Bộ điều khiển nhiệt độ là gì ? Những điều cần biết trước khi sử dụng
Trong bài viết này, mình xin chia sẻ tới những bạn đang học tập & chuẩn bị hành trang cho 1 công việc trong ngành tự động hóa. Những thông tin này sẽ giúp các bạn có cái nhìn tổng quan về 1 hệ điều khiển nhiệt độ trong các nhà máy công nghiệp. Còn các làm việc trong lĩnh vực tự động hóa lâu năm thì không còn xa lạ gì với những thiết bị này rồi.{tocify} $title = {Nội Dung Bài Viết}
Bộ điều khiển nhiệt độ là gì ?
Bạn có bao giờ tự hỏi tại sao nhiệt độ trong các lò sấy tại các nhà máy lại có thể đạt được nhiệt độ chính xác đến từng độ ? Câu trả lời chính là nhờ vào bộ điều khiển nhiệt độ. Đây là một thiết bị điện tử thông minh, có nhiệm vụ đo đạc và điều chỉnh nhiệt độ của một hệ thống nào đó theo một giá trị cài đặt trướcVai trò và công dụng của bộ điều khiển nhiệt độ
Bộ điều khiển nhiệt độ đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các ứng dụng tự động hóa. Chúng giúp:
Duy trì nhiệt độ ổn định: Đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra đúng tiêu chuẩn, sản phẩm có chất lượng đồng đều.
Bảo vệ thiết bị: Ngăn ngừa quá nhiệt, quá lạnh, giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
Tiết kiệm năng lượng: Điều chỉnh nhiệt độ một cách hợp lý, tránh lãng phí năng lượng.
Tăng năng suất: Tự động hóa quá trình điều khiển nhiệt độ, giảm thiểu sự can thiệp của con người.
Cấu tạo của hệ điều khiển nhiệt độ đơn giản
Một hệ điều khiển nhiệt độ cơ bản gồm các thành phần sau:
Cảm biến nhiệt độ: Có chức năng đo nhiệt độ môi trường cần kiểm soát nhiệt độ và truyền tín hiệu về bộ điều khiển.
Bộ điều khiển nhiệt: Có chức năng so sánh giá trị nhiệt độ đo được với giá trị cài đặt và đưa ra lệnh điều khiển, tiếp tục gia nhiệt hay dừng lại.
Thiết bị điều khiển nhiệt: Thực hiện lệnh của bộ điều khiển, có thể là heater (thiết bị gia nhiệt), cooler (thiết bị làm lạnh) hoặc van điều khiển.
Sơ đồ đấu nối 1 hệ điều khiển nhiệt độ cơ bản
Sơ đồ cấu hình đơn giản của hệ thống điều khiển nhiệt độ
Nguyên lý hoạt động cơ bản của một hệ điều khiển nhiệt độ:
Cảm biến đo nhiệt độ và gửi tín hiệu về bộ điều khiển.Bộ điều khiển so sánh giá trị đo được với giá trị cài đặt.
Nếu nhiệt độ quá thấp, bộ điều khiển sẽ ra tín hiệu điều khiển bật heater.
Ngược lại nếu nhiệt độ quá cao, bộ điều khiển sẽ ngắt tín hiệu gia nhiệt (bật cooler nếu có).
Quá trình này được lặp đi lặp lại liên tục để duy trì nhiệt độ ổn định.
Phân loại các bộ điều khiển nhiệt độ
Theo nguyên lý hoạt động:Bộ điều khiển nhiệt độ cơ: Sử dụng cơ cấu cơ khí để điều khiển.
Bộ điều khiển nhiệt độ điện tử: Sử dụng mạch điện tử để điều khiển
Bộ điều khiển nhiệt độ thông minh: Kết hợp với các công nghệ hiện đại như IoT, AI để điều khiển thông minh hơn.
Theo phương pháp điều khiển:
Điều khiển ON/OFF
Điều khiển PID
Điều khiển theo tỷ lệ
Các thông số quan trọng của một bộ điều khiển nhiệt độ
Điện áp nguồn của bộ điều khiển nhiệt độ: 220V hay 24V
Ngõ vào input hỗ trợ các loại sensor nào: K, J, R, S, B, E, N, T, W, PL2, U, L, PT100, JPT100, JPT50
Ngõ ra điều khiển: SSR, Relay, Linear current....
Dải nhiệt độ hoạt động: Khoảng nhiệt độ mà bộ điều khiển có thể điều khiển.
Độ chính xác: Độ lệch giữa giá trị nhiệt độ đo được và giá trị cài đặt.
Thời gian đáp ứng: Thời gian để bộ điều khiển đưa nhiệt độ về giá trị cài đặt sau khi có sự thay đổi.
Số lượng ngõ vào/ra: Số lượng cảm biến và thiết bị điều khiển có thể kết nối, số đầu ra event hay alarm
Các phương pháp điều khiển của bộ điều khiển nhiệt độ
Điều khiển ON/OFF: Ở phương pháp này, bộ điều khiển chỉ có hai trạng thái: bật hoặc tắt. Khi nhiệt độ xuống dưới giá trị cài đặt, thiết bị làm nóng được bật và ngược lại.
Điều khiển PID: Phương pháp điều khiển này phức tạp hơn, dựa trên ba tham số: tỉ lệ (P), tích phân (I) và đạo hàm (D). Phương pháp này giúp điều chỉnh nhiệt độ một cách chính xác và ổn định hơn.
Điều khiển theo tỷ lệ: Bộ điều khiển điều chỉnh công suất của thiết bị làm nóng hoặc làm lạnh theo tỷ lệ với độ lệch giữa nhiệt độ thực tế và nhiệt độ cài đặt.
Ưu nhược điểm của bộ điều khiển nhiệt độ
Ưu điểm:Đảm bảo nhiệt độ ổn định.
Tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.
Tiết kiệm năng lượng.
Nhược điểm:
Chi phí đầu tư ban đầu cao.
Cần có kiến thức chuyên môn để cài đặt và vận hành.
Các ứng dụng thực tế của bộ điều khiển nhiệt độ
Công nghiệp: Lò nung, máy ép nhựa, hệ thống làm lạnh, phòng sạch...
Gia dụng: Tủ lạnh, lò nướng, điều hòa nhiệt độ...
Nông nghiệp: Nhà kính, hệ thống làm mát cho gia súc...
Các thương hiệu bộ điều khiển nhiệt độ trên thị trường hiện nay
Omron: Nổi tiếng với độ bền cao và tính ổn định.
Schneider Electric: Đa dạng sản phẩm, dễ dàng tích hợp vào hệ thống.
Siemens: Chất lượng cao, công nghệ hiện đại.
Yokogawa: Chuyên về các ứng dụng trong ngành công nghiệp nặng.
Ngoài ra, các bạn cũng sẽ bắt gặp các thương hiệu khác như: Autonics, Hanyoung.....
Lưu ý khi lựa chọn một bộ điều khiển nhiệt độ
Nhu cầu sử dụng: Chọn bộ điều khiển phù hợp với quy mô và yêu cầu của hệ thống.Dải nhiệt độ: Đảm bảo bộ điều khiển có thể đáp ứng dải nhiệt độ làm việc.
Độ chính xác: Chọn bộ điều khiển có độ chính xác phù hợp với yêu cầu của quá trình.
Tính năng: Lựa chọn các tính năng bổ sung như kết nối mạng, giao diện người dùng thân thiện.
Kết luận
Bộ điều khiển nhiệt độ là một thành phần không thể thiếu trong các hệ thống tự động hóa hiện đại. Việc hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, cấu tạo và cách lựa chọn bộ điều khiển sẽ giúp bạn đưa ra quyết định đúng đắn khi xây dựng và vận hành các hệ thống này.Trên đây, là những chia sẻ của cá nhân mình, các bạn hãy đóng góp thêm ý kiến ở phần bình luận nhé. Hoặc có điều gì vướng mắc, bạn có thể tham gia cộng đồng của FAVNTECH tại group FB FAVNTECH CLUB, để được phản hồi sớm các nhé. Chúc các bạn thành công <3333