235A温控模块讲解.pdf

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1、21- 1 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 目录 第一章235A 温控模块的组成. 3 第二章温度仪表 . 错误！未定义书签。 第三章固态继电器和加热器 . 错误！未定义书签。 第四章温度传感器和温度变送器 错误！未定义书签。 第五章风机和指示灯 . 错误！未定义书签。 第六章温控模块整个 . 错误！未定义书签。 21- 2 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 1.1 235A 温控模块的组成 235A升级温控模块主要由 : 温度仪表 , 加热器，温度传感器，温度变送器，固态 继电器， 2 个 24V指示灯和 2 个小型风机组成。 如下图 1-1： 图 1-1 21

2、- 3 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 2.1 温度仪表的概述 温度仪表是众多仪表中的一个分支，常见的温度仪表有温度计 ，温度记录仪 ，温度送变器等。 温度 测量仪表 按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表测温仪表 比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，帮需要一定的 时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温 度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温 范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但

3、受到物 体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。 温度仪表通常分一次仪表与二次仪表，一次仪表通常为：热电偶 、热电阻 、双金属温度计、 就地温度显示仪等二次仪表通常为温度记录仪 、温度 巡检仪 、温度 显示仪 、温度调节仪、温度变送 器等。 2.1.1 智能温控仪表 智能温控仪表由单片机控制，可输入各种热电偶、热电阻或线性信号。具有PV、SV 值变送 功能。五种输出方式只须插上相应模块即可，正反控制任意设置；性能高、质量好，低价格，提供 了四种报警方式；手动自动切换。主控有两位式、PID 两种控制方式。智能温控仪表出厂前进行严 格的测试， 提高了仪表的可靠性。温控仪表

4、常见的故障一般是操作或参数设置不当引起的。仪表带 有 RS-485 多主机通讯方式与上位机连接，通过通讯协议的配合，可以构成DCS 操作系统。 2.2 数显温控表 数显温控仪表为三位或四位数码管显示，单一信号输入。 并应用了独特的抗干扰技术，精度高， 控制效果好，安装方便。并有二位式、三位式、上下限位差、时间比例、可控硅连续调节式、位式 PID、 PID 连续调节等多种控制方式。产品的各项技术指标达到国内先进水平。温度仪表根据需要 还可增加超温报警功能，可广泛应用于冶金、机械、纺织、塑料、制冷、烘箱等用作温度测量和自 动控制。 2.3 温度仪表的选用 2.3.1 温度仪表种类选择 温度测控仪表

5、从工作原理上可分为三类:指针式、数字式、智能型。 指针式仪表以传统的动圈仪表为主,特点是结构简单、价格低廉，这使它至今仍在工业中被采 用,但其测量精度低，通常为1 级2.5 级,读数误差大；无变送输出，因而越来越多地被数字仪表 所取代。 21- 4 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 数字式仪表，如现在被大量使用的数显表等，其测量准确度比动圈式有大幅度提高，一般为 0.5% 。数字显示准确直观，无人为误差。 其控制方式大多为二位、三位式， 也有少量模拟PID 连 续 调节方式。 随着单片微处理器进人仪表中，使仪表的结构、性能、外观等产生了巨大的变化，它实现了模 拟仪表无法想象的功能

6、。这类智能化数字仪表不仅具有检测、转换、显示、调节功能，还增加了程 序控制、故障自诊断、信息数据通信、遥测遥控等功能，以适应与计算机联网的要求。 2.3.2 量程和准确度的选择 与在上节中介绍的温度变送器选择量程类似，选择仪表的量程时， 也应依据实际使用范围，上、 下留有一定余地,使在绝大部分情况下，测量数据不会超出量程。但也不能选择过大量程，以免降 低测量准确度和分辨能力。 在选择仪表准确度时，应考虑到所配用的测温元件的种类。若配用精度高的钼电阻，仪表精度 可以适当高些，如0.2%0.5% 。若配用工业级热电偶，仪表精度为0.5% 即可。 2.3.3 适应能力 仪表对环境条件应有较强的适应能

7、力。一般来说,仪表应能在 -1050 、相对湿度小于 85%RH 、电源波动 (10 15)% 条件下正常工作，且应具有较强的抗共模、串模干扰能力。 2.3.4 控制方式 位式控制结构简单，外部只须配置一台交流接触器或固态继电器即可工作,平时维护修理也较 简单方便。但其恒温效果较差,存在固有的温度波动,但仍适用于大量的、要求不太高的工业现场。 PID、自整定 PID 以及其他连续调节方式适用于对恒温要求高的场合，但其价格较高。连续调节的 执行环节也有多种形式，常用的有移相触发、标准调节电流输出、占空比调节等。移相触发调节 功率已有很长历史，优点是无级调整，精度较高。但由于不是零电流起动，di/

8、dt 很大，对电网干 扰严重，现在大功率控制中已不再采用，主要应用于小功率、精密控温的场合。标准调节电流输 出，后须配接可控硅调功器，视需要可选择过零触发和非过零触发型的，它适于工业大功率调节 控制。占空比调节方式，外部只需配接一只固态继电器就可完成对强电的控制和弱、强电之间的 隔离，结构简单可靠，因而在各种设备的温度控制中得到广泛应用。 2.4 温度仪表选型举例 (1)炉温控制。炉温控制范围3001000 ,380V 三相电阻丝加热，功率为50kW ，要求波动 度在 5左右。 21- 5 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 建议选用K 偶数字显示二位式测量控制仪表，其量程为 01

9、200 ，分辨力 1,继电器动作 滞后 12。选用 K 型偶，在 1000 温度下可以长期工作，位式控制，外部只需一只三相交流 接触器即可工作。控制触点的动作范围是 (12) ，再加上炉温测量的滞后，炉温的波动度也基 本可以控制在要求范围内。 (2)恒温箱控温。要求测控温范围为100400 ,220 V 单相电阻丝加热，功率为3kW ， 温 度稳定性要求达到 0.5 。 由温度稳定指标， 选用位式控制已不能满足恒温要求。可选用 TMC300 型温度测控仪 （沈阳仪 表科学研究院生产）或其他同类产品。仪表采用钼电阻作为温度检测元件，测控温范围 -50.0 600.0 ，分辨力0.1，测量精度0.

10、2% ，控制方式采用连续调节占空比。外部器件只须 配接一只单相的30 A/220 V固态继电器。对于封闭的恒温箱的温度控制，其恒温指标可达到 (0.10.3) 。 22.7 本 235A 升级温控模块里使用的温度仪表 2.7.1 本模块使用的温度仪表 本温控模块使用的是温度仪表是欧姆龙数字温控器（简易版）E5CC-800： 2.7.2 E5CC-800 一些重要参数 21- 6 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 21- 7 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 21- 8 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 21- 9 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知

11、识与技能 2.7.3 在温控模块温度仪表使用了那些端口以及怎么接线 在 235A 升级模块温控模块中我们使用了E5CC-800 中的 1.2，4.5.6，9.10 ， 11.12 。 端口功能如下图2-2 所示 接线方式如下图2-3， 2-4 所示 图 2-2 21- 10 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 图 2-3 1 和 2 端口接到接线端子排上做控制输出或者报警输出备用，3.7.8 号端口空着不做引出，4.5.6 接温度传感器的3 根线 4 号端口接银色5.6 端口接红色线采用铂电阻接法，9.10 做辅助报警输出， 11.12 接电源 AC220V 。 3.1 加热器 加

12、热器 是常用的电热器件。它体积小，加热功率高，使用十分广泛。它的优点有以下3 点 1功率大，体积小，升温快。 2采用智能控制模式，控温精度高，可与计算机联网。 3应用范围广，寿命长，可靠性高。 在温控模块中它的主要作用是和固态继电器配合来提升温度。通过固态继电器来控制它的加热 温度。具体接线下章与固态继电器一起说明。 3.1 固态继电器用途 固态 继电器 专用的固态继电器可以具有短路保护，过载保护和过热保护功能，与组合逻辑固 化封装就可以实现用户需要的智能模块，直接用于控制系统中。 固态继电器已广泛应用于计算机外围接口设备、恒温系统、调温、电炉加温控制、电机 控制、 数控机械，遥控系统、工业自

13、动化装置；信号灯、调光、闪烁器、照明舞台灯光控制系统；仪器仪 表、医疗器械、复印机、自动洗衣机；自动消防，保安系统，以及作为电网功率因素补偿的电力电 容的切换开关等等，另外在化工、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。 3.2 固态继电器特点 固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关，在开关过程中无机械接触部件， 21- 11 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 因此固态继电器除具有与电磁继电器 一样的功能外，还具有逻辑电路兼容，耐振耐机械冲击，安装 位置无限制，具有良好的防潮防霉防腐蚀性能，在防爆和防止臭氧 污染方面的性能也极佳，输入功 率小，灵敏度高，控制功率小，电磁兼

14、容性 好，噪声低和工作频率高等特点。 3.3 优点 （1）高寿命，高可靠：固态继电器没有机械零部件，由固体器件完成触点功能，由于没有运 动的零部件，因此能在高冲击，振动的环境下工作，由于组成固态继电器的元器件的固有特性 ，决 定了固态继电器的寿命长，可靠性高。 （2）灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好：固态继电器的输入电压范围较宽，驱动功率低， 可与大多数逻辑集成电路兼容不需加缓冲器或驱动器 。 （3）快速转换：固态继电器因为采用固体器件，所以切换速度可从几毫秒至几微秒。 （4）电磁干扰小：固态继电器没有输入“ 线圈 ” ，没有触点燃弧和回跳，因而减少了电磁干扰。 大多数交流输出固态继电器是一

15、个零电压开关，在零电压处导通，零电流处关断， 减少了电流波形 的突然中断，从而减少了开关瞬态效应。 3.4 缺点 （1）导通后的管压降大，可控硅或双向控硅的正向降压可达12V ，大功率晶体管的饱和压 降也在 12V 之间，一般功率场效应管的导通电阻也较机械触点的接触电阻大。 （2）半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，因此不能实现理想的电隔离。 （3）由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大，大功率固态继电器的体积远远大于同容量 的电磁继电器，成本也较高。 （4）电子元器件 的温度特性和电子线路的抗干扰能力较差，耐辐射能力 也较差，如不采取有效措施，则工作可靠性低。 （5）固态继电器对过

16、载有较大的敏感性，必须用快速熔断器或RC 阻尼电路对其进行过载保 护。固态继电器的负载与环境温度明显有关，温度升高，负载能力将迅速下降。 21- 12 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 （6）主要不足是存在通态压降（需相应散热措施），有断态漏电流，交直流不能通用，触点 组数少，另外 过电流 、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。 3.5 欧姆龙 G3NA 固态继电器 本温控模块使用的是欧姆龙G3NA 输入额定电压5-24VDC, 负载 AC24-240V 。因为它适用加热 器上适用，一般我们模块上电压采用DC24V, 加热器上需要电源AC220V, 所以欧姆龙G3NA 很合

17、适。 3.6 热保护开关 热保护开关，即温控仪，是一种用双金属片作为感温组件的温控器。当电器正常工作时，双金 属片处于自由状态，触点处于闭合/断开状态：当温度达到动作温度时，双金属片受热产生内应力 而迅速动作，打开/闭合触点切断/接通电路，从而起到控温作用：当电器冷却到复位温度时，触点 自动闭合 /打开，恢复正常工作状态。 本模块使用的热保护开关是60 度。温度到达60 度立即切断电路，当温度低于60 度以下时重新 接通。 3.7 加热器，热保护开关和固态继电器的接线原理图 固态继电器和加热器的接线图如下图3-1 所示 图 3-1 固态继电器3 号端口接DC24V ， 4 号端口接DC0V ，

18、 2 号接 AC220V 火线 1 号端口是AC220V 输出点串接一个热保护开关在接到加热器上加热器联谊端口接AC220V 零线。 工作原理是当固态继电器3.4 得电时加热器开始加热加热到60 度时热保护开关起作用断开加 21- 13 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 热器电源。 4.1 P100铂电阻温度传感器和P100温度变送器 4 .1.1 温度变送器 温度是表征物体冷热程度的物理量, 它可以通过物体随温度变化的某些特性（如电阻、电压变化等特性）来间 接测量，通过研究发现，金属铂(Pt) 的电阻值随温度变化而变化, 并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种 物理特性制成

19、的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为 100 ，电阻变化率为 0.3851 /。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（ -200 650）最常用的一 种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准 使用。 铂电阻传感器的稳定性 铂电阻传感器有良好的长期稳定性, 典型实验数据为：在400时持续 300 小时,0时的最大温度漂移为 0.02。 铂电阻的自热和测试电流 常规产品的测试电流:Pt100 为 1mA, Pt1000 为 0.5mA, 实际应用时测试电流不应超过允许值，例如 Pt10

20、0 当 测试电流为 1mA 时，温升为 0 .05; 当测试电流为 5mA 时，温升为2.2,并且自热温升的数据同产品的结构也 有很大的关系，如保护管的直径，内部填充物的种类， 测试条件等。 21- 14 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 在本模块中我们采用了三线制但是由于温度传感器采集的数字不仅仅送给温度变送器还要给温度仪表所以 我们定制了一批6 线制的是三线制每根线上加一根线。 4.2 PT100 温度变送器 温度变送器是将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式 输出的设备。 温度变送器是将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程

21、 温度参数的测量和控制。电流变送器是将被测主回路交流电流转换成恒流环标准信号，连续输送到 接收装置。 本模块中使用的是pt100 温度变送器。 它是温度电流变送器的作用就是把电阻信号转变 为电流信号4-20mv ，输入 PLC 显示 温度 。 4.3 温度变送器和温度传感器的接线图 温度变送器和温度传感器的接线如4-1 所示 4-1 PT100 定制温度传感器一共有6 根线，分2 组一组接温度仪表4.5.6 是铂电阻接法。另一组 接温度变送器器上银色线接温度变送器左一端口，2 根红色线随意接剩下的2 个端口，温度变送器 +端口接 DC24V ，-端口接 PLC 特殊模块输入点。 5.1 进风机

22、和出风机 风机是我国对气体压缩和气体输送机械的习惯 简称，通常所说的风机包括通风机，鼓风机， 风 力发电机。 气体压缩和气体输送机械是把旋转的机械能 转换为气体压力能和动能，并将气体输送出 去的机械。 21- 15 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 风机的主要结构部件是叶轮、机壳、进风口、支架、电机、皮带轮、联轴器、消音器、传动件 （轴承）等。无动力通风机是利用自然风力及室内外温度差造成的空气热对流，推动涡轮 旋转从而 利用离心力和负压效应将室内不新鲜的热空气排出。 本温控模块中使用的风机主要作用是把温控模块中的热空气排出。2 个小型风机一个进风一 个出风能迅速的排除热气，进行降

23、温。 5.2 指示灯 本模块中有2 个指示灯，一个红色指示灯，一个绿色指示灯。红色停止运行指示灯，绿色运行指示 灯。 5.3 风机和指示灯接线图 6.1 温控模块整体接线图 温度仪表 , 加热器，温度传感器，温度变送器，固态继电器，2 个 24V指示灯和 2 个小型风机他们的接线如下图6-1 所示，接到塑料端子上塑料端子出来接金属端子排 上。 21- 16 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 图 6-1 塑料端子排 21- 17 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 端子 1 和端子 2 通过短接片短接做加热器和温度仪表AC220 电源 L 输入，端子3 和端子 4 通

24、过短接片短接做加热器和温度仪表AC220 电源 N 输入。端子5 和端子 6 通过短接片短接做接地使 用。端子 7 和端子 8 做 DC24V 电源高电平输入接固态继电器3 号端口。 端子 9 到 16 通过短接片短 接接进风机，出风机，固态继电器，运行指示，停止指示，温度仪表上的2,9 端口做DC24V 电源 低电平输入端口，端子17 接接固态继电器高电平，端子18 接进风机正，端子19 接出风机正，端 子 20 接温度仪表10 号端口，端子21 接温度仪表1 号端口，端子22 接运行指示灯正，端子23 接 停止指示灯正，端子24 接温度变送器负。 金属端子排 Fx2n-2DA 模块 21-

25、 18 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 温控模块 PLC 控制 PLC I/O 地址分配 输 入 地 址输 出 地 址 序号地址备注序号地址备注 1 X0 启动按钮1 Y0 加热 2 X1 停止按钮2 Y1 进风机 3 3 Y2 出风机 4 4 Y3 运行指示 5 5 Y4 停止指示 PLC 接线图 金属端子排1 号端口接AC220L, 端子 2 接 AC220N,3 号端子接地线，4 号端子接DC24V 高电 平， 6 号端子接24V 低电平， 8 号端子接PLC 输出 Y0 加热， 9 端口接 PLC 输出 Y1 进风机， 10 端 口接 PLC 输出 Y2 出风机， 13 端子接 PLC 输出 Y3 运行指示， 13 接 PLC 输出 Y4 停止指示。启动 停止按钮另外接到235A 配套模块中去，端子25,26,27 通过航空插头接到Fx2n-2DA 模块的输入通 道 1 去。 PLC 测试程序如下 21- 19 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 21- 20 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能 21- 21 - 亚龙科技集团亚龙努力为更多人带去知识与技能