Bộ điều khiển và hiển thị nhiệt độ PT100 ra Relay – 4-20mA | Kiến thức tự động hóa

Bộ điều khiển và hiển thị nhiệt độ PT100 bằng PID (Proportional-Integral-Derivative) đã trở thành một công nghệ phổ biến trong việc điều khiển các hệ thống nhiệt độ. Với khả năng tự động điều chỉnh và ổn định, PID đã trở thành một công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp đến gia đình.

Bộ điều khiển PID hoạt động dựa trên ba thành phần cơ bản: tỷ lệ, tích phân và vi phân. Thành phần tỷ lệ giúp điều chỉnh đầu ra của hệ thống theo tỷ lệ tương ứng với sai số giữa giá trị đặt và giá trị đo. Thành phần tích phân tích lũy các sai số theo thời gian để tăng độ ổn định và đảm bảo rằng hệ thống đạt được giá trị đặt một cách chính xác. Cuối cùng, thành phần vi phân giúp dự đoán xu hướng của hệ thống và điều chỉnh đầu ra để giảm độ trễ.

Trong bài viết dưới đây, cùng mình tìm hiểu về một số bộ điều khiển và hiển thị nhiệt độ. Đồng thời, cùng với nguyên lý hoạt động PID controller là gì nhé!

PID controller là gì?

Bộ điều khiển PID, viết tắt của Proportional-Integral-Derivative controller. Là thuật toán điều khiển phản hồi được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng kỹ thuật và công nghiệp để điều chỉnh và ổn định hệ thống. Đây là loại bộ điều khiển phổ biến điều chỉnh biến điều khiển dựa trên sai số giữa điểm đặt mong muốn và giá trị đo thực tế của biến.

Bộ điều khiển PID tính toán đầu ra của biến điều khiển dựa trên ba số hạng: tỷ lệ, tích phân và đạo hàm. Mỗi thuật ngữ đóng góp vào hành động kiểm soát tổng thể theo một cách cụ thể. Nó cho phép bộ điều khiển phản hồi các khía cạnh khác nhau trong hành vi của hệ thống.

• Thuật ngữ tỷ lệ (P): Thuật ngữ tỷ lệ tạo ra đầu ra tỷ lệ thuận với sai số giữa điểm đặt và giá trị đo được. Lỗi càng lớn, đầu ra càng lớn. Thuật ngữ tỷ lệ cung cấp một hành động điều khiển tỷ lệ với độ lệch tức thời so với điểm đặt.
• Integral Term (I): Số hạng tích phân xem xét sai số tích lũy theo thời gian. Nó tích hợp lỗi theo thời gian và tạo ra đầu ra tỷ lệ với tích phân của lỗi. Thuật ngữ tích phân giúp loại bỏ các lỗi trạng thái ổn định và cung cấp một hành động kiểm soát giải thích cho hành vi lịch sử của hệ thống.
• Derivative Term (D): Thuật ngữ phái sinh xem xét tốc độ thay đổi của sai số. Nó tạo ra một đầu ra tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi lỗi. Thuật ngữ phái sinh giúp dự đoán hành vi trong tương lai của hệ thống dựa trên tốc độ thay đổi lỗi hiện tại. Nó cung cấp một hành động kiểm soát dự đoán và chống lại những thay đổi nhanh chóng trong hệ thống.

Bộ điều khiển PID kết hợp ba thuật ngữ này bằng cách tính tổng trọng số của các đầu ra của chúng để tạo ra biến điều khiển. Trọng số, được gọi là tham số điều chỉnh, có thể được điều chỉnh để đạt được phản hồi điều khiển mong muốn.

Các thuật ngữ tỷ lệ, tích phân và đạo hàm chung cho phép bộ điều khiển PID cung cấp khả năng điều khiển ổn định và đáp ứng các hệ thống khác nhau. Bằng cách liên tục điều chỉnh biến điều khiển dựa trên phản hồi lỗi, bộ điều khiển PID có thể duy trì hệ thống ở điểm đặt mong muốn, bù nhiễu và đạt được các mục tiêu điều khiển.

Các bộ điều khiển và hiển thị nhiệt độ PT100

Hiện nay, có rất nhiều bộ điều khiển và hiển thị nhiệt độ PT100 được tích hợp thêm PID controller trong quá trình vận hành. Bản thân như các bộ PLC hiện nay, chúng vẫn được sử dụng để lập trình PID. Tuy nhiên, nếu dựa vào bộ Master này, thì nó không được sử dụng nhiều. Bởi vì, chúng được thay thế cho các bộ hiển thị khác.

Dưới đây là điển hình các hãng sử dụng ứng dụng PID controller trong việc điều khiển:

• Bộ điều khiển nhiệt độ Dixel
• Bộ điều khiển nhiệt độ Hanyoung
• Bộ điều khiển nhiệt độ Autonics
• Bộ điều khiển nhiệt độ Carel
• Bộ điều khiển nhiệt độ Delta

Các bộ hiển thị nhiệt độ phổ thông

Đối với dạng bộ hiển thị nhiệt độ, sẽ có dạng cơ và dạng điện tử. Về dạng cơ, thường được biết đến là đồng hồ đo nhiệt độ dạng cơ. Loại này thường hay được lắp để đo nhiệt độ dầu khí, chất dễ cháy nổ…

Còn với dạng đo nhiệt độ dạng điện tử. Chúng được sử dụng nhiều, bởi vì chúng sẽ hiển thị giá trị chính xác nhiệt độ khi chúng ta đo. Không chỉ vậy, các bộ này còn dùng để điều khiển tín hiệu nhiệt độ bằng Relay hoặc Analog.

Bộ hiển thị nhiệt độ PT100

Bộ hiển thị nhiệt độ được sử dụng để hiển thị nhiệt độ của loại PT100. Thông thường PT100, nó sẽ có các loại 2 dây, 3 dây và 4 dây. Với độ chính xác loại 4 dây là có độ chính xác lên đến 0,1%. Dẫu thế, cũng ít nhà máy hay xưởng nào sử dụng loại PT100 này. Chủ yếu là loại PT100 3 dây ở dạng dây hay là dạng củ hành.

Quay trở lại bộ hiển thị nhiệt độ PT100, các bộ này thường sẽ hiển thị được 3 sô, 4 số hay 6 số digitals. Không chỉ dùng để hiển thị nhiệt độ dương như là 0 đến 100 độ C. Chúng còn hiển thị được các giải nhiệt độ âm như -100 độ C đến 0 độ C chẳng hạn.

Mà không chỉ mỗi PT100, còn có thể là dạng PT500 hay PT1000. Đều được sử dụng kèm bộ hiển thị gắn trên tủ điện. Như là bộ hiển thị nhiệt độ ATR121.

Bộ hiển thị nhiệt độ can nhiệt K, T, R, J, S

Dạng cảm biến nhiệt độ can nhiệt K, T, R, J hay S…đây là loại cảm biến nhiệt độ dùng để đo nhiệt độ cao. Thường có giải nhiệt độ như là 0-800 độ C, 0 – 1000 độ C… Chúng là loại cảm biến được sử dụng để đo nhiệt độ các lò đốt, lò xấy hoặc lò nung.

Đi kèm với chúng, cũng là các bộ hiển thị.  Vì các giải đo nhiệt độ can nhiệt này thường cao, nên phải dùng các loại bộ hiển thị nhiệt độ 4 số hay 6 số. Điển hình cho nó là bộ hiển nhiệt can nhiệt độ ATR144, ATR244.

Bộ hiển thị nhiệt độ cặp điện nhiệt NTC

Một loại khác của cảm biến nhiệt độ đó là điện trở nhiệt NTC. Đối với loại điển trở nhiệt này, để có thể hiển thị được chính xác nhiệt độ. Buộc chúng ta phải biết rõ hệ số beta của nó đang dùng là bao nhiêu.

Để hiển thị được nhiệt độ NTC này, hiện nay chúng ta sẽ được biết đến một số bộ hiển thị như ATR121, ATR144, ATR244…

Các bộ điều khiển nhiệt độ PID controller

Việc sử dụng các bộ điều khiển có ứng dụng PID controller sẽ giúp chúng ta điều khiển động cơ, công tắc, van một cách tự động. Mình sẽ ví dụ như sau, khi sử dụng các bộ điều khiển bằng PID controller.

Bạn đang dùng cảm biến nhiệt độ TS1 của Termotech dạng củ hành. Loại cảm biến này đặc điểm nó dùng đo được nhiệt độ từ -80 đến 650 độ C.  Tín hiệu của cảm biến này có 3 dây và được truyền về bộ hiển thị có điều khiển PID.

Bộ này sẽ có nhiệm vụ dùng hiển thị nhiệt độ từ 0 đến 100 độ C. Tuy nhiên, khi nào đến nhiệt độ 80 độ C, thì buộc phải tắt động cơ gia nhiệt cho đến khi nhiệt độ còn 30 độ C sẽ bật lại. Thông thường, như dạng thủ công phải chăng chúng ta phải coi nhiệt đang bao nhiêu để điều khiển thủ công.

Chính vì lý do đó, chúng ta nên dùng các bộ hiển thị điều khiển PID. Bởi vì nó sẽ dùng thuật toán dựa vào các tín hiệu đầu vào để điều khiển đong ngắt Relay như như cầu trên.

Bộ điều khiển nhiệt độ Relay 3 số ATR121

Đến với bộ hiển thị đầu tiên, đó là bộ điều khiển và hiển thị nhiệt độ ATR121. Bộ hiển thị này sẽ sử dụng hiển thị tín hiệu nhiệt độ 3 số digits. Với thiết kế nhỏ gọn và được sử dụng đề điều khiển thiết bị thông qua 2 relay trung gian. ATR121 là bộ hiển thị của Pixsys.

Tính năng bộ điều khiển nhiệt độ On – Off ATR121:

• Dùng điều khiển thiết bị bằng Relay, SSR
• Dùng hiển thị có 3 con số digit
• Dùng điều khiển đóng ngắt có độ trễ theo tín hiệu nhiệt độ.
• Điều khiển được 2 relay cho 2 mức báo Relay khác nhau.

Xem thêm về thông tin kỹ thuật: Bộ điều khiển nhiệt độ ATR121 – Pixsys

Bộ điều khiển nhiệt độ Relay 4 số ATR144

Bộ điều khiển nhiệt độ đóng ngắt Relay ATR144 của Pixsys có thể hiển thị được 4 số và điều khiển relay bằng PID. Bộ này có kích thước nhỏ gọn 77×35 (mm), phù hợp lắp đặt trong tủ điện mini hay tủ điện lớn. Bên cạnh đó, bộ này có thể điều khiển độc lập 2 relay cho các phạm vi điều khiển khác nhau.

Tính năng bộ điều khiển nhiệt độ đóng ngắt Relay ATR144:

• Sử dụng nguồn điện 24V hoặc 220V.
• Hiển thị được 4 con số Digit.
• Hiển thị giá trị điểm On-Off.
• Điều khiển thiết bị bằng Relay, SSR (2 relay)
• Có thể thiết lập độ trễ dựa vào tín hiệu nhiệt độ.
• Dùng phần mềm AppPixsys để cài đặt chức năng bộ hiển thị.

Xem thêm về thông số kỹ thuât: Bộ điều khiển áp suất Relay ATR144

Bộ điều khiển nhiệt độ ATR244

Bộ điều khiển cảm biến nhiệt độ ATR244 nó sẽ có một màn hình Led. Được sử dụng hiển thị vừa nhiệt độ, vừa giá trị cài đặt Setpoint. Không chỉ dùng điều khiển 2 relay độc lập. Mà bộ này còn dùng để điều khiển tín hiệu AO 4-20mA dựa vào tín hiệu ngõ vào. Như là PT100, NTC, 4-20mA, 0-10V…để điều khiển các loại động cơ như van bướm.

Tính năng bộ điều khiển cảm biến nhiệt độ ATR244:

• Sử dụng nguồn 24V hoặc 220V.
• Màn hình Led hiển thị được 4 số và giá trị điểm On-Off.
• Điều khiển thiết bị bằng Relay hoặc SSR.
• Điều khiển thiết bị bằng tín hiệu AO 4-20mA dựa vào chế độ PID Autoning.
• Dùng phần mềm AppPixsys để cài đặt chức năng.

Xem thêm bài viết về thông số kỹ thuật: Bộ điều khiển cảm biến nhiệt độ ATR244

Bộ điều khiển nhiệt độ dạng cột STR551

Bộ điều khiển nhiệt độ dạng biểu đồ cột STR551 phù hợp cho những nhà máy có nhu cầu vừa hiển thị số và hiển thị biểu đồ cột. Thông thường, phổ biến cho ứng dụng của bộ này dùng để đo mức nước liên tục 4-20mA. Bởi vì đối với biểu đồ cột sẽ dễ dàng nhận biết được lượng phần trăm nước trong bồn là bao nhiêu. Dẫu thế, với bộ này chúng ta vẫn có thể dùng để điều khiển độc lập 2 relay. Đồng thời, còn có thể điều khiển 2 cổng AO 4-20mA cho các thiết bị động cơ như biến tần, van bướm…

Tính năng bộ điều khiển nhiệt độ dạng biểu đồ cột STR551:

• Màn hình Oled nên vừa hiển thị dạng số, dạng cột, dạng biểu đồ.
• Điều khiển thiết bị bằng Relay hoặc SSR.
• Điều khiển thiết bị bằng tín hiệu AO 4-20mA dựa vào chế độ PID Autoning. Gồm có 2 cổng.
• Dùng phần mềm AppPixsys để cài đặt chức năng.

Xem thêm bài viết về thông số kỹ thuật: Bộ diều khiển nhiệt độ dạng biể đồ cột STR551

Bộ điều khiển nhiệt độ S312A truyền thông RS485

Bộ điều khiển nhiệt độ có truyền thông RS485 S312A, bộ này có đặc điểm lớn là dùng điều khiển được 4 relay độc lập. Thông thường, chúng ta chỉ có thể biết rằng một bộ giá rẻ chỉ có 1 đến 2 relay. Nhưng với bộ S312A của SENECA thì lên đến 4. Ngoài ra, thì bộ này chỉ hiển thị được 4 số. Và chúng ta thiết lập chức năng trực tiếp bằng nút bấm trên màn hình.

Tính năng bộ điều khiển nhiệt độ có truyền thông RS485 S312A:

• Màn hình led hiển thị được 4 số
• Dùng điều khiển thiết bị thông qua 4 relay độc lập.
• Tín hiệu có thể được truyền thông bằng tín hiệu RS485.
• Phù hợp chống nhiễu hiển thị cho các tủ có hiện tượng rò rỉ từ tường, sóng hài biến tần lớn.

Xem thêm bài viết về thông số kỹ thuật: Bộ điều khiển nhiệt độ S312A

Tổng kết

Bộ điều khiển và hiển thị nhiệt độ PT100 hiện nay đã rất đa dạng và phong phú. Vì vậy, để có thể chọn được một bộ điều khiển và hiển thị nhiệt độ đúng với nhu cầu dự án. Các bạn hãy liên hệ thông tin bên dưới để được mình tư vấn thêm giải pháp cho nhé!