智能溫度控制器的使用及維修（簡體書）

本書首先介紹了使用智能溫度控制器的必備知識、溫控器的接線和參數設置，然後介紹了溫控器的使用方法和通信。為了方便維修人員深入瞭解溫控器，加入了溫控器的結構和工作原理一章，在此基礎上，介紹了溫控器的維修、傳感器和執行器件的維修。

本書可供儀錶工、電工以及各行業的溫控器使用人員學習，亦可供儀錶或自動控制專業的師生參考。

本書從基礎知識入手，對溫控器的接線、參數設置、校準方法、及溫控器在溫度、壓力、流量、液位測量及控制中的應用進行了介紹。從多年的現場經驗看，溫控器使用中的很多故障，大多是外部原因引起的，如傳感器、輸入信號電路、控制信號輸出電路、執行器件等的故障，因此，對與溫控器配合使用的傳感器、執行器件及維修技術進行了專門介紹。還介紹了溫控器的通信功能及應用。為提高讀者的溫控器使用及維修技術，本書還對自動控制知識、溫控器的工作原理及維修技術進行了介紹，工作原理一章中的電路圖都是根據實物測繪的，因此更具有實用性。

溫度顯示調節儀錶經歷了動圈式、數字式、智能式的發展歷程。單片機的廣泛應用，不僅使溫度顯示調節儀錶具有多功能、高精度的性能，還大幅提高了其可靠性，人們把這類儀錶稱為智能溫度控制器（簡稱溫控器）。溫控器可以輸入多種測量信號，輸出多種控制信號，一臺儀錶就具有以往要多臺儀錶組合才能達到的功能，其用途已不再局限於溫度的測量和控制，已經拓展到壓力、液位、流量、成分等工藝參數的測量和控制。

溫控器每年出貨量很大，儀錶維修工多的企業，溫控器的使用量很小，而沒有或只有少數儀錶維修工的企業，溫控器的使用量卻很大。而且溫控器的使用及維修大多由電工或工藝操作人員承擔，他們有用好溫控器和排除故障的想法，但出現故障或控制系統失靈時，又感到力不從心，無從下手。常有人在網上問如何進行溫控器的選型、參數設置、接線、故障維修等。鑒於此，編著了這本介紹溫控器使用及維修技術的書籍，供有關人員學習和參考。

本書從基礎知識入手，對溫控器的接線、參數設置、校準方法，及溫控器在溫度、壓力、流量、液位元測量及控制系統中的應用進行了介紹。從多年的現場經驗看，溫控器使用中的很多故障，大多是由外部原因引起的，如傳感器、輸入信號電路、控制信號輸出電路、執行器件等的故障，因此，本書對與溫控器配合使用的傳感器、執行器件及維修技術進行了專門介紹，為提高讀者的溫控器使用及維修技術，本書還對自動控制知識、溫控器的工作原理等進行了介紹。工作原理一章中的電路圖都是根據實物測繪的，因此更具有實用性。

昆明儀器儀錶學會理事長、原昆明有色冶金設計研究院方原柏教授級高級工程師審閱了書稿，並提出了寶貴的修改意見。在此深表感謝!

由於溫控器生產廠及產品型號多、內部結構差別大，而筆者的技術水準和工作範圍有限，本書不可能概括所有溫控器，僅介紹了常見的溫控器。希望通過閱讀本書，讀者能有所收穫，能夠觸類旁通地使用溫控器。

書中難免有不妥之處，歡迎讀者批評指正，筆者不勝感激!



編著者

第1章　初識智能溫度控制器 1

1.1　從電加熱爐溫度控制系統談起 1

1.1.1　電加熱爐位元式溫度控制系統 1

1.1.2　電加熱爐比例積分微分（PID）溫度控制系統 2

1.1.3　電加熱爐溫度程式控制系統 2

1.2　溫控器的功能及特點 3

1.3　溫控器的主要技術指標 4



第2章　使用溫控器必備知識 6

2.1　溫度傳感器 6

2.1.1　熱電偶 6

2.1.2　熱電阻 9

2.1.3　熱電偶和熱電阻的區別及識別 10

2.1.4　溫度傳感器的選擇、安裝、使用 11

2.2　變送器 14

2.2.1　二線制變送器及接線 14

2.2.2　三線制變送器及接線 14

2.2.3　四線制變送器及接線 15

2.3　常規控制規律及應用 16

2.3.1　位式控制 16

2.3.2　比例控制 17

2.3.3　比例積分控制 20

2.3.4　比例微分控制 21

2.3.5　比例積分微分控制 22

2.3.6　控制器的選擇 23

2.4　溫控器的人工智能控制 24

2.4.1　數字PID控制 24

2.4.2　初識模糊控制 24

2.4.3　溫控器的PID自整定 25

2.5　執行器件 26

2.5.1　繼電器及使用 26

2.5.2　交流接觸器及使用 27

2.5.3　固態繼電器（SSR）及使用 30

2.5.4　晶閘管、交流調功器及使用 32

2.5.5　電磁閥及使用 35

2.5.6　電動調節閥及使用 38



第3章　溫控器的接線 40

3.1　溫控器的端子及接線 40

3.1.1　虹潤NHR-1300系列溫控器端子及接線 40

3.1.2　宇電AI系列溫控器端子及接線 42

3.1.3　島電SR90系列溫控器端子及接線 47

3.1.4　歐陸2000系列溫控器端子及接線 49

3.1.5　XMT系列溫控器端子及接線 51

3.2　溫控器的接線技巧 52

3.3　溫控器接線的一些實際問題 56



第4章　溫控器的參數設置 61

4.1　溫控器的跳線設置 61

4.2　溫控器參數設置按鍵圖形及作用 63

4.3　溫控器基本參數的設置 65

4.4　溫控器的參數設置方法 66

4.4.1　宇電AI系列溫控器的參數設置 66

4.4.2　虹潤NHR1000/5000系列溫控器的參數設置 79

4.4.3　臺達溫控器的參數設置 85

4.4.4　島電溫控器的參數設置 86

4.4.5　用計算機設置溫控器參數 88



第5章　溫控器的使用 90

5.1　溫控器的選型 90

5.2　溫控器在溫度測量和控制中的應用 91

5.2.1　電加熱設備的溫度控制 91

5.2.2　加熱水溫度控制系統 94

5.2.3　熱處理爐溫度控制系統 96

5.2.4　溫度控制PID參數自整定功能的使用 97

5.3　溫控器在恒壓供水控制中的應用 100

5.4　溫控器在液位測量和控制中的應用 102

5.4.1　水箱水位的控制 102

5.4.2　10t/h工業鍋爐水位控制系統的改造 105

5.5　溫控器在複雜控制系統中的應用 107

5.5.1　用單臺溫控器進行串級控制 107

5.5.2　液位—流量串級均勻控制系統 109

5.6　溫控器的抗幹擾對策 113

5.6.1　幹擾產生的途徑 113

5.6.2　克服和消除幹擾的方法 114

5.7　溫控器應用中的一些實際問題 114



第6章　溫控器的通信 118

6.1　溫控器RS485通信模組結構及工作原理 118

6.2　RS485通信的接線方式 120

6.3　溫控器的通信協定 122

6.4 儀錶廠的通信軟件與溫控器通信 124

6.4.1　虹潤溫控器通信軟件的使用 124

6.4.2　臺達溫控器通信軟件DTCOM的使用 125

6.5　串口調試工具與溫控器通信 127

6.5.1　宇電AI溫控器MODBUS通信協定的使用 127

6.5.2　宇電AI溫控器AIBUS通信協定的使用 129

6.5.3　金立石XM溫控器通信工具的使用 134

6.6　組態軟件與溫控器通信 135

6.7　觸控式螢幕（HMI）與溫控器通信 143

6.8　PLC與溫控器通信 146

6.8.1　海為PLC與溫控器通信 146

6.8.2　西門子S7-1200 PLC與溫控器通信 148

6.9　溫控器通信故障的檢查及處理 151



第7章　溫控器的結構及工作原理 153

7.1　溫控器的結構 153

7.2　溫控器的電源電路 154

7.2.1　溫控器電源電路的工作原理 154

7.2.2　溫控器的電源電路實例 155

7.3　溫控器的輸入電路 159

7.3.1　多路類比電子開關 159

7.3.2　可程序設計增益放大器 160

7.3.3　熱電偶輸入電路 162

7.3.4　熱電阻輸入電路 164

7.3.5　直流電壓、電流輸入電路 168

7.4　溫控器的A/D轉換電路 170

7.4.1　ICL7135的引腳及功能 170

7.4.2　ICL7135的應用電路 171

7.5　溫控器中的單片機 172

7.5.1　單片機的基本工作電路 172

7.5.2　其他MCU在溫控器中的應用 173

7.6　溫控器的顯示及按鍵電路 176

7.6.1　LED數碼管的結構 176

7.6.2　溫控器的顯示及按鍵電路實例 177

7.7　溫控器的輸出電路 181

7.7.1　繼電器觸點開關輸出電路 181

7.7.2　固態繼電器驅動電壓輸出電路 182

7.7.3　單路晶閘管過零觸發輸出電路 183

7.7.4　單路晶閘管移相觸發輸出電路 184

7.7.5　電流輸出電路 184



第8章　溫控器的維修 186

8.1　溫控器的校準 186

8.1.1　溫控器安全性能的檢查 186

8.1.2　溫控器示值誤差的校準 187

8.2　溫控器的故障判斷 190

8.3　溫控器電源電路的維修 191

8.3.1　溫控器電源電路故障檢查及處理 191

8.3.2　溫控器電源電路維修實例 195

8.4　溫控器數碼管顯示故障的維修 197

8.4.1　數碼管顯示故障檢查及處理 197

8.4.2　數碼管顯示故障維修實例 199

8.5　溫控器輸入電路及顯示數值不正常的維修 199

8.5.1　顯示數值不正常的檢查及處理 199

8.5.2　與熱電偶配用的溫控器檢查方法 200

8.5.3　與熱電阻配用的溫控器檢查方法 200

8.5.4　溫控器輸入電路及顯示數值不正常維修實例 201

8.6　溫控器輸出電路的維修 202

8.6.1　輸出電路故障檢查方法 202

8.6.2　溫控器輸出電路故障維修實例 204

8.7　溫控器MCU軟件故障的檢查及處理 205

8.8　溫控器常見故障及處理方法 205



第9章　傳感器、執行器件的維修 211

9.1　溫度傳感器的維修 211

9.1.1　熱電偶故障檢查及處理 211

9.1.2　熱電阻故障檢查及處理 213

9.2　變送器的維修 216

9.2.1　溫度變送器故障檢查及處理 216

9.2.2　壓力、差壓變送器故障檢查及處理 217

9.3　繼電器、交流接觸器、固態繼電器的維修 220

9.3.1　繼電器故障檢查及處理 220

9.3.2　交流接觸器故障檢查及處理 221

9.3.3　固態繼電器故障檢查及處理 222

9.4　晶閘管、交流調功器的維修 224

9.4.1　晶閘管故障檢查及處理 224

9.4.2　交流調功器故障檢查及處理 225

9.5　電磁閥、電動調節閥的維修 227

9.5.1　電磁閥故障檢查及處理 227

9.5.2　電動調節閥故障檢查及處理 227



參考文獻 230