也有許多產(chǎn)品可以調(diào)節(jié)溫度以外的東西。

從傳感器輸入溫度、濕度、壓力、流量等物理參數(shù)并顯示數(shù)值。應(yīng)用反饋，使其與設(shè)定的目標(biāo)值相同。通常具有顯示器的產(chǎn)品很常見，可以監(jiān)視要調(diào)整的參數(shù)的當(dāng)前值和設(shè)定值。

如果顯示器是模擬指針，則稱為模擬控制器；如果是7段顯示器，則稱為數(shù)字控制器。目前，數(shù)字控制器是主流。如果是模擬指針，則可以省略當(dāng)前值顯示。

控制器的使用

控制器廣泛應(yīng)用于從工業(yè)設(shè)備到家用電器的各個領(lǐng)域。下面是如何使用控制器的示例。

• 商業(yè)水箱和液體儲罐的溫度管理

• 空調(diào)溫度控制

• 除濕機(jī)和加濕器的濕度管理

• 用于細(xì)胞培養(yǎng)的CO2 培養(yǎng)箱中二氧化碳?xì)怏w的流速

• 局部排氣設(shè)備的壓力管理

當(dāng)你想保持參數(shù)不變時使用它。它還可以與計算機(jī)一起工作來記錄監(jiān)控數(shù)據(jù)。

控制器原理

控制器由傳感器部分、處理計算/監(jiān)控部分、輸出部分組成。傳感器部分是輸入物理量的部分。溫度計測量溫度，濕度計測量濕度使用

在處理計算/監(jiān)視部分中，在監(jiān)視該值的同時調(diào)整輸出值。測量值和目標(biāo)值由電路中內(nèi)置的比較器確定。使用比較測量值和目標(biāo)值的大小，確定輸出值并將其發(fā)送到輸出部分。有多種用于提供反饋的控制操作方法。

1. 開/關(guān)操作

當(dāng)測量值低于目標(biāo)值時打開輸出，高于目標(biāo)值時關(guān)閉輸出。通過重復(fù)該操作，測量值保持在目標(biāo)值附近。

2.比例動作（P動作）

該操作執(zhí)行與目標(biāo)值的差值成比例的控制輸出。盡管可以比 ON/OFF 操作更平穩(wěn)地進(jìn)行操作，但它在目標(biāo)值附近波動相對較大。當(dāng)稍微偏離目標(biāo)值時值變得穩(wěn)定的情況稱為偏移，并使用積分運(yùn)算進(jìn)行調(diào)整。

3.積分動作（I動作）

這是基于目標(biāo)值與測量值之差的時間積分值進(jìn)行控制的操作。它常用于消除比例運(yùn)算中出現(xiàn)的偏移。與比例動作結(jié)合使用。

4.微分運(yùn)算（D運(yùn)算）

這是根據(jù)測量值的變化率（微分值）進(jìn)行輸出的運(yùn)算。提供在當(dāng)前值突然變化時立即返回到原始值的輸出量。 P、I、D運(yùn)算的組合稱為PID運(yùn)算，可以獲得綜合各運(yùn)算優(yōu)點(diǎn)的效果。

如何選擇控制器

根據(jù)安裝尺寸、輸入規(guī)格、輸出規(guī)格、通訊方式等選擇控制器。

1、安裝尺寸

安裝尺寸是指安裝控制器的面板尺寸。一般控制器多安裝在金屬控制面板的前面板上，因此請根據(jù)安裝空間選擇產(chǎn)品。如果要排列多個控制器，請選擇小型產(chǎn)品。

2. 輸入規(guī)格

輸入規(guī)格是指輸入信號、輸入點(diǎn)數(shù)等規(guī)格。根據(jù)需要控制的物理量進(jìn)行選擇。如果輸入信號是溫度，通常使用電阻溫度計或熱電偶。

電阻溫度探測器大多為PT100Ω規(guī)格，熱電偶根據(jù)工作溫度分為K、R、B等。對于溫度以外的情況，通常連接具有 4-20mA 輸入或 1-5V 輸入的設(shè)備。

輸入信號是可以引入的信號數(shù)量。您可能想要實(shí)現(xiàn)“級聯(lián)控制"，將受控設(shè)備的兩個控制回路組合起來，這可能需要兩個或更多輸入點(diǎn)。

3. 輸出規(guī)格

輸出規(guī)格是傳輸?shù)捷敵鲈O(shè)備的信號的規(guī)格。對于模擬控制，常見的是 4-20mA 或 1-5V 輸出。對于ON-OFF控制，多采用接點(diǎn)輸出或晶體管輸出。根據(jù)輸出目標(biāo)設(shè)備的規(guī)格進(jìn)行選擇。

4、通訊方式

通信方法是與計算機(jī)進(jìn)行通信的方法。當(dāng)您想要通過通信將測量值和輸出值傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，或從計算機(jī)更改目標(biāo)值時使用。

過去，與計算機(jī)通信常用的是RS422、RS485等串行通信。近年來，使用LAN電纜的以太網(wǎng)通信已成為主流。