ตัวควบคุมอุณหภูมิดิจิทัล PID Omron รุ่น E5AZ-R3T ของแท้ใหม่

Omron E5AZ-R3T | E5AZ Series 1/4 DIN Digital Temperature Controller — Universal Input (TC/RTD), Relay Output, 3 Alarm Outputs, 100–240VAC, 96×96×78mm, 250ms Sampling

ภาพรวม

The Omron E5AZ-R3T เป็นคอนโทรลเลอร์อุณหภูมิดิจิทัลขนาด 1/4 DIN จากซีรีส์ E5AZ ของ Omron — คอนโทรลเลอร์ขนาด 96×96 มม. ที่อยู่ตรงกลางของตระกูลคอนโทรลเลอร์ E5_Z ของ Omron เหนือคอนโทรลเลอร์ขนาดเล็ก 1/16 DIN (E5CZ) และข้างคอนโทรลเลอร์ขนาดครึ่ง 1/8 DIN (E5EZ) E5AZ-R3T เป็นรุ่นเอาต์พุตแบบรีเลย์พร้อมเอาต์พุตสัญญาณเตือน 3 สัญญาณ — ตัวอักษร R ในชื่อรุ่นบ่งชี้ถึงเอาต์พุตควบคุมแบบรีเลย์ และ 3T ระบุจุดสัญญาณเตือน 3 จุด

คอนโทรลเลอร์อุณหภูมิประเภทนี้ดูเหมือนจะตรงไปตรงมา — พวกมันอ่านค่าจากเซ็นเซอร์ เปรียบเทียบกับค่าที่ตั้งไว้ และเปิดหรือปิดเอาต์พุตเพื่อควบคุมอุณหภูมิ แต่การออกแบบภายในคอนโทรลเลอร์ที่มีความสามารถอย่าง E5AZ-R3T นั้นมีความซับซ้อนกว่าคำอธิบายง่ายๆ นั้นมาก

อินพุตแบบ Universal สามารถรับเซ็นเซอร์ได้หลากหลายประเภท — เทอร์โมคัปเปิล 8 ประเภทขึ้นไป และตระกูล RTD แพลตตินัมมาตรฐาน — โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์เฉพาะสำหรับเซ็นเซอร์

อัลกอริทึม PID คำนวณการแก้ไขแบบสัดส่วน (proportional), แบบปริพันธ์ (integral) และแบบอนุพันธ์ (derivative) อย่างต่อเนื่องสำหรับรอบเวลาของเอาต์พุต ทำให้รักษาอุณหภูมิให้คงที่แม้มีการเปลี่ยนแปลงโหลดและการรบกวนจากสภาพแวดล้อมที่การควบคุมแบบ ON/OFF จะตอบสนองแบบตามหลัง

เอาต์พุตสัญญาณเตือน 3 สัญญาณจัดการฟังก์ชันการตรวจสอบกระบวนการได้อย่างอิสระจากลูปควบคุมหลัก

ช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่าง 250ms นั้นเร็วกว่าคอนโทรลเลอร์อุณหภูมิรุ่นเก่าอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งโดยทั่วไปจะสุ่มตัวอย่างในช่วง 500ms

การลดเวลาการสุ่มตัวอย่างลงครึ่งหนึ่งช่วยเพิ่มความสามารถของคอนโทรลเลอร์ในการตรวจจับและตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว — ซึ่งมีความสำคัญในการใช้งานที่ความเฉื่อยของฮีตเตอร์ต่ำ หรือเมื่อพลวัตของกระบวนการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เช่น การซีลความร้อนด้วยฟิล์มบาง หรือห้องกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์

ข้อมูลจำเพาะหลัก

อินพุตแบบ Universal — คอนโทรลเลอร์เดียวสำหรับเซ็นเซอร์หลายประเภท

อินพุตแบบ Universal ของ E5AZ-R3T เป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากที่สุดสำหรับผู้จัดการฝ่ายบำรุงรักษาและผู้วางแผนสินค้าคงคลังอะไหล่

ในโรงงานที่มีเครื่องจักรหลายเครื่องและโซนอุณหภูมิหลายโซน — บางโซนใช้เทอร์โมคัปเปิลชนิด K เพราะครอบคลุมช่วงอุณหภูมิที่กว้างอย่างประหยัด บางโซนใช้ชนิด J เพราะเหมาะกับการใช้งานแปรรูปอาหารที่อุณหภูมิต่ำ บางโซนใช้ Pt100 RTD เพราะความแม่นยำมีความสำคัญ — คอนโทรลเลอร์อุณหภูมิที่ไม่ใช่แบบ Universal จะต้องสต็อกรุ่นแยกต่างหากสำหรับเซ็นเซอร์แต่ละประเภท

คอนโทรลเลอร์อินพุตแบบ Universal เช่น E5AZ-R3T ครอบคลุมทั้งหมดนี้จากอะไหล่เพียงชิ้นเดียว

ประเภทอินพุตถูกกำหนดค่าโดยการตั้งค่าพารามิเตอร์ ไม่ใช่โดยจัมเปอร์ฮาร์ดแวร์หรือแผงวงจรที่แตกต่างกัน เมื่อติดตั้งคอนโทรลเลอร์ทดแทน ประเภทเซ็นเซอร์จะถูกเลือกจากเมนูบนแผงด้านหน้าของคอนโทรลเลอร์ (หรือตั้งโปรแกรมผ่านการสื่อสารแบบอนุกรม) และคอนโทรลเลอร์จะปรับการทำให้เป็นเส้นตรง การปรับสเกลการแสดงผล และช่วงสัญญาณเตือนให้เหมาะสม

ประเภทอินพุตที่เลือกได้ด้วยซอฟต์แวร์นี้ยังหมายความว่า หากโซนอุณหภูมิของเครื่องจักรได้รับการออกแบบใหม่เพื่อใช้เซ็นเซอร์ประเภทอื่น ฮาร์ดแวร์คอนโทรลเลอร์ตัวเดียวกันก็สามารถกำหนดค่าใหม่ได้แทนที่จะต้องเปลี่ยนใหม่

คอนโทรลเลอร์แสดงอุณหภูมิเป็นองศาเซลเซียสหรือฟาเรนไฮต์ ซึ่งเลือกได้ด้วยพารามิเตอร์

เอาต์พุตสัญญาณเตือน 3 สัญญาณ — การตรวจสอบกระบวนการแบบอิสระ

เอาต์พุตสัญญาณเตือน 3 สัญญาณใน E5AZ-R3T ให้ฟังก์ชันสัญญาณเตือนที่กำหนดค่าได้ ซึ่งตรวจสอบสภาวะกระบวนการได้อย่างอิสระจากเอาต์พุตควบคุมอุณหภูมิหลัก เอาต์พุตสัญญาณเตือนแต่ละรายการสามารถกำหนดค่าสำหรับประเภทสัญญาณเตือนที่แตกต่างกันจากการตั้งค่าพารามิเตอร์ของคอนโทรลเลอร์:

สัญญาณเตือนขีดจำกัดบน: สัญญาณเตือนจะทำงานเมื่ออุณหภูมิของกระบวนการเกินเกณฑ์ที่กำหนดไว้เหนือค่าที่ตั้งไว้ หรือเหนือค่าขีดจำกัดอุณหภูมิสัมบูรณ์ — เพื่อป้องกันอุปกรณ์หรือผลิตภัณฑ์จากอุณหภูมิที่สูงเกินไป

สัญญาณเตือนขีดจำกัดล่าง: สัญญาณเตือนจะทำงานเมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด — ตรวจจับความล้มเหลวของฮีตเตอร์ การหยุดกระบวนการ หรือการป้อนวัตถุดิบเย็น

สัญญาณเตือนส่วนเบี่ยงเบน: สัญญาณเตือนจะทำงานเมื่ออุณหภูมิเบี่ยงเบนจากค่าที่ตั้งไว้เกินกว่าค่าที่กำหนดไว้ในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง — ตรวจจับการสูญเสียการควบคุมโดยไม่ต้องใช้ค่าขีดจำกัดแยกต่างหาก

สัญญาณเตือนค่าสัมบูรณ์: เกณฑ์สัญญาณเตือนคือค่าอุณหภูมิสัมบูรณ์ แทนที่จะเป็นส่วนเบี่ยงเบนจากค่าที่ตั้งไว้

ด้วยเอาต์พุตสัญญาณเตือนอิสระ 3 สัญญาณ E5AZ-R3T ตัวเดียวสามารถให้ได้พร้อมกัน: สัญญาณเตือนการแจ้งเตือนส่วนเบี่ยงเบนของกระบวนการ (ส่วนเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากค่าที่ตั้งไว้) สัญญาณเตือนฉุกเฉินส่วนเบี่ยงเบนของกระบวนการ (ส่วนเบี่ยงเบนมาก) และสัญญาณเตือนขีดจำกัดสัมบูรณ์สูง — การป้องกันกระบวนการ 3 ระดับจากคอนโทรลเลอร์เดียว

เอาต์พุตถ่ายโอน — การรวมเข้ากับเครื่องบันทึกและ SCADA

เอาต์พุตถ่ายโอนบน E5AZ-R3T จะส่งค่ากระบวนการที่วัดได้ใหม่เป็นสัญญาณอนาล็อก (กระแสหรือแรงดัน, กำหนดค่าได้) ที่เป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิ

เอาต์พุตอนาล็อกนี้เชื่อมต่อกับเครื่องบันทึกแบบแถบกระดาษ (strip chart recorder) เครื่องบันทึกแบบไร้กระดาษ (paperless recorder) การ์ดอินพุตอนาล็อกของ DCS/SCADA หรือระบบเก็บข้อมูลของคอมพิวเตอร์ควบคุม — ทำให้สามารถบันทึกโปรไฟล์อุณหภูมิได้ตลอดเวลาโดยอิสระจากการแสดงผลของคอนโทรลเลอร์เอง

ในการใช้งานการตรวจสอบความถูกต้องของกระบวนการ — การผลิตยา การจัดทำเอกสารความปลอดภัยด้านอาหาร การผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ — การบันทึกอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องด้วยเครื่องบันทึกอิสระที่ได้รับการสอบเทียบมักเป็นข้อกำหนดตามกฎระเบียบ

เอาต์พุตถ่ายโอนของ E5AZ-R3T ช่วยให้สามารถบันทึกข้อมูลอิสระนี้ได้โดยไม่ต้องแก้ไขการติดตั้งเซ็นเซอร์หรือเพิ่มเครื่องมือวัดแยกต่างหาก

คำถามที่พบบ่อย

Q1: ความแตกต่างระหว่าง E5AZ-R3T และ E5AZ-R3MT คืออะไร และควรเลือกตัวไหน?

E5AZ-R3T เป็นรุ่นมาตรฐานที่ไม่มีฟังก์ชันเอาต์พุตแบบแมนนวล E5AZ-R3MT เพิ่มความสามารถในการส่งออกแบบแมนนวล — ผู้ปฏิบัติงานสามารถแทนที่อัลกอริทึม PID และตั้งค่าเอาต์พุตด้วยตนเอง (เช่น รอบการทำงาน 50%) ได้อย่างอิสระจากลูปควบคุมอัตโนมัติ

เอาต์พุตแบบแมนนวลมีประโยชน์ระหว่างการทดสอบการใช้งาน (เพื่อตรวจสอบการตอบสนองของฮีตเตอร์และแอคทูเอเตอร์ก่อนเปิดใช้งานการควบคุมอัตโนมัติ) ระหว่างการแก้ไขปัญหา (เพื่อคงค่าเอาต์พุตไว้ที่ค่าคงที่ขณะวินิจฉัยกระบวนการ) และในการใช้งานที่ต้องการการแทนที่แบบแมนนวลชั่วคราวเป็นข้อกำหนดของกระบวนการ

สำหรับการควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติมาตรฐานโดยไม่ต้องการการแทนที่แบบแมนนวล R3T ก็เพียงพอแล้ว

Q2: E5AZ-R3T สามารถสื่อสารกับ PLC หรือคอมพิวเตอร์เพื่อเปลี่ยนค่าที่ตั้งไว้จากระยะไกลได้หรือไม่?

E5AZ-R3T มาตรฐานไม่มีอินเทอร์เฟซการสื่อสารแบบอนุกรมในตัว ความสามารถในการสื่อสารสามารถเพิ่มได้โดยการติดตั้ง Option Unit ที่เข้ากันได้ (เช่น E53-AZR) ในช่องหน่วยเสริมของคอนโทรลเลอร์ ซึ่งให้การสื่อสารแบบ RS-485 CompoWay/F หรือ Modbus

ด้วยตัวเลือกการสื่อสาร ค่าที่ตั้งไว้ เกณฑ์สัญญาณเตือน ค่ากระบวนการ และสถานะของคอนโทรลเลอร์สามารถอ่านและเขียนได้จากระยะไกลจากระบบ SCADA, PLC หรือ PC โดยไม่ต้องมีการดำเนินการที่แผงด้านหน้าของคอนโทรลเลอร์

Q3: การปรับแต่งอัตโนมัติคืออะไร และควรเรียกใช้เมื่อใด?

การปรับแต่งอัตโนมัติเป็นฟังก์ชันการคำนวณพารามิเตอร์ PID ในตัว เมื่อถูกเรียกใช้โดยผู้ปฏิบัติงาน คอนโทรลเลอร์จะใช้การเปลี่ยนแปลงแบบขั้น (step change) กับเอาต์พุตและวัดการตอบสนองของอุณหภูมิ — สังเกตเวลาหน่วง เวลาตอบสนอง และลักษณะการโอเวอร์ชูต

จากการตอบสนองนี้ จะคำนวณค่าแบนด์สัดส่วน (proportional band) เวลาปริพันธ์ (integral time) และเวลาอนุพันธ์ (derivative time) ที่จะให้การควบคุมที่เสถียรและตอบสนองได้ดีสำหรับกระบวนการและฮีตเตอร์เฉพาะนี้

ควรเรียกใช้การปรับแต่งอัตโนมัติระหว่างการทดสอบการใช้งานครั้งแรก และหลังจากการเปลี่ยนแปลงกระบวนการที่สำคัญ — องค์ประกอบฮีตเตอร์ใหม่ โหลดความร้อนที่เปลี่ยนแปลงไป ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน — เนื่องจากพารามิเตอร์ PID ที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับพลวัตความร้อนของกระบวนการจริง

Q4: เอาต์พุตแบบรีเลย์มีพิกัด 250VAC สามารถขับคอยล์คอนแทคเตอร์ฮีตเตอร์ 230VAC ได้โดยตรงหรือไม่?

เอาต์พุตแบบรีเลย์ของ E5AZ-R3T มีพิกัดสำหรับโหลดแบบความต้านทานที่ 250VAC และสูงสุด 5A การขับคอยล์คอนแทคเตอร์โดยตรงจากเอาต์พุตแบบรีเลย์ของคอนโทรลเลอร์โดยทั่วไปจะยอมรับได้หากกระแสไฟกระชากของคอยล์คอนแทคเตอร์อยู่ในขีดจำกัดการสวิตช์ที่กำหนดของรีเลย์

อย่างไรก็ตาม อายุการใช้งานทางไฟฟ้าของรีเลย์ (จำนวนครั้งที่สวิตช์) จะลดลงเนื่องจากโหลดแบบเหนี่ยวนำ

เพื่อความน่าเชื่อถือในระยะยาวในการใช้งานที่มีรอบการสวิตช์สูง — ซึ่งคอนโทรลเลอร์อุณหภูมิสวิตช์หลายพันครั้งต่อวัน — SSR (Solid State Relay) หรือโมดูลรีเลย์ตัวกลางระหว่างเอาต์พุต E5AZ-R3T และคอนแทคเตอร์ จะช่วยยืดอายุการสวิตช์ให้ดีขึ้น

รุ่นเอาต์พุตแรงดัน E5AZ-Q3T ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อขับ SSR โดยตรง

Q5: ขนาดช่องเจาะแผงที่ต้องการสำหรับการติดตั้ง E5AZ-R3T คือเท่าใด?

E5AZ-R3T ต้องการช่องเจาะแผงขนาด 92 × 92 มม. หน้าคอนโทรลเลอร์มีขนาด 96 × 96 มม. ซึ่งจะทับซ้อนกับพื้นผิวแผงรอบช่องเจาะ ความลึกในการติดตั้งหลังหน้าแผงคือ 78 มม. — คอนโทรลเลอร์จะยื่นเข้าไปในแผง 78 มม.

การติดตั้งบนราง DIN มาตรฐานไม่ได้ใช้สำหรับคอนโทรลเลอร์แบบติดตั้งบนแผงประเภทนี้ E5AZ-R3T ติดตั้งโดยการสอดจากด้านหน้าผ่านช่องเจาะแผงและยึดด้วยคลิปล็อคด้านข้างสองตัวที่ขันจากด้านหลังแผง

ความหนาของแผงควรอยู่ในช่วงที่ระบุในเอกสารการติดตั้ง E5AZ