Новый оригинальный цифровой ПИД-регулятор температуры Omron E5AZ-R3T

Omron E5AZ-R3T | Цифровой терморегулятор серии E5AZ формата 1/4 DIN — Универсальный вход (термопара/термосопротивление), релейный выход, 3 выхода сигнализации, 100–240 В переменного тока, 96×96×78 мм, период дискретизации 250 мс

Обзор

Omron E5AZ-R3T — это цифровой терморегулятор формата 1/4 DIN из серии E5AZ от Omron — контроллер размером 96×96 мм, занимающий промежуточное положение в семействе контроллеров Omron E5_Z, выше компактного формата 1/16 DIN (E5CZ) и рядом с половинным форматом 1/8 DIN (E5EZ). E5AZ-R3T является вариантом с релейным выходом и тремя выходами сигнализации — R в обозначении указывает на релейный выход управления, а 3T — на три точки сигнализации.

Терморегуляторы такого типа кажутся простыми — они считывают показания датчика, сравнивают их с заданным значением и включают или выключают выход для регулирования температуры. Но инженерные решения, реализованные в таком мощном контроллере, как E5AZ-R3T, выходят далеко за рамки этого простого описания.

Универсальный входной каскад принимает широкий спектр типов датчиков — восемь или более типов термопар и стандартные платиновые термосопротивления — без необходимости использования специализированного оборудования для каждого датчика.

Алгоритм ПИД непрерывно рассчитывает пропорциональные, интегральные и дифференциальные коррекции времени цикла выходного сигнала, поддерживая стабильную температуру при изменении нагрузки и внешних воздействиях, на которые управление по принципу ВКЛ/ВЫКЛ реагировало бы реактивно.

Три выхода сигнализации независимо от основного контура управления выполняют функции мониторинга процесса.

Период дискретизации 250 мс заметно быстрее, чем у терморегуляторов предыдущих поколений, которые обычно дискретизировали с интервалами 500 мс.

Уменьшение времени дискретизации вдвое улучшает способность контроллера обнаруживать и реагировать на быстрые изменения температуры — это важно в приложениях с низкой инерционностью нагревателя или с быстро меняющейся динамикой процесса, таких как термозапечатывание тонких пленок или камеры для обработки полупроводников.

Ключевые характеристики

Универсальный вход — один контроллер для множества типов датчиков

Универсальный вход E5AZ-R3T является одной из его наиболее практически ценных особенностей для менеджеров по техническому обслуживанию и планировщиков запасов запасных частей.

На заводе с несколькими машинами и несколькими температурными зонами — некоторые из которых используют термопары типа K, поскольку они экономично охватывают широкий диапазон температур, некоторые используют тип J, поскольку они подходят для пищевой промышленности при более низких температурах, некоторые используют термосопротивления Pt100, поскольку важна точность — не универсальный терморегулятор потребовал бы наличия отдельных моделей для каждого типа датчика.

Контроллер с универсальным входом, такой как E5AZ-R3T, покрывает все эти случаи с помощью одной запасной части.

Тип входа настраивается параметром, а не аппаратными перемычками или различными печатными платами. При установке сменного контроллера тип датчика выбирается из меню на передней панели контроллера (или программируется через последовательную связь), и контроллер соответствующим образом корректирует свою линеаризацию, масштабирование дисплея и диапазон сигнализации.

Этот выбираемый программно тип входа также означает, что если температурная зона машины будет перепроектирована для использования другого типа датчика, то то же самое аппаратное обеспечение контроллера может быть переконфигурировано вместо замены.

Контроллер отображает температуру в градусах Цельсия или Фаренгейта, выбираемых параметром.

Три выхода сигнализации — независимый мониторинг процесса

Три выхода сигнализации в E5AZ-R3T обеспечивают настраиваемые функции сигнализации, которые отслеживают условия процесса независимо от основного выхода управления температурой. Каждый выход сигнализации может быть настроен для различных типов сигнализации с помощью настроек параметров контроллера:

Сигнализация верхнего предела: Сигнализация срабатывает, когда температура процесса превышает заданный порог выше уставки или выше абсолютного температурного предела — защищая оборудование или продукт от перегрева.

Сигнализация нижнего предела: Сигнализация срабатывает, когда температура падает ниже заданного порога — обнаруживая отказ нагревателя, остановку процесса или поступление холодного сырья.

Сигнализация отклонения: Сигнализация срабатывает, когда температура отклоняется от уставки на заданную величину в любом направлении — обнаруживая потерю контроля без необходимости отдельных предельных значений.

Сигнализация абсолютного значения: Порог сигнализации является абсолютным значением температуры, а не отклонением от уставки.

С тремя независимыми выходами сигнализации один E5AZ-R3T может одновременно обеспечивать: сигнализацию предупреждения об отклонении процесса (небольшое отклонение от уставки), сигнализацию аварийного отклонения процесса (большое отклонение) и сигнализацию высокого абсолютного предела — три уровня защиты процесса от одного контроллера.

Передаточный выход — интеграция с регистраторами и SCADA

Передаточный выход на E5AZ-R3T ретранслирует измеренное значение процесса в виде аналогового сигнала (ток или напряжение, настраиваемый) пропорционально температуре.

Этот аналоговый выход подключается к ленточному самописцу, безбумажному регистратору, карте аналогового ввода DCS/SCADA или системе сбора данных управляющего компьютера — позволяя регистрировать температурный профиль с течением времени независимо от собственного дисплея контроллера.

В приложениях валидации процессов — фармацевтическое производство, документация по безопасности пищевых продуктов, производство медицинских изделий — непрерывная запись температуры с помощью калиброванного независимого регистратора часто является нормативным требованием.

Передаточный выход E5AZ-R3T обеспечивает эту независимую запись без изменения установки датчика или добавления отдельного измерительного прибора.

Часто задаваемые вопросы

В1: В чем разница между E5AZ-R3T и E5AZ-R3MT, и какой из них следует выбрать?

E5AZ-R3T — это стандартная модель без функции ручного управления выходом. E5AZ-R3MT добавляет возможность ручного управления выходом — оператор может переопределить алгоритм ПИД и вручную установить значение выхода (например, рабочий цикл 50%) независимо от автоматического контура управления.

Ручное управление выходом полезно во время ввода в эксплуатацию (для проверки реакции нагревателя и исполнительного механизма перед включением автоматического управления), во время устранения неполадок (для удержания выхода на фиксированном значении при диагностике процесса) и в приложениях, где временное ручное переопределение является требованием процесса.

Для стандартного автоматического контроля температуры без необходимости ручного переопределения достаточно R3T.

В2: Может ли E5AZ-R3T обмениваться данными с ПЛК или компьютером для удаленного изменения уставки?

Стандартный E5AZ-R3T не имеет встроенного интерфейса последовательной связи. Возможность связи может быть добавлена путем установки совместимого блока расширения (например, E53-AZR) в слот блока расширения контроллера, который обеспечивает связь RS-485 CompoWay/F или Modbus.

С опцией связи уставки, пороги сигнализации, значения процесса и статус контроллера могут считываться и записываться удаленно из системы SCADA, ПЛК или ПК без вмешательства оператора на передней панели контроллера.

В3: Что такое автонастройка и когда ее следует запускать?

Автонастройка — это встроенная функция расчета параметров ПИД. При запуске оператором контроллер применяет ступенчатое изменение к выходу и измеряет реакцию температуры — наблюдая за задержкой, временем нарастания и перерегулированием.

На основе этой реакции он рассчитывает значения пропорциональной зоны, интегрального времени и дифференциального времени, которые обеспечат стабильное и отзывчивое управление для данной конкретной комбинации процесса и нагревателя.

Автонастройку следует выполнять во время первоначального ввода в эксплуатацию и после любых существенных изменений в процессе — новые нагревательные элементы, измененная тепловая нагрузка, другой продукт — поскольку оптимальные параметры ПИД зависят от фактической тепловой динамики процесса.

В4: Релейный выход рассчитан на 250 В переменного тока. Может ли он напрямую управлять катушкой контактора нагревателя на 230 В переменного тока?

Релейный выход E5AZ-R3T рассчитан на резистивные нагрузки при 250 В переменного тока и максимальной силе тока 5 А. Прямое управление катушкой контактора от релейного выхода контроллера обычно допустимо, если пусковой ток катушки контактора находится в пределах номинальной коммутационной способности реле.

Однако электрический ресурс реле (количество коммутационных операций) сокращается при индуктивных нагрузках.

Для долгосрочной надежности в приложениях с высокой частотой переключений — когда терморегулятор переключается тысячи раз в день — твердотельное реле (SSR) или промежуточное реле между выходом E5AZ-R3T и контактором обеспечивают увеличенный срок службы при коммутации.

Вариант E5AZ-Q3T с выходом напряжения специально разработан для прямого управления SSR.

В5: Какой размер выреза в панели требуется для установки E5AZ-R3T?

Для E5AZ-R3T требуется вырез в панели размером 92 × 92 мм. Передняя панель контроллера имеет размер 96 × 96 мм, который перекрывает поверхность панели вокруг выреза. Монтажная глубина за передней панелью составляет 78 мм — контроллер выступает на 78 мм в панель.

Стандартное крепление на DIN-рейку не используется для этого типа контроллеров, монтируемых на панели; E5AZ-R3T устанавливается путем вставки спереди через вырез в панели и закрепляется двумя боковыми крепежными зажимами, которые затягиваются сзади панели.

Толщина панели должна находиться в пределах диапазона, указанного в документации по установке E5AZ.