کنترلر دما آتونیکس

کنترلر دما آتونیکس یا Autonics Temperature Controller برای دریافت سیگنال سنسور دما، مقایسه مقدار واقعی با Set Value و کنترل هیتر، تجهیزات سرمایشی یا سایر عملگرهای فرآیند استفاده می شود. این محصولات از کنترلرهای اقتصادی ON/OFF و PID تا مدل های پیشرفته با کنترل همزمان Heating/Cooling، خروجی جریان، RS485 و کنترل چندکاناله را شامل می شوند. Autonics برای کاربردهای مختلف خانواده هایی مانند TN، TK، TX، TCN، TC، TM، TMH و TR1D را ارائه می کند. مدل های تخصصی برای سردخانه و کنترل دما و رطوبت نیز در سبد سازنده وجود دارند. هنگام خرید کنترلر دما آتونیکس باید نوع سنسور، محدوده دما، الگوریتم کنترل، خروجی، ابعاد تابلو، ولتاژ تغذیه، سرعت Sampling و نیاز به Communication به صورت همزمان بررسی شوند.

کنترلر دما آتونیکس چیست؟

کنترلر دما مقدار Process Value یا PV را از سنسور دریافت می کند و آن را با Set Value یا SV مقایسه می کند. سپس بر اساس الگوریتم تنظیم شده، خروجی مناسب برای هیتر یا سیستم سرمایش ایجاد می شود.

در یک کنترل ساده ON/OFF، خروجی فقط روشن یا خاموش می شود. در PID مقدار خروجی بر اساس اختلاف دمای واقعی و هدف تنظیم می شود تا نوسان، Overshoot و خطای پایدار کاهش پیدا کند.

کنترلر دما با سنسور دما یک تجهیز واحد نیست. ترموکوپل یا RTD دما را اندازه می گیرد و کنترلر بر اساس سیگنال دریافت شده تصمیم کنترلی می گیرد.

سری های فعلی کنترلر دما Autonics

لاین آپ فعلی Autonics از مدل های ساده اقتصادی تا سیستم های چندکاناله پیشرفته را پوشش می دهد. سری های TN، TK و TX برای کنترل دقیق تر، TCN و TC برای کاربردهای اقتصادی و TM/TMH برای پروژه های چندکاناله قابل بررسی هستند.

TR1D نیز برای نصب باریک روی DIN Rail طراحی شده است. سری TA ساختار آنالوگ بدون نمایشگر دیجیتال دارد و TF3 برای کنترل تخصصی سیستم های Refrigeration ارائه می شود.

سری TK؛ کنترلر PID حرفه ای آتونیکس

TK یکی از خانواده های اصلی High Performance آتونیکس است. Sampling Cycle این سری 50ms و دقت نمایش اسمی آن تا ±0.3% اعلام شده است.

مدل های TK امکان کنترل ON/OFF، P، PI، PD و PID را دارند. کنترل همزمان Heating/Cooling، Auto/Manual Control و گزینه های مختلف خروجی در خانواده مربوط وجود دارند.

یکی از نقاط قوت TK تنوع بسیار زیاد ورودی است. در مدل های مربوط انواع Thermocouple شامل K، J، E، T، B، R، S، N، C، G، L، U و Platinel II پشتیبانی می شوند.

انواع RTD شامل DPt100، DPt50، JPt100، Cu100، Cu50 و Ni120 نیز در مدل های مربوط قابل انتخاب هستند. ورودی های آنالوگ 0–100mV، 0–5V، 1–5V، 0–10V، 0–20mA و 4–20mA نیز در خانواده TK وجود دارند.

ابعاد مختلف سری TK

سری TK در چند فرم فاکتور عرضه می شود تا با تابلوهای مختلف سازگار باشد. مدل TK4S در اندازه 48×48mm و TK4M در ابعاد 72×72mm قرار می گیرد.

مدل های TK4H و TK4L نیز برای ابعاد بزرگ تر در دسترس هستند. هنگام Replacement بهتر است علاوه بر اندازه ظاهری، Panel Cut-out و عمق پشت تابلو نیز بررسی شوند.

خروجی های TK؛ رله، SSR و 4–20mA

نوع خروجی کنترل TK کاملا وابسته به Part Number است. مدل هایی با Relay، SSR Drive یا خروجی Current وجود دارند.

برای نمونه TK4M-A4RC دارای Relay Output و خروجی انتقال 4–20mA است. در مقابل بعضی کدها امکان انتخاب Current Output یا SSR Drive را در پارامترها فراهم می کنند.

سری TX؛ کنترلر PID با نمایشگر LCD

TX خانواده PID با نمایشگر LCD و کاراکترهای بزرگ سفید برای PV است. نمایشگر 11-Segment خوانایی پارامترها و حروف را نسبت به نمایشگر ساده بهبود می دهد.

Sampling Cycle سری TX برابر 50ms و دقت نمایش تا ±0.3% است. در مدل 48×48mm عمق پشت پنل حدود 45mm است و برای تابلوهای کم عمق مناسب است.

خروجی Relay، SSR Drive و در مدل های مربوط Current Output ارائه می شوند. نسخه های دارای RS485 از Modbus RTU پشتیبانی می کنند و امکان تنظیم از طریق DAQMaster نیز وجود دارد.

برای نمونه TX4S-24S یک مدل 48×48mm با کنترل PID و SSR Drive است. این مدل از Thermocoupleهای K، J، T، R، S و L و RTDهای DPt100 و Cu50 پشتیبانی می کند.

سری TCN؛ کنترلر اقتصادی دو نمایشگر

TCN برای پروژه هایی طراحی شده که کنترل PID مناسب با هزینه اقتصادی تر مورد نیاز است. این سری PV و SV را به صورت همزمان روی دو نمایشگر LED نشان می دهد.

Sampling Cycle سری TCN برابر 100ms و دقت نمایش تا ±0.5% است. خروجی Relay و SSR Drive در یک مدل قابل انتخاب هستند.

برای نمونه TCN4S-24R از Thermocoupleهای K، J، T، R، S و L و RTDهای DPt100 و Cu50 پشتیبانی می کند. خروجی آن Relay یا SSR Drive است و تغذیه این کد 100–240VAC است.

TCN4S با اندازه 48×48mm یکی از مدل های شناخته شده بازار است. سری TCN در ابعاد دیگری نیز عرضه شده و انتخاب سایز باید بر اساس Cut-out موجود انجام شود.

سری TC؛ کنترلر اقتصادی تک نمایشگر

TC از نظر عملکرد کنترلی به TCN نزدیک است، اما از Single Display استفاده می کند. PV و SV از طریق نمایشگر واحد و تنظیمات دستگاه مشاهده می شوند.

این سری Sampling برابر 100ms و دقت نمایش حدود ±0.5% دارد. کنترل ON/OFF، P، PI، PD و PID در مدل های مربوط قابل استفاده است.

Relay و SSR Drive نیز در خانواده TC وجود دارند. در مدل هایی مانند TC4S، سایز 48×48mm برای تابلوهای استاندارد استفاده می شود.

سری TN؛ کنترلر 2-DOF PID پیشرفته

TN از خانواده های پیشرفته فعلی Autonics است و از الگوریتم 2-DOF PID استفاده می کند. این ساختار برای رسیدن دقیق به SV و پاسخ بهتر به Disturbance طراحی شده است.

Sampling Cycle برابر 50ms و دقت اندازه گیری تا ±0.2% اعلام شده است. Control Modeهای Group PID، Zone PID و Anti Reset Windup نیز در این خانواده وجود دارند.

TN در نسخه Program Control و Fixed Control ارائه می شود. نسخه Program می تواند تا 10 Pattern و برای هر Pattern تا 20 Step تعریف کند.

کنترل همزمان Heating/Cooling، RS485، Heater Burnout Alarm و DAQMaster نیز در مدل های مربوط وجود دارند. این سری برای کوره، Oven و فرآیندهای دارای پروفایل دمایی قابل بررسی است.

کنترلر چندکاناله TM

سری TM برای ماشین هایی طراحی شده که چند زون حرارتی باید به صورت همزمان کنترل شوند. TM2 دو کانال و TM4 چهار کانال کنترل مستقل دارد.

TM2 دارای Sampling Cycle برابر 50ms و TM4 برابر 100ms است. اتصال ماژول ها به یکدیگر امکان توسعه سیستم بدون سیم کشی جداگانه Power و Communication بین ماژول ها را فراهم می کند.

حداکثر 31 واحد TM قابل اتصال هستند. این ساختار برای TM4 تا 124 کانال و برای TM2 تا 62 کانال کنترل ایجاد می کند.

RS485 با Modbus RTU یا ASCII، Heater Disconnect Alarm و کنترل همزمان Heating/Cooling نیز در این خانواده پشتیبانی می شوند.

سری TMH؛ سیستم ماژولار High Performance

TMH نسل High Performance کنترلرهای ماژولار چندکاناله آتونیکس است. ماژول های Control، Communication و Option I/O را می توان بر اساس معماری ماشین ترکیب کرد.

هر کنترلر بسته به مدل 2 یا 4 کانال Input/Output دارد. Sampling تا 50ms و دقت اندازه گیری تا ±0.3% در خانواده فعلی اعلام شده است.

کنترل همزمان Heating/Cooling، Current Output یا SSR Drive و اتصال توسعه Power/Communication تا 32 واحد در ساختار این خانواده وجود دارند.

TMH برای ماشین هایی با تعداد زیاد Zone حرارتی، خطوط بسته بندی، تجهیزات ساخت نیمه هادی و سیستم های حرارتی چندکاناله قابل بررسی است.

TR1D؛ کنترلر باریک DIN Rail

TR1D فقط 22.5mm عرض دارد و برای نصب مستقیم روی DIN Rail طراحی شده است. این ساختار در تابلوهایی که فضای پنل محدود است کاربرد دارد.

Sampling آن تا 50ms و دقت نمایش تا ±0.3% است. کنترل همزمان Heating/Cooling و انتخاب Current یا SSR Drive نیز در مدل های مربوط وجود دارد.

مدل RS485 از Modbus RTU یا ASCII با سرعت ارتباط تا 115200bps پشتیبانی می کند. CT Input نیز برای Heater Disconnect Alarm در مدل های مرتبط قابل استفاده است.

کنترلر آنالوگ TA

سری TA برای تنظیم ساده دما با ولوم آنالوگ طراحی شده است و Display دیجیتال ندارد. ON/OFF یا PID با Auto-Tuning در مدل های این خانواده وجود دارند.

سایزهای مختلف مانند 48×48، 72×72 و 96×96mm در مدل های رسمی دیده می شوند. ورودی سنسور و محدوده دمایی در هر کد از قبل مشخص است و مانند TK یک Universal Input گسترده نیست.

TA برای مدارهای ساده ای که کاربر به منو و نمایش دیجیتال نیاز ندارد قابل بررسی است. در Replacement باید رنج و نوع سنسور دقیقا با مدل قبلی تطبیق داده شود.

کنترلر دمای سردخانه TF3

TF3 یک کنترلر تخصصی Refrigeration است و نباید با PID Controller عمومی یکسان در نظر گرفته شود. این سری برای کمپرسور، Defrost و تجهیزات سرمایشی طراحی شده است.

مدل های مختلف ظرفیت جریان کمپرسور 5A، 16A یا 20A دارند. Defrost Sync، RTC، Night Mode، Alarm و در مدل های مربوط RS485 Modbus RTU نیز ارائه می شوند.

پنل جلوی TF3 دارای IP65 است. این سری برای سردخانه و سیستم سرمایش کاربرد تخصصی تری نسبت به TK یا TCN دارد.

PID چیست؟

PID از سه بخش Proportional، Integral و Derivative تشکیل می شود. هدف آن کاهش اختلاف میان PV و SV با پاسخ پایدارتر نسبت به کنترل ساده ON/OFF است.

در هیترهای دارای اینرسی حرارتی بالا، تنظیم PID مناسب می تواند Overshoot و نوسان را کاهش دهد. بسیاری از کنترلرهای Autonics قابلیت Auto-Tuning دارند تا پارامترهای اولیه PID به صورت خودکار محاسبه شوند.

Auto-Tuning جایگزین شناخت فرآیند نیست. در ماشین های حساس ممکن است تنظیم PID پس از Auto-Tuning نیاز به اصلاح داشته باشد.

کنترل ON/OFF چه زمانی مناسب است؟

ON/OFF ساده ترین روش کنترل دما است. وقتی دما از محدوده تنظیم شده پایین تر یا بالاتر می رود، خروجی کاملا روشن یا خاموش می شود.

برای بعضی کاربردهای ساده مانند گرمکن های کم حساسیت این روش کافی است. در فرآیندهایی که پایداری دما اهمیت بیشتری دارد، PID معمولا گزینه مناسب تری است.

ورودی ترموکوپل کنترلر دما آتونیکس

Thermocouple یکی از متداول ترین سنسورهای ورودی کنترلر دما است. K Type در بسیاری از ماشین آلات صنعتی استفاده می شود، اما محدوده دما و دقت مورد نیاز می تواند انتخاب نوع سنسور را تغییر دهد.

TK نسبت به سری های اقتصادی، ورودی Thermocouple بسیار متنوع تری دارد. TX و TCN نیز انواع رایج مانند K، J، T، R و S را بسته به خانواده پوشش می دهند.

هنگام تغییر نوع Thermocouple باید پارامتر Input Type در کنترلر نیز اصلاح شود. اتصال یک سنسور متفاوت بدون تغییر تنظیمات باعث نمایش دمای نادرست می شود.

ورودی Pt100 و RTD

RTDهایی مانند Pt100 برای اندازه گیری دقیق دما در محدوده های مشخص استفاده می شوند. خانواده های مختلف Autonics از DPt100 و سایر RTDها بسته به مدل پشتیبانی می کنند.

در TK علاوه بر DPt100 گزینه هایی مانند DPt50، JPt100، Cu100، Cu50 و Ni120 نیز وجود دارند. TCN و TX ورودی های محدودتری دارند.

نوع دو سیمه یا سه سیمه سنسور و نحوه سیم بندی باید طبق Manual همان کنترلر انجام شود تا خطای مقاومت کابل مدیریت شود.

ورودی آنالوگ 4–20mA و ولتاژ

بعضی سری های پیشرفته مانند TK علاوه بر سنسور دما، ورودی آنالوگ دارند. این قابلیت اجازه می دهد کنترلر برای سیگنال های فرآیندی دیگر نیز در محدوده مشخص استفاده شود.

مدل های TK مربوط از 0–20mA، 4–20mA و ورودی های ولتاژی مانند 1–5V و 0–10V پشتیبانی می کنند. وجود این ورودی ها باید روی کد دقیق تایید شود.

خروجی Relay یا SSR Drive؟

Relay Output برای فرمان دادن به بار یا کنتاکتور در تعداد Switching پایین مناسب است. رله مکانیکی عمر سوئیچینگ محدود دارد و برای PID با Cycle بسیار کوتاه همیشه گزینه ایده آل نیست.

SSR Drive برای فرمان دادن به Solid State Relay استفاده می شود. به دلیل نبود کنتاکت مکانیکی، SSR برای Switching سریع تر و تعداد دفعات بیشتر در کنترل هیتر مناسب است.

Current Output مانند 4–20mA نیز برای کنترل تجهیزات سازگار مانند Power Controller یا عملگر آنالوگ قابل استفاده است. نوع خروجی باید با تجهیز قدرت پایین دست هماهنگ شود.

کنترل همزمان گرمایش و سرمایش

در بعضی فرآیندها فقط Heating کافی نیست و سیستم باید همزمان امکان Heating و Cooling داشته باشد. سری هایی مانند TK، TN، TM و TR1D این قابلیت را در مدل های مربوط ارائه می کنند.

برای مثال در قالب سازی پلاستیک ممکن است هیتر برای افزایش دما و آب یا فن برای کاهش دما استفاده شود. کنترلر باید خروجی های مستقل و الگوریتم مناسب برای هر دو جهت داشته باشد.

RS485 و Modbus RTU

مدل های مشخصی از TK، TX، TN، TM و TR1D دارای RS485 هستند. در بسیاری از این خانواده ها Modbus RTU برای اتصال به PLC، HMI یا سیستم مانیتورینگ استفاده می شود.

از طریق ارتباط می توان PV، SV و بسیاری از پارامترها را مانیتور یا تنظیم کرد. قابلیت دقیق Write/Read و Registerها باید از Communication Manual همان سری بررسی شوند.

وجود RS485 از روی ظاهر دستگاه قابل تشخیص قطعی نیست. پسوند کامل Part Number باید پیش از خرید بررسی شود.

DAQMaster آتونیکس

DAQMaster نرم افزار مدیریت تجهیزات Autonics است و برای سری های سازگار امکان مشاهده وضعیت و تنظیم پارامترها را فراهم می کند.

TK، TX، TM، TMH، TN و TR1D در ساختارهای ارتباطی مربوط می توانند از این نرم افزار استفاده کنند. روش اتصال به مدل کنترلر و Communication Converter مورد استفاده وابسته است.

ابعاد کنترلر دما آتونیکس

یکی از عوامل مهم Replacement ابعاد نصب است. اندازه های رایج شامل 48×48، 72×72، 48×96 و 96×96mm هستند.

حتی در سایز ظاهری مشابه، Panel Cut-out و عمق پشت تابلو باید کنترل شوند. TX4S به دلیل عمق حدود 45mm برای بعضی تابلوهای کم عمق مناسب تر است.

TR1D ساختار متفاوتی دارد و با عرض 22.5mm روی DIN Rail نصب می شود. بنابراین جایگزین مکانیکی مستقیم یک کنترلر پنلی نیست.

کاربردهای کنترلر دما آتونیکس

راهنمای انتخاب کنترلر دما آتونیکس

اول نوع سنسور مشخص شود. اگر دستگاه Thermocouple K دارد، کنترلر باید از همین ورودی پشتیبانی کند. برای Pt100 نیز مدل RTD مناسب انتخاب شود.

سپس روش کنترل تعیین شود. برای کاربرد ساده ON/OFF کافی است، اما در فرآیندهای حساس تر PID و Auto-Tuning اهمیت بیشتری دارند.

مرحله بعد خروجی کنترل است. اگر SSR خارجی استفاده می شود، مدل SSR Drive لازم است. برای Power Controller آنالوگ می توان مدل Current Output را بررسی کرد.

تعداد Alarm، نیاز به Heating/Cooling، CT Input برای Heater Burnout و RS485 نیز بررسی شوند. هرکدام از این امکانات می توانند Part Number محصول را تغییر دهند.

در پایان ابعاد، ولتاژ تغذیه و شرایط محیطی کنترل شوند. در Replacement بهتر است کد کامل مدل قبلی در اختیار کارشناس قرار گیرد.

نصب و سیم بندی کنترلر دما آتونیکس

اول نوع سنسور و Terminal Diagram همان مدل بررسی شود. Polarization ترموکوپل و سیم بندی RTD باید صحیح انجام شوند.

کابل سنسور بهتر است از کابل قدرت، موتور، کنتاکتور و خروجی اینورتر فاصله داشته باشد. نویز روی ورودی دما می تواند باعث نوسان PV و عملکرد نامناسب PID شود.

در خروجی Relay، ظرفیت کنتاکت رعایت شود. برای هیترهای پرقدرت بهتر است کنترلر فقط تجهیز واسط مناسب مانند SSR، کنتاکتور یا Power Controller را فرمان دهد.

برای RS485 از کابل Twisted Pair مناسب استفاده شود و Baud Rate، Address و سایر پارامترهای شبکه با Master تطبیق داده شوند.

تجهیزات جانبی کنترلر دما

Thermocouple و RTD از تجهیزات اصلی مرتبط با کنترلر هستند. نوع سنسور باید با محدوده دما، سرعت پاسخ و محیط نصب انتخاب شود.

SSR، Power Controller و Contactor نیز بسته به توان هیتر استفاده می شوند. برای Heater Burnout Alarm، مدل های مربوط از CT خارجی سازگار استفاده می کنند.

در سیستم های RS485، Communication Converter نیز ممکن است برای اتصال کنترلر به کامپیوتر و DAQMaster لازم باشد.

قیمت کنترلر دما آتونیکس

قیمت کنترلر دما آتونیکس به سری، ابعاد، تعداد خروجی و امکانات ارتباطی بستگی دارد. یک TCN اقتصادی با TK دارای RS485 یا TN برنامه پذیر ساختار و قیمت یکسانی ندارد.

نوع خروجی Relay، SSR یا Current، تعداد Alarm، ولتاژ تغذیه، Heating/Cooling و CT Input نیز روی قیمت تاثیر دارند. برای استعلام دقیق بهتر است کد کامل یا مشخصات فنی کاربرد اعلام شود.

سوالات متداول کنترلر دما آتونیکس

راهنمای خرید و قیمت کنترلر دما آتونیکس