Přesná regulace teploty v procesu bez rozšířené spoluzodpovědnosti operátora je ponechána na regulátoru s připojeným snímačem teploty na vstupu,
jako je termočlánek nebo odporový teploměr. Regulátor porovnává aktuální teplotu s teplotou žádanou a poskytuje výstup pro řídící akční prvek. Regulátor je jedním
členem celého regulačního - řídícího systému, který by měl být při výběru správného regulátoru podroben analýze. Při výběru regulátoru by měly být zváženy následující body:
- Typ vstupního snímače (termočlánek, odporový teploměr) a rozsah teploty
- Požadovaný typ výstupu (elektromechanické relé, SSR, analogový výstup)
- Potřebný řídící algorytmus (zap./vyp., proporcionální, PID)
- Počet a typ výstupů (topení, chlazení, alarm, limitní signál)
Jsou tři základní typy regulátorů: zap./vyp., proporcionální a PID. V závislosti na regulovaném systému - soustavě bude operátor schopen použít příslušný typ.
Regulace zap./vyp. (on/off)
Regulátor zap./vyp. Je nejjednodušší přístroj pro regulaci teploty.Výstup z tohoto přístroje je buď zapnut nebo vypnut, bez středové mezipolohy. Tento regulátor
bude aktivovat výstup jen když teplota bude přecházet nastavenou žádanou hodnotu. Při regulaci teploty je výstup sepnut, když je teplota pod žádanou hodnotou a výstup
je rozepnut, když je teplota nad žádanou hodnotou Protože se při přecházení teploty přes nastavenou žádanou hodnotu mění stav výstupu, bude teplota v procesu stále
opakovaně kolísat pod a nad žádanou hodnotu. V případech, kdy cyklování nastává rychle a abychom zabránili poškození spínacích prvků a ventilů, je do funkce regulátoru
přidáno pásmo necitlivosti nebo hystereze. Tato diferenční hodnota vyžaduje, aby teplota překročila (podkročila) žádanou hodnotu o určitou velikost, než se výstup
vypne nebo zase zapne. Toto pásmo pro zap./vyp. stavy chrání výstup před rychlým cyklickým vypínáním / zapínáním. Zap./vyp. regulace se používá pro případy, kde není
nezbytná precizní regulace, v systémech, které nemohou dostávat energii příliš častým spínáním / vypínáním, tam kde je hmota (setrvačnost) systému tak velká, že se
teploty mění velmi pomalu anebo pro hlášení teplotního alarmu. Jedním zvláštním typem regulátoru zap./vyp. používaného pro alarmy je limitní regulátor. Limitní
regulátor používá alarmové relé (s přídrží); resetování tohoto relé se provádí ručně (kvitování) a používá se k ukončení procesu, když bylo dosaženo
určité teploty.
Proporcionální regulace
Proporcionální regulace jsou projektovány, aby se odstranilo cyklování spojené s regulací zap./vyp.. Proporcionální regulátor zmenšuje průměrnou napájecí energii
do topného tělesa podle toho, jak se teplota přibližuje k nastavené žádané hodnotě. To má za následek, že topné těleso je pomalým způsobem vypnuto, takže nedojde k
překročení žádané hodnoty, ale dosáhne jí, a teplota je udržována stabilní. Tato proporcionální akce může být dosažena také spínáním / odpínáním výstupu po krátké časové
intervaly. Proporcionální proměnnou pro regulaci teploty v tomto případě je poměr času sepnutí k času vypnutí. Proporcionální akce nastává v pásmu proporcionality,
které je v okolí žádané hodnoty. Mimo toto pásmo pak regulátor pracuje jako zap./vyp. regulátor s výstupem buď sepnutým (pod proporcionálním pásmem) anebo zcela
vypnutým (nad proporcionálním pásmem). Avšak v pásmu proporcionality je výstup spínán / vypínán v poměru diferencí měřená a žádaná. V hodnotě žádané
( střed proporcionálního pásma ) je poměr výstup zap.: výstup vyp. = 1:1, takže oba časy jsou stejné. Je-li teplota dále od žádané, časy zap. a vyp.
Jsou v proporci k diferenci teploty. Je-li teplota pod žádanou, pak výstup bude sepnut déle ; je-li teplota příliš vysoká, výstup bude déle vypnut.
PID regulace
Třetí typ regulátoru poskytuje proporcionální regulaci s integrační a derivační regulací, tj. PID. Takový regulátor kombinuje proporcionální regulaci se dvěmi
doplňkovými regulacemi, které pomáhají automaticky kompenzovat změny v systému. Tyto regulace integrační a derivační jsou definovány časově závislými jednotkami;
jsou také nazvány dle jejich recipročních hodnot (RESET, RATE). Proporcionální, integrační a derivační časové konstanty musí být jednotlivě nastaveny nebo "laděny"
partikulárně použitím pokusů a chyb. Tím se poskytuje nejpřesnější a stabilní regulace z těchto tří typů regulátorů a nejlépe se osvědčují v systémech - soustavách,
které mají relativně malou hmotu (malou setrvačnost), tj. ty, které reagují rychle na změny v energii přiváděné do procesu. Doporučuje se u soustav (systémů),
kde se zátěž mění často a předpokládá se, že regulátor to bude automaticky kompenzovat častými změnami žádané hodnoty; předpokladem je také dostatek energie anebo také,
že bude regulována hmota.
Standardní velikosti
Protože regulátory jsou obvykle montovány do přístrojového panelu, musí v něm být pro regulátor vystřižen otvor. Aby se zajistila případná výměna regulátoru teploty,
většina z nich má standardní DIN velikosti. Běžné, nejvíce používané velikosti jsou vyobrazeny v následujícím obrázku.
|
