溫控器 概要
■溫度控制的構成例
介紹進行溫度控制的基本結構。根據溫度調節器的種類選擇不同可連接傳感器與操作器。
■溫度控制
向溫控器輸入設定值使其動作， 但在有些控制對象的特性下可能 無法立刻讓溫度穩定下來。一般來說要加快響應速度， 就會產生 溫度超出的超調和溫度振蕩， 如果要消除這些現象就只能延遲響 應速度。但是在有些用途下， 例如圖(1)那樣雖然發生了超調仍要 求盡快恢復穩定控制， 或者如圖(3)那樣就算費些時間仍希望抑制 超調的情況也存在。也就是說對溫度控制的評價隨用途、目的的 不同而不同。一般認為圖（2） 為適當的控制波形。
( 1 ) 振動的響應（幾 次重復超調后才穩 定下來）( 2 ) 適合的響應( 3 ) 難以到達變更后的 設定值的響應（緩 慢）
■控制對象的特性
要用溫度控制來進行適當的控制， 在選擇溫控器和測溫體之前， 必須充分了解控制對象的熱特性。
ON/OFF動作
如圖所示， 當前溫度如果低于設定值， 將輸出ON， 向加熱器通 電。如果高于設定值， 將輸出OFF后切斷加熱器。象這樣以設定 值為標準重復進行ON、OFF操作，將溫度保持在固定水平的控制 方式就稱為ON/OFF動作。另外， 操作量以設定值為標準按0%和 100%2個值進行動作， 因此也稱為雙位置動作。
P動作（比例動作）
輸出與輸入成比例的輸出的一種控制動作。
對于設定值具有一個比例帶， 其中操作量（控制輸出量） 與偏差 成比例的動作就稱為比例動作。
一般當前溫度低于比例帶時操作量就為100%， 在比例帶之內時操 作量與偏差成比例逐漸縮小， 設定值和當前溫度一致（無偏差） 后操作量就為50%。也就是說，和ON/OFF動作相比這種控制的振 蕩較小且比較平滑。
I 動作（積分動作）
輸出與輸入的時間積分值成比例的輸出的一種控制動作。在比例 動作中會產生偏移。
因此在比例動作的同時配合使用積分動作， 隨著時間推移， 偏移 會逐漸消失， 控制溫度就會與設定值變為一致。
D動作（微分動作）
輸出與輸入的時間微分值成比例的輸出的一種控制動作。比例動 作和積分動作是對于控制結果的一種修正， 因此對于劇烈的變 化， 響應必定會變慢。微分動作就是對這種現象的一種補救措 施。通過添加與溫度變化的斜率成比例的操作量來進行修正動 作。對于劇烈的干擾給予較大的操作量， 盡早使其恢復原先的控 制狀態的一種動作。
PID控制
PID控制就是將比例動作、積分動作、微分動作組合起來的一種 控制。用比例動作進行沒有振蕩的平滑控制， 用積分動作自動修 正偏移， 用微分動作加快對于噪聲的響應。
2自由度PID控制
以前的PID控制方式中， 用同一個調節部位控制對目標值的響應 和對干擾的響應。因此， 在調節部位的PID參數設定中如果重視 ①干擾響應（一般P、I設定得較小， D設定得較大）， 目標值響 應則振動（出現超調） ， 反過來如果重視②目標值響應（一般 P設定得較大， I也設定得較大）， 干擾響應就會變慢， 無法同時 滿足雙方的響應性是這種方式的缺點。
為了消除這個缺點， 可以通過引進2自由度PID控制方式， 在保留 PID的優點的同時， 可以同時滿足③目標值響應和干擾響應。
![]() 溫控器 用語說明
■關于控制的術語說明
●調節靈敏度
在ON/OFF 控制中由于通過設定值進行ON或OFF， 因此只要有稍 微的溫度變化輸出就會頻繁發生變化。這樣會縮短輸出繼電器的 壽命，并對連接裝置產生不利影響。為了防止這種情況，在ON、 OFF的動作中設置空隙（滯后）。
把這個動作空隙稱為調節靈敏度。
調節靈敏度（反動作）
調節靈敏度（正動作）
●偏移
在比例動作中， 即使通過控制對象的熱容量和加熱器容量達到穩 定狀態， 對于設定值也會產生一定的誤差。把這個誤差稱為偏 移。該偏移也可能會超過設定值。
●振蕩和超調
ON/OFF動作時容易發生如圖所示的波形。如下圖所示， 把動作 開始后達到設定值并超過的現象稱為超調， 把在設定值周圍進行 振動的現象稱為振蕩。這種現象越少， 控制就越好。
ON－OFF動作中的振蕩和超調
●控制周期和時分割比例動作
在P動作等中使用繼電器或SSR輸出操作量時， 根據事先設定的時 間周期，重復執行在一定時間內為ON，在其余時間內為OFF的方 法來進行。把事先設定的時間周期稱為控制周期， 把上述動作方 法稱為時分割比例動作（時間比例式控制動作）。
●微分時間
對于下圖所示的坡狀偏差，把微分操作量達到與比例動作相 同的操作量為止的時間稱為微分時間。因此微分時間越長， 微分動作進行的修正越強。
PD動作和微分時間
●積分時間
對于下圖所示的步狀偏差， 把積分操作量達到與比例動作相同的 操作量為止的時間稱為積分時間。因此積分時間越短， 積分動作 越強。但是如果積分時間過短， 修正動作就會過強， 容易產生振 蕩。
PI動作和積分時間
●定置控制
用通常所決定的溫度來進行控制。
●程序控制
使按事先規定變化的目標值進行追蹤的控制。
自整定
進行溫度控制的PID常數根據控制對象的特性， 其數值和組合也 會不同。通常從實際控制這些PID常數的溫度波形中獲得。把通 過這種方法得到能對各種不同控制對象進行適當控制的PID常數 的方法稱為自整定。代表性的方法有步響應法、臨界靈敏度法、 限位周期法。
●步響應法
把設定值作為最常用的值。按步狀輸出操作量100％，測量最大溫 度斜率（R） 和浪費時間（L）， 由R和L值計算出PID常數。
●臨界靈敏度法
從啟動時的點（A點） 開始比例動作。使比例帶域的寬度逐漸變 窄， 發生溫度的振動。這時根據比例帶域的值和振動周期（T） 計算出PID常數。
●限位周期法
從啟動時的點（A點） 開始ON/OFF動作。根據由此而發生的振 蕩周期（T） 和振幅（D） 的值計算出PID 常數。
●PID常數的再調整
根據自整定計算出的PID常數基本上沒有問題。
但是根據用途在所測定的PID常數中也會存在不合適的情況。這 時需要參考以下示例， 進行再調整。
使P（比例帶域）發生變化時的響應。
使I（積分時間）發生變化時的響應。
使D（微分時間）發生變化時的響應。
模糊自整定
為了進行適當的溫度控制， 需要根據控制對象特性決定PID 常 數。在傳統溫控器中配備自整定功能， 計算PID常數。這時需要 在溫控器中顯示自整定的開始。會像限位周期法一樣發生溫度的 混亂。
模糊自整定由溫控器自身來決定整定的開始， 在控制中不會發生 溫度混亂并進行整定的一種功能。為能始終進行適當控制， 根據 控制對象的特性來調整PID常數。
模糊自整定能在3個模式下工作
·由設定值進行變更時執行整定， 算出PID常數。
·受外界影響溫度發生混亂時， 修正PID 常數， 使其達到所規定 的范圍。
·發生振蕩時修正PID常數， 消除振蕩。
自整定
配置在電子溫控器 S （E5□S） 中。
根據溫度變化傾向計算出合適的比例帶域， 自動變更比例帶域。
●溫控等的PID控制和整定方式一覽表
種類名PID種類PID 2自由度PIDE5□N ＊ AT、 ST＊＊E5□R ATE5□K AT、 STE5□SST＊ E5ZN ATC200H-TC ATC200H-TV ATC200H-PID ATCQM1-TC ATST ： 模糊自整定；ST* ： 自整定；
ST ** ： 只有在設定值變更中執行；AT ： 自整定
＊ 不包括E5ZN。
控制輸出
■關于報警的用語說明
●報警動作
溫度控制器將當前溫度和事先設定好的值（警告設定值） 進行比 較， 根據設定好的動作方法（動作模式） 進行信號輸出和顯示。
●偏差報警根據報警設定值的指定方法， 以溫度控制器的設定值為中心， 將 偏離（偏差） 于該數值的值設定為報警設定值。設定例報警動作溫度設為110℃。警告設定值設定為10℃。●絕對值報警是報警設定值的設定方法， 與溫度控制器的設定值無關， 將進行 報警動作的溫度設定為報警值。設定例報警動作溫度設為110℃。警告設定值設定為110℃。
●帶待機時序的報警
開始溫度控制時等情況下， 溫度可能一開始就包含在報警動作的 指定范圍內。因此有時會突然輸出報警。為了避免這種情況， 可 以指定帶有待機時序功能。電源接通時或控制開始后， 確認溫度 曾經在報警范圍外， 也就是不發出警告的溫度范圍內， 以后再次 進入報警范圍內以后才發出報警。
設定帶待機時序的上下限報警時的報警輸出例
●SSR故障報警
（對象機種： E5CN/E5EN/E5AN）
檢測SSR的短路故障并進行報警輸出。使用電流檢測器（CT）檢 測加熱器中的電流， 輸出報警。
●加熱器斷線報警
（僅能在三相和單相中使用(E5CN/E5EN/E5AN)）
為了讓控制對象溫度上升， 可使用各種加熱器。 由于和加熱器的 連接斷線等而無法提供電力時， 溫度控制器能檢測出故障并發出 報警。使用電流檢測器（CT） 檢測流過加熱器的電流。
●帶閂鎖報警
報警動作在溫度超出報警范圍后會停止報警輸出。為了避免這種 情況， 一旦進入報警范圍發出報警輸出后將持續輸出報警直至電 源被切斷。
●LBA （在E5□K和E5□N中的動作不同）
（對象機種: E5□K）
LBA （回路斷線報警） 在操作量最大或最小的狀態下輸入如果沒 有變化， 將報警告知在控制線路的某個部分出現了故障。因此， 可做為控制線路正確卻不動作時的檢測手段來使用。
（對象機種:E5CN/E5EN/E5AN）
LBA （回路斷線報警） 在一定偏差以上的狀態下輸入如果沒有變 化， 將報警告知在控制線路的某個部分出現了故障。因此， 可做 為控制線路正確卻不動作時的檢測手段來使用。
●可以用上下限報警來個別設定上限值、下限值
（對象機種:E5□N、E5□R）
■有關測溫體的用語說明
●冷接點補償電路
熱電偶的熱電動勢有溫接點和冷接點的溫度區別。因此冷接點的 溫度變化后， 溫接點的溫度就算不變測溫數據也會變化。因此通 過其他溫度傳感器來檢測冷接點（連接在熱電偶上的端子） 的溫 度，通常進行電力補償保持冷接點的溫度為0℃。該動作就稱為冷 接點補償。
●補償導線
在實際的應用中， 測量點和溫度控制器相隔較遠。由于熱電偶的 電線較貴， 因此此時使用補償導線。補償導線如果不符合熱電偶 的特性， 就無法正確測量溫度。
●輸入補償
在測溫體測量溫度上加減事先設定好的數值后顯示溫控器的當前 溫度。將測溫體測量點溫度和需要溫度顯示的地方的溫度差作為 輸入補償值設定。
■關于輸出的用語說明
●逆動作（加熱）
對于溫度低于設定值的情況（負偏差） ， 通過動作來增加操作 量。
●正動作（冷卻）
對于溫度高于設定值的情況（正偏差） ， 通過動作來增加操作 量。
●加熱冷卻控制
如果對控制對象的溫度控制僅靠加熱還不夠時， 可以同時進行冷 卻控制。用1臺溫度控制器同時進行加熱和冷卻控制輸出。
●操作量限制器
用「操作量限制上限值」和「操作量限制下限值」來設定操作 量限制器的上下限。溫度控制器計算出來的操作量如果超出操作 量限制器范圍， 實際輸出上限值或下限值。
在加熱冷卻控制下， 為了方便將冷卻側的操作量做為負值， 而如 下圖所示將上限值設定為加熱側（正值）， 下限值設定為冷卻側 （負值）。
●變化率限制
用「操作量變化率限制值」來設定每1秒的操作量的變化量。溫 度控制器計算出來的操作量變化較大時， 實際的輸出根據操作量 變化率限制器的設定內容逐漸接近計算值。
●不靈敏區
設定冷卻輸出時的重疊區、不靈敏區。該值設為負值則是重疊 區， 設為正值則是不靈敏區。
●冷卻系數
控制對象的加熱特性和冷卻特性相差很大，如果在同一個PID常 數下無法得到良好的控制特性，請根據冷卻系數進行冷卻側比例 帶（冷卻側P）的調整，取得加熱側和冷卻側的控制平衡。加熱 側和冷卻側的P可按下式求得。
加熱側 P=P
冷卻側 P=加熱側P×冷卻系數
冷卻側P在加熱側P上乘以系數， 可以按與加熱側不同的特性進行 控制。
●位置比例控制
也叫ON/OFF伺服型。
在溫度控制中使用帶有控制馬達，或者莫杜特羅爾馬達的閥門 時，用電位計來讀取閥門的開度，發出打開（OPEN）、關閉 （CLOSE）的信號，傳輸操作量來控制。溫度控制器的輸出可發 出OPEN用和CLOSE用的兩種信號。
本公司使用的是浮動控制（不用電位計反饋閥門的開度： 就算沒 有電位計也可以控制）。
●傳輸輸出
有些溫度控制器可以 獨立于控制動作而輸 出電流。在溫度控制 器可測量的溫度范圍 內，將當前溫度值或 設定值變換為4 ～ 20mA 后線性輸出。 可以將該輸出信號輸 入到記錄器上并保存 控制結果。E5 □K- □ F 型（帶傳輸輸 出） 在傳輸輸出的 上、下限設定值范圍 內輸出。
■關于設定的用語說明
●目標值設定限制
設定值的范圍取決于測溫體的種類。設定限制來限定其可設定的 溫度范圍。此外， 該限定還和傳輸輸出有關。
●多SP
進行溫度控制時， 可以選擇獨立的多個設定值使用。
●8區
進行溫度控制時， 將設定值的其他PID 常數等設定值分組化 （區） 后進行存儲。在實際控制中從該組中選擇后使用。可以存 儲8個區。
●SP斜度
SP斜度功能用變化率來限制目標值的變化幅度。因此， 將SP斜度 功能設定為有效后， 如果變化幅度超過了指定的變化率， 會如下 圖所示出現一個限制目標值的區域。
●遠程SP輸入
從外部使用4～20mA輸入作為目標溫度使用。將遠程SP功能設定 為有效后， 4～20mA輸入可作為遠程SP使用。
●事件輸入
所謂事件輸入就是根據外部信號進行目標值切換， RUN/STOP模 式選擇等。
●輸入數字濾波器
設定輸入用的數字濾波器時間常數。通過數字濾波器后的數據如 下圖所示。
●各種產品各自的注意事項請參考各產品的「請正確使用」。
![]() 使用注意事項
●為了能長期使用
請在產品的規格范圍內使用。
設置在盤內使用時請注意不是盤周圍的溫度， 而是溫控器周圍的 溫度不能超過規定溫度范圍。
溫控器等電子設備的壽命除了與繼電器的開關次數有關， 還跟內 部所使用的電子零件的壽命有關。零件的壽命取決于環境溫度， 環境溫度高壽命則短， 溫度低壽命則變長。因此可以通過降低溫 控器內部的溫度來延長壽命。
如果將多個溫控器緊密安裝或上下并排安裝時可能由于溫控器的 散熱導致溫控器內部的溫度上升， 縮短壽命。此時需要考慮采取 安裝風扇來向溫控器實施強制風冷等方法。
但是請注意不要只冷卻端子部位， 否則可能導致測量誤。
●為了精確地測量
熱電偶的導線被延長時必須根據熱電偶的種類選擇補償導線。
延長白金測溫電阻的導線時，請使用電阻值小的導線，3根導線的 電阻值應該相等。
測溫體的種類和溫控器的輸入種類設定必須相同。
白金測溫電阻中有Pt型和JPt型， 如果溫控器的輸入種類不同， 則 無法正確測量。
請水平安裝。
誤差大時， 請確認輸入補償的設定是否正確。
●關于防水性
在保護結構中沒有注明的， 以及IP□0產品沒有防水性。
●關于EN/IEC標準
作為EN/IEC符合品使用時， 建議您在電源端子部位安裝下面的保 險絲。
推薦保險絲： T2A、AC250V、延時、低切斷容量型
●運行時的注意事項
( 1 ) 接通電源時到輸出ON最多需要5秒鐘。
將溫控器組合在時序電路中使用時必須考慮到這一點。
( 2 ) 使用E5□N型， E5□K型， E5□J型中記載的自我調諧時， 溫控器和負載（加熱器等） 的電源請同時接通，
或者先接通負載電源。如果接通溫控器的電源后再接通負載電源，將 無法實現正確的自我調諧和最合適的控制。
在加熱后開始運行時，請在加熱完成后先關閉電源，將溫控器和負載的電源同時接通
（也可以不重新接通溫控器的電源， 而是從STOP移動到RUN）。
( 3 ) 在收音機、電視、無線設備等附近使用時， 可能發生接收 不良。 ![]() 溫控器 Q&A
Q1:
溫控器的溫度誤差很大。
這是為什么？
A1:
可能是以下原因。
·和測溫體的輸入類別不符。 （測溫體類別的設定）
·由于測溫體的導線和動力線在同一配管內， 受到動 力線的干擾。（通常顯示值飄動）
〈對策〉
另行布線。
或減少繞圈。
· 用銅線連接溫控器和熱電偶。
〈對策〉
直接連接熱電偶的導線或用符合熱電偶的補償導線 來連接。
·測溫體的測溫場所不合適。
·設定了錯誤的輸入修正值。
Q2:
請問在E5□Z發生超調或反沖， 這是為什么？
A2:
可能是以下原因
·比例帶域窄， P常數小。
·積分時間短， I常數小。
·微分時間長， D常數大。
·為ON/OFF控制。
·熱響應對于快速控制系統來說控制周期長。
·在加熱冷卻控制中把重疊區域誤設為不靈敏區域。
對象型號 ： E5CN、E5GN、E5EN、E5AN
Q3:
在E5 □N中沒有顯示在正確的測定值， 這是為什么？
還有為什么會顯示「S.Err」？
A3:
可能是以下原因。
·初始設定值的輸入類別設定錯誤。
·初始設定值的溫度單位設定錯誤。
·調整值的輸入修正值設定錯誤。
·數據的設定單位錯誤。
·測溫體的極性或連接端子錯誤。
·在E5□N中連接有不能使用的測溫體。
·測溫體斷線、短路或劣化。
·忘記連接測溫體。
·熱電偶和補償導線的類別錯誤。
·擬在熱電偶和E5 □N的端子之間， 連接有使用熱電 偶和補償導線以外金屬的設備。
·連接端子的螺絲松動， 接觸不良。
·熱電偶的導線或補償導線過長， 受到導線電阻的影 響。
·在鉑電阻和E5□N 端子間的3 根導線的電阻不一樣。
·受到來自E5□N外圍設備的干擾。
·由于測溫體的導線和動力線很近， 受到來自動力線 的感應干擾。
·由于安裝測溫體的位置遠離控制點， 使熱響應滯 后。
·E5□N使用的環境溫度超過額定值。
·在E5□N的外圍使用無線設備。
·外圍設備的散熱影響到熱電偶輸入型的端子臺溫 度。
·在熱電偶輸入型端子臺處受到風吹。
對象型號 ： E5CN、E5GN、E5EN、E5AN
Q4:
E5□N測定溫度上升超過控制溫度是為什么？
A4:
可能是以下原因。
·由控制輸出驅動的繼電器的接點被融化。
·SSR發生短路故障。
·PID常數不合適。
·限制操作量限位值。
·控制對象自身發熱。
對象機種 ： E5CN、E5GN、E5EN、E5AN
Q5:
在E5□N中發生振蕩這是為什么？
A5:
可能是以下原因。
·比例帶域窄， P常數小。
·積分時間短， I常數小。
·微分時間長， D常數大。
·為ON/OFF控制。
·熱響應對于快速控制系統來說控制周期長。
·在加熱冷卻控制中把重疊區域誤設為不靈敏區域。
·加熱器的熱容量超過控制對象的熱容量。
·受到周期性干擾的影響， 控制對象的熱容量發生變 化。
·AT 在執行中。
對象機種 ： E5CN、E5GN、E5EN、E5AN
![]() 發現并修理故障
■出錯代碼表
第1顯示異常內容處理輸出異常*請確認輸入的誤布線,斷線,短路及輸入種類。存儲器異常首先重新接通電源。顯示內容沒有變化時需要進行修理。如果變為正常時可能是受到干擾，請確認是否有干擾。顯示范圍超出*不是出錯。即使在可控制范圍內，超過顯示范圍時會出現以下顯示。·-1999 (-199.9)小時·9999 (999.9)天時加熱器異常*首先重新接通電源 顯示內容沒有變化時需要進行修理。如果變為正常時可能是受到干擾，請確認是否有干擾。
動作確認方法
●使用熱電偶時使輸入端子短路時顯示室溫。●使用測溫電阻體時把電阻連接到輸入端子，確認溫顯示。當為Pt(鉑電阻)時，100Ω為0C,140Ω顯示約為1000C。*顯示只在[當前值]或[當前值/目標值]時顯示出錯。其他的狀態下不顯示出錯。
有關詳細情況請參見Industrial Web主頁上刊登的[經常出現的問題]。（http://www.fa.omron.co.jp/support）
分類項目特征波形A溫度不上升。B溫度超過設定值上升。C過調節或反沖。產生振蕩。D溫度誤差大。
A溫度不上升1.確認溫控器的初始設定值。●為正動作的設定->為反動作。（加熱控制）。3.確認與加熱器、外圍設備的連接及動作。●加熱器發生斷線、劣化。2.測溫體的安裝是否正確。●輸出100%->●加熱器的加熱容量是否充足。●冷卻系統是否動作 ●外圍設備的防止加熱用設備在工作。->對策：使防止加熱溫度設定大于溫控器的設定溫度。
B溫度超過設定值上升1.確認溫控器的輸出顯示和加熱器的動作是否相同。2.確認溫控器的輸出和加熱器、外圍設備的連接條件。●輸出形態不一樣。●控制輸出布線錯誤。●SSR的動作不良。->對策：考慮漏電流的動作時請設置泄放電阻。 ●控制輸出繼電器動作和溫控器的輸出（LED顯示）不一致。3.有可以能過調節。請確認PID常數。請參見（486頁）
C過調節、反沖或振蕩。1.控制方法是否合適。●選擇ON/OFF控制。->在P或PID控制中通常被保留。(關于PID控制請參見483-484頁)2.PID常數的值是否合適。●以默認值進行運行。(出廠時的值)●與溫度上升、下降的速度相比較控制周期長。（關于控制周期請參見482見） ●請確認PID常數。（關于PID常數請參見486頁）
D溫度誤差大。1.和測溫體的輸入類別是否相符？(測溫體的類別設定)3.用銅線連接溫控器和熱電偶。 ->對策:直接連接熱電偶的導線或用符合熱電偶的補償導線來連接。2.由于測溫體的導線和動力線在同一配管內，受到動力線的干擾。（通常顯示值飄動）4.測溫體的測溫場所不合適。對策:另行布線。或減少繞圈。5.是否設定了輸入修正值？
| 
