Регулятор температуры своими руками.

Регуляторы температуры на сегодняшний день одни из самых распространенных  устройств автоматики. Практически каждый крупный производитель предлагает выбор из нескольких моделей подобных приборов. Отличаются они функциональными возможностями и ценой, но призваны исполнять одну функцию – управление температурой какого-либо объекта. При всей распространенности термоконтроллеров, находятся любители, предпочитающие собирать их самостоятельно.

Одноканальный регулятор ТРМ201

В линейке приборов ОВЕН существует несколько простых регуляторов. Одним из них является ТРМ201. Отличие его от предыдущих моделей в наличии двух дисплеев. На большом красном отображается текущее значение, на маленьком зеленом - задание. Недавно ОВЕН обновил конструкцию этих приборов. Они получили новый корпус, собирающийся на защелках, новый процессор и новую печатную плату.

ТРМ201 

В новом ТРМ201 используется микроконтроллер PIC18F4520, в старом, если мне не изменяет память, применялась более простая модель серии PIC16. Не совсем ясна политика ОВЕН по установке процессоров разных производителей в модели с практически одинаковым функционалом. Примером может служить 2ТРМ0 с микроконтроллером производства Atmel.

ТРМ201. Вид сзади.

Основные характеристики ТРМ201 не изменились, разве что повысилась точность. Применение ТРМ201 нацелено в основном на тепловые системы, хотя возможность работы с токовыми сигналами позволяет применять его и в других задачах.

ТРМ201. Внутреннее устройство.

 

 ТРМ201 не является лучшим прибором в своем классе. Существуют устройства, которые имеют некоторые дополнительные функции, значительно улучшающие потребительские свойства прибора. Конечно все это повлияет на цену, но хотелось бы видеть хотя бы встроенный источник питания, для приборов с питанием по токовой петле. Благо такое предусмотрено в 2ТРМ0. Неполхо также оснастить ТРМ201 и токовым выходом, что бы он мог работать как транслятор токового сигнала, или преобразователь входного параметра в ток. Все это есть в других приборах, например ПКЦ-1111.

Работа операторской панели DELTA, совместно с терморегуляторами

Очередной проект связан с регулированием температуры в многозонной, конвейерной печи. Нагрев зон печи – электрический, с помощью сопротивлений. Управление выполнено на мощных тиристорах. По желанию заказчика, для индикации температурных трендов применена операторская панель. Еще одно требование заказчика – реализация проекта на дешевых элементах. В качестве регулятора температуры использован температурный контроллер DELTA Electronics DTB4848CR. Аналоговый выход контроллера подключен к блокам БУСТ от ОВЕН. Операторская панель, также DELTA, модельDOP-B07S201.

Операторская панель и терморегуляторы 

Связь панели с контроллерами выполнена по интерфейсу RS485, с протоколом MODBUS RTU. На операторской панели данный интерфейс выведен на разъем COM2 (контакты 1(+) и 6(-)). На термоконтроллере использованы контакты 9(-) и 10(+).

Схема проекта 

В качестве примера приведу начальный этап разработки проекта для DOP-B07S201 с использованием только двух регуляторов и отсутствием трендов.

Создание проекта 

После запуска ScreenEditor был создан новый проект. В окне  Configuration установлены следующие значения параметров связи:

Адрес операторской панели в сети HMI Station = 0

Тип интерфейса Interface = RS485,

Количество бит данных Data Bits = 8

Количество стоповых битов Stop Bits=2,

Скорость обмена Baud Rate = 9600,

Контроль честности Parity = None.

Протокол обмена устанавливается нажатием кнопки Modify, где выбирается DELTA Controller RTU.

Аналогичные настройки параметров связи вводятся и в термоконтроллер, за исключением адреса, который выбирается отличным от 0.

Настройки связи 

Для индикации температуры на панели использованы индикаторы в виде баров – BAR. Для одного регулятора используются два таких индикатора. На одном из них – красном, будут высвечиваться текущее значение температуры, на втором – зелено – заданное значение. Все настройки для всех объектов выполняются в инспекторе свойств – Property. Отдельное окно открывается только для специфических настроек объектов.

Для ,баров в первую очередб указывается адрес, откуда они получают данные. Делается это  путем нажатия на поле ReadAdress. В открывшемся окне вводятся тип устройства (Device Type), в данном случае это TEMP-CTRL-, адрес станции StationNumber – адрес регулятора в сети, и адрес данных Adress/Valu. Последний задается в шестнадцатеричном формате. Для DTB4848 это будут: текущее значение – 1000h, заданное значение 1001h.

Настройка параметров связи с терморегулятором 

На вкладке Detail  задаются значения пределов индикатора. Следует отметить, что данные из термоконтроллера получаются в формате беззнакового целого десятичного числа (UnsignedDecimal). Соответственно значение температуры 23.4 градуса будет передано как 234. 

Настройка BAR

Для отображения цифрового значения применен NumericDisplay. Настройка адреса для него выполняется аналогично бару. В поле Style установлен параметр Transparent, позволяющий не отображать рамку. В этом поле для многих элементов можно выбрать тот или иной вид отображения. В поле Detail производятся настройки отображения чисел. Здесь в частности, можно перейти к дробному варианту, установив в поле Fractional нужное количество знаков после запятой. 

Настройка NumericDislpay

Далее все действия повторяются для других необходимых элементов. Необходимо только не забывать менять номер станции в настройках связи. После этого нажатием на кнопку DownloadScreen проект загружается в панель. Длится эта операция достаточно долго, и поначалу без видимых изменений. Автоматический перезапуск панели сразу приводит к началу работы созданного проекта.

Настройка терморегулятора OMRON E5CSV.

Термоконтроллер OMRON E5CSV является очень простым устройством в плане настройки. Разработчики отошли от классического параметрирования, и сделали все настройки с помощью переключателей. для доступа к этим переключателям необходимо вынуть переднюю панель из корпуса прибора.

Органы настройки E5CSV 

Внутри расположены один блок микропереключателей типа DIP и два многопозиционных переключателя.

Орагны настройки E5CSV

Блок микропереключателей предназначен для выбора режима работы регулятора.

Настроечные параметры E5CSV

Назначение переключателей:
P - переключатель защиты (On - запрещено изменение задания, Off - доступны все функции)
X - не используется (должен быть всегда в Off)
1 - режим работы (On - ПИД регулятор, Off - двухпозиционный регулятор)
2 - период регулирования (On - 2 секунды, Off - 20 секунд)
3 - направление регулирования (On - прямое, Off - обратное)
4 - сдвиг входного сигнала (On - разрешен, Off - запрещен). Значение сдвига устанавливаентся  параметром HO, на индикаторе.
5 - тип датчика (On - платиновый термометр сопротивления, Off - термопара)
6 - отображение температуры (On - градусы Фаренгейта, Off - градусы Цельсия)
Многопозиционный переключатель In служит для выбора исполнения датчика и диапазона измерения, согласно таблиц. Переключатель ALM устанавливает режим срабатывания сигнала тревоги. Выбирается опять же по таблице.

Параметры, задаваемые на индикаторе прибора 

После установки данных параметров, необходимо задать на передней панели температуру задания (горит индикатор SP), пороги срабатывания тревог (горит индикатор ALM) и смещение входа. Перемещение между отдельными уставками выполняется кнопкой MODE.

Схема включения прибора

В случае использования ПИД-регулирования, перед началом работы производится автоматическая настройка параметров. Для этого нажимаются и удерживаются более 2 секунд кнопки ВВЕРХ и ВНИЗ.
Больше никаких настроек в регуляторе OMRON E5CSV нет. Скан руководства на прибор можно найти здесь.

Температурный контроллер DTB4848

Температурные контроллеры DTB выпускаются фирмой DELTA ELECTRONICS Inc. Их главной особенностью является большой функционал при низкой стоимости. Примерно за 100$ можно получить то, что другие предлагают за гораздо большую цену. На нашем рынке DELTA является прямым конкурентом московскому ОВЕНу.

  Лицевая панель DTB4848

Контроллер DTB4848 - представитель линейки температурных приборов DTB. Между собой разные модели отличаются размером корпуса, типами выходов и некоторыми опциями.
Все приборы имеют универсальный вход для подключения стандартных аналоговых сигналов, типовых термопар и термометров сопротивления Pt100. Выхода имеют варианты релейного исполнения, импульсного и аналогового. Всего выходов может быть 4, два из которых технологические, а два предназначены для сигнализации. В зависимости от конфигурации выходов могут меняться и возможности контроллера. Так например имея два релейных выхода, можно создать систему управления задвижкой по принципу открыть, закрыть. Питание прибора выполняется от сети 220В промышленной частоты.

DTB4848 

DTB4848 выполнен в варианте для щитового монтажа, с фронтальными размерами 48х48 мм. Корпус DTB4848 очень похож на корпус OMRON CSV5. Но в подобном конструктиве выпускается достаточно много приборов. Качество исполнения неплохое, но по сравнению с OMRON кажется несколько топорным.

 DTB4848. Вид со стороны клеммника.

Дисплей двухстрочный, с яркими индикаторами. На верхнй строке, красного цвета, отображается значение температуры, либо код праметра в режиме настройки. На нижней, зеленого цвета - значение уставки, либо значение параметра. Недостатком дисплея является малая высота цифр - всего 7 мм, что позволяет воспринимать показания, только вплотную к прибору.

E5CSV и DTB4848

Программирование контроллера проблем не вызывает и выполняется аналогично приборам марки ОВЕН. Прибор может работать в следующих режимах: индикатор сигнала, одноконтурный ПИД-регулятор, двухконтурный ПИД-регулятор для нагрева и охлаждения (от одного датчика), ПИД-регулятор для запорной арматуры, с возможностью контроля положения, работа по программе до 8 шагов.  Все приборы оснащены интерфейсом RS485 с протоколом MODBUS RTU/ASCII.

 Внутренний вид DTB4848

Электроника контроллера собрана из на нескольких печатных платах с применением элементов поверхностного монтажа. Качество сборки также неплохое, но опять же внешне оставляет ощущение некоторой топорности. 

  "Потроха" DTB4848

Еще один плюс прибора - наличие русскоязычной документации.
Пока температурный контроллер DTB4848 еще не в работе. Как он поведет себя в процессе эксплуатации покажет время. Но подобный функционал, за столь небольшие деньги делает это прибор очень привлекательным в применении.

Термоконтроллер OMRON E5CSV.

OMRON E5CSV - компактный промышленный терморегулятор с ПИД-алгоритмом управления. Подобные системы предлагают множество фирм. Но данный регулятор отличается от всего, что мне приходилось видеть. Основное отличие от продукции других фирм - отказ от параметрирования. Большая часть настроек производится путем установки переключателей. К параметрам ПИД-регулятора, пользователь также не имеет доступа, а сами параметры определяются автоматически.

 Внешний вид E5CSV.

Терморегулятор имеет два выхода - основной и выход тревоги. Основной выход может быть релейным, или выходом для подключения твердотельных реле.
Индикатор терморегулятора - красного цвета с высотой цифр 13.5 мм, высокой яркости. Кроме темпратуры на индикаторе отображаются направление выхода, сигналы тревоги и режимы настройки. Под индикатором расположены 3 кнопки задания уставок и "скрытая" кнопка защитного режима.
Для настройки регулятора электроника достается из корпуса. Внутри установлены 3 переключателя. Джамперный переключатель позволяет настроить режим работы прибора.

 E5CSV без корпуса. Виден джамперный переключатель.

 Переключением отдельных джамперов можно задать следующие параметры:
- режим (обычный/защитный). В защищенном режиме блокируются клавиши изменения уставок.
- режим работы регулятора (позиционный/ПИД)
- время опроса (20сек/2сек)
- алгоритм (обратный/прямой). Переключение между режимами нагрева и охлаждения.
- тип датчика (термопара/термометр сопротивления). Прибор может работать с термопарами  K,J,L,T,U,N,R и термометрами сопротивления Pt100 и JPt100 по трехпроводной схеме. Диапазон измерений можно выбрать только из нескольких стандартных значений. Для термопар K,J,T количество диапазонов - 2, для термометров сопротивления по 5.
- единицы отображения температуры (по Цельсию/по Фаренгейту)

 Настроечные поворотные перключатели.

Переключение моделей датчиков и диапазонов измерения производится с помощью поворотного переключателя. Второй поворотный переключатель задает алгоритм работы тревог.
Инструкция к терморегулятору выполнена на 1 листе формата А3. Есть на английском, немецком и еще каких-то языах, кроме русского. Но разобраться можно.

OMRON E5CSV - компактный, простой в настройках, терморегулятор.  Единственное, что может сдерживать его применение - относительно высокая цена, по сравнению с моделями других производителей, подобной функциональности.