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Tecnologie
Scoprite le ultime innovazioni di Fuji Electric nel campo dei regolatori di temperatura, con una guida pratica per passare ai nuovi prodotti di riferimento, che combinano prestazioni ed efficienza energetica.
Controllate e regolate la temperatura del vostro processo in tutta semplicità e ricevete un avviso in caso di scostamenti con i termostati regolatori tutto o niente PXR3.
Il regolatore di temperatura TOR, noto anche come regolatore di temperatura “tutto o niente”, viene comunemente utilizzato quando una gestione semplice, robusta ed economica della temperatura è più importante di una regolazione estremamente precisa intorno al valore di riferimento. Comprendere il suo principio di funzionamento, i suoi vantaggi e i suoi limiti permette di stabilire se questa tecnologia sia adatta al processo in questione.
OpuscoloScarica la brochure e ottimizza il tuo controllo termico grazie a una regolazione precisa, rapida e versatile, adatta ai tuoi processi industriali.
Un regolatore di temperatura on-off è un dispositivo digitale la cui uscita può assumere solo due stati: acceso o spento.
Il regolatore confronta continuamente due valori:
In un'applicazione di riscaldamento, l'uscita viene attivata quando la temperatura misurata scende al di sotto della soglia di commutazione configurata. Il riscaldamento rimane in funzione fino al raggiungimento della soglia superiore, dopodiché l'uscita viene disattivata. Il dispositivo di riscaldamento funziona quindi a piena potenza fino al raggiungimento del valore di setpoint.
In un'applicazione di raffreddamento, la logica di funzionamento è invertita. L'impianto di refrigerazione si avvia quando la temperatura supera la soglia consentita, per poi arrestarsi una volta che la temperatura è scesa a un livello sufficiente.
A differenza di un regolatore PID, un regolatore ON-OFF non regola continuamente la percentuale di potenza erogata. L'apparecchiatura controllata funziona o a piena potenza o a potenza zero.
Un circuito di regolazione della temperatura di tipo “tutto o niente” è composto da quattro elementi principali:
Questo ciclo di commutazione si ripete automaticamente per mantenere la temperatura entro un intervallo accettabile intorno al valore di riferimento.
L'isteresi crea uno scarto tra le soglie di attivazione e di disattivazione. Impedisce che l'uscita del regolatore commuti troppo frequentemente quando la temperatura misurata rimane vicina al valore di riferimento.
In assenza di isteresi, in un sistema di regolazione ON/OFF può verificarsi un fenomeno di oscillazione. Lievi variazioni di temperatura intorno al valore di riferimento provocano quindi ripetute commutazioni dell'uscita a relè tra gli stati "acceso" e "spento".
Ad esempio, in un processo di riscaldamento con un valore di setpoint di 80 °C e un’isteresi di 2 °C, il riscaldamento può essere attivato quando la temperatura scende al di sotto della soglia inferiore e disattivato quando viene raggiunta la soglia superiore di commutazione.
Il comportamento esatto dipende dalla configurazione del regolatore. L'obiettivo rimane tuttavia lo stesso: stabilizzare il ciclo di commutazione, proteggendo al contempo i relè, i contattori e le apparecchiature comandate da manovre eccessive.
Un’isteresi troppo bassa può causare commutazioni rapide e un’usura prematura. Un valore troppo elevato può provocare variazioni di temperatura più marcate. La regolazione deve quindi tenere conto dell’inerzia termica del processo e del livello di stabilità desiderato.
La regolazione TOR richiede pochi parametri. L'operatore imposta principalmente la temperatura di setpoint, il senso di azione — riscaldamento o raffreddamento —, l'isteresi e le soglie di allarme.
Il principio a due stati è semplice da comprendere e da diagnosticare. Questa tecnologia è quindi adatta alle macchine autonome e alle apparecchiature che richiedono una gestione diretta della temperatura.
La configurazione di un regolatore TOR è generalmente meno complessa rispetto a quella di una soluzione PID. Questa tecnologia risulta particolarmente economica quando le variazioni di temperatura intorno al valore di riferimento non incidono negativamente sulla qualità del processo.
Lo stesso principio di regolazione può comandare resistenze elettriche, gruppi frigoriferi, ventilatori, pompe, elettrovalvole e numerose altre apparecchiature termiche.
Un termostato TOR può funzionare indipendentemente dal sistema principale di regolazione della temperatura. Può attivare un allarme o arrestare un'apparecchiatura quando viene raggiunta una soglia di temperatura massima o minima.
I regolatori di temperatura standard riprendono generalmente a funzionare quando il valore misurato rientra nell'intervallo consentito. I limitatori di temperatura di sicurezza funzionano in modo diverso: una volta attivati, richiedono un ripristino manuale.
Questa misura impedisce il riavvio dell'apparecchiatura prima che un operatore abbia individuato la causa del superamento della temperatura e verificato che l'impianto possa tornare a funzionare in condizioni di sicurezza.
La scelta dipende principalmente dalle variazioni di temperatura accettabili, dall'inerzia del processo e dall'influenza della temperatura sul prodotto finale.
| Criterio di selezione | Regolazione della temperatura TOR | Regolazione della temperatura PID |
|---|---|---|
| Funzionamento dell'uscita | Completamente attivata o disattivata | Potenza regolabile in modo continuo |
| Andamento della temperatura | Oscilla in un intervallo intorno al valore di riferimento | Mantiene il valore più vicino al valore di riferimento |
| Configurazione | Semplice | Richiede una regolazione PID o un'autoregolazione |
| Procedimenti adeguati | Processi lenti o non critici | Processi precisi e dinamici |
| Risposta del processo | Adatta a carichi termici stabili | Migliore risposta alle perturbazioni |
| Implementazione iniziale | Economico e veloce | Più avanzata |
| Applicazioni tipiche | CVC, refrigerazione, allarmi e mantenimento della temperatura | Forni, trattamenti termici, lavorazione delle materie plastiche e processi critici |
Un regolatore di temperatura di tipo "tutto o niente" è indicato quando sono accettabili fluttuazioni moderate intorno al valore di setpoint. Una regolazione PID è preferibile quando gli sbandamenti, le perturbazioni del processo o le tolleranze ristrette possono influire sulla qualità, sulla sicurezza o sul consumo energetico.
Il regolatore di temperatura PXE di Fuji Electric supporta entrambe le modalità. Può quindi essere configurato in modalità ON/OFF e successivamente commutato in modalità PID qualora il processo richieda in un secondo momento un controllo più preciso della temperatura.
I regolatori TOR possono comandare termocoppie, cartucce riscaldanti, resistenze, tappetini riscaldanti e sistemi di tracciamento elettrico. Mantengono la temperatura richiesta senza complicare inutilmente la regolazione.
Negli impianti di riscaldamento, ventilazione e climatizzazione, il regolatore può comandare resistenze, ventilatori, pompe o apparecchiature di refrigerazione. Consente di mantenere la temperatura dei locali, delle aree tecniche e dei magazzini.
Un regolatore di temperatura TOR è in grado di avviare e arrestare un impianto di refrigerazione in base a soglie predefinite. Tra le applicazioni più comuni figurano le celle frigorifere, gli armadi refrigerati, i sistemi di conservazione degli alimenti e le apparecchiature di laboratorio.
Il regolatore è in grado di mantenere costante la temperatura dell'acqua, dell'olio o di altri liquidi stoccati in serbatoi. È indicato per i processi in cui le variazioni graduali di temperatura non compromettono la qualità del prodotto.
Quando la temperatura, la pressione e il livello sono interdipendenti, ogni variabile deve essere misurata con uno strumento adeguato. Un regolatore di temperatura non sostituisce un trasmettitore di pressione o un pressostato.
La regolazione TOR può essere utilizzata per forni, essiccatoi e camere riscaldate caratterizzati da un’elevata inerzia termica e da tolleranze di temperatura relativamente ampie.
Il regolatore attiva il riscaldamento quando la temperatura si avvicina a una soglia minima critica. In questo modo contribuisce a proteggere le tubazioni, i serbatoi, gli impianti idraulici e le attrezzature esterne dal gelo.
Il PXR3 può essere utilizzato come dispositivo autonomo per il monitoraggio delle temperature elevate o basse. Le sue uscite a relè possono attivare un allarme o avviare un’azione di protezione quando viene raggiunta una soglia configurata.
Il PXE è indicato quando la macchina richiede un ingresso Pt100, un'uscita SSR/SSC o un regolatore in grado di gestire le modalità ON/OFF e PID.
Il regolatore deve essere compatibile con la sonda di temperatura e l'intervallo di misura selezionati.
Il termostato TOR PXR3 di Fuji Electric accetta i seguenti segnali:
Il PXE è da preferire quando l'applicazione richiede una sonda a resistenza Pt100. Supporta inoltre nove tipi di termocoppie, con un tipo di ingresso e una scala di misura configurabili dal pannello frontale.
Il regolatore deve essere configurato in base al senso di azione del processo. Un sistema di riscaldamento e un sistema di raffreddamento richiedono logiche di uscita opposte.
Il PXE può inoltre garantire una doppia regolazione caldo/freddo quando l'applicazione lo richiede.
L'uscita di regolazione deve essere compatibile con l'attuatore o l'organo di potenza comandato.
Il termostato TOR PXR3 utilizza un'uscita a contatto relè. Il modello PXE è disponibile con un'uscita a contatto relè o un'uscita di comando SSR/SSC.
Le uscite a relè sono adatte a frequenze di commutazione moderate. È preferibile utilizzare un'uscita SSR/SSC quando sono necessarie commutazioni frequenti o quando il regolatore deve comandare un relè statico esterno.
L'uscita selezionata e i componenti collegati devono supportare la frequenza di commutazione richiesta. È necessario verificare sempre la tensione, la corrente e la potenza ammissibili prima di collegare il carico.
Un processo veloce può richiedere una banda di commutazione più stretta. Al contrario, un’apparecchiatura con un’elevata inerzia termica può richiedere un’isteresi più ampia per evitare cicli troppo ravvicinati.
Anche la posizione della sonda influisce sulle prestazioni. Una sonda posizionata in modo errato può causare un ritardo nella misurazione, un superamento eccessivo del valore di riferimento o un errore di misurazione apparente.
È necessario stabilire se l'applicazione richieda:
Sia il PXR3 che il PXE possono offrire funzioni di allarme. Il numero e il tipo di uscite devono essere confermati in base alla configurazione selezionata.
Il PXR3 presenta un pannello frontale compatto di 48 × 24 mm e una profondità di 98 mm. È progettato per il montaggio su pannello e può essere adattato per il montaggio su guida DIN o a parete.
Il PXE presenta un pannello frontale di 48 × 48 mm e una profondità ridotta di 62 mm. Il suo design compatto lo rende particolarmente adatto agli armadi di controllo con spazio di installazione limitato.
Quando si confrontano i formati DIN, verificare l'apertura disponibile nel pannello, la profondità dell'apparecchio, le morsettiere di collegamento e l'alimentazione elettrica.
Un regolatore TOR autonomo non richiede necessariamente una comunicazione digitale. Il PXE è progettato principalmente per la regolazione locale della temperatura e dispone di un'interfaccia di configurazione.
Quando è indispensabile una comunicazione RS-485 Modbus per il collegamento a un controllore logico programmabile (PLC), a un'interfaccia uomo-macchina (HMI) o a un sistema di supervisione, tale requisito deve essere specificato al momento della scelta. Fuji Electric France potrà quindi consigliare un regolatore compatibile al di fuori di questa configurazione dedicata alla regolazione on/off.
La configurazione del prodotto può influire sul prezzo, sui tempi di consegna e sulla disponibilità a magazzino. È quindi necessario definire, prima di effettuare l'ordine, il segnale di ingresso, il tipo di uscita, l'alimentazione, le eventuali opzioni di comunicazione e gli accessori necessari.
Il PXR3 è particolarmente indicato per applicazioni dedicate al monitoraggio in tempo reale della temperatura e alla gestione degli allarmi.
Il PXE deve essere preso in considerazione quando il processo potrebbe richiedere in seguito:
| Esigenza | Termostato PXR3 | Regolatore PXE |
|---|---|---|
| Regolazione ON/OFF semplice e dedicata | Consigliato | Disponibile |
| Ingresso termocoppia | Sì | Sì, nove tipi |
| Ingresso sonda a resistenza PT100 | No | Sì |
| Uscita contatto relè | Sì | Sì |
| Uscita di comando SSR/SSC | No | Sì |
| Regolazione ON/OFF e PID nello stesso dispositivo | No | Sì |
| Doppia regolazione caldo/freddo | No | Disponibile |
| Uscite di allarme | Fino a due, a seconda della configurazione | Fino a due uscite opzionali |
| Formato del pannello frontale | 48 x 24 mm | 48 x 48 mm |
| Profondità di installazione | 98 mm | 62 mm |
| Protezione IP66 sul pannello frontale | Sì | Sì |
| Uso consigliato | Monitoraggio semplice, allarmi e commutazione digitale | Regolazione ON/OFF versatile con PT100, SSR o possibilità di passare in futuro al PID |
L'affidabilità di un regolatore di temperatura TOR dipende tanto dalla scelta dell'apparecchio quanto dalla qualità della sua installazione.
La sonda di temperatura deve essere installata in un punto rappresentativo del processo. Non deve essere posizionata troppo vicino al dispositivo di riscaldamento, all’uscita di raffreddamento o ad altre fonti locali di variazione termica, a meno che l’applicazione non lo richieda specificatamente.
Al momento della messa in servizio:
L'isteresi può quindi essere regolata in base alla risposta termica effettiva dell'impianto. Si raccomanda di modificare una sola impostazione alla volta, in modo da poterne valutare chiaramente gli effetti.
Fuji Electric unisce la propria esperienza nel campo della regolazione della temperatura industriale a una gamma di regolatori digitali compatti e robusti.
Il PXR3 rappresenta una soluzione pratica per semplici applicazioni di riscaldamento, raffreddamento e monitoraggio della temperatura. Il suo display digitale, l'utilizzo intuitivo, l'uscita a relè e le diverse opzioni di montaggio ne facilitano la messa in servizio e l'utilizzo quotidiano.
Il PXE offre una maggiore flessibilità per le applicazioni che richiedono un ingresso Pt100 o termocoppia, un'uscita a relè o SSR/SSC e la possibilità di scegliere tra le modalità ON/OFF e PID. Il pannello frontale da 48 × 48 mm e la profondità ridotta di 62 mm ne facilitano l'integrazione in armadi di controllo compatti.
Fuji Electric France vi assiste nella scelta del regolatore, della sonda, della configurazione delle uscite e dei componenti più adatti alle vostre apparecchiature e alle relative condizioni di funzionamento.
Entrambi i dispositivi controllano un impianto di riscaldamento o raffreddamento in base a determinate soglie di temperatura. Un regolatore digitale TOR è solitamente dotato di un display, un valore di setpoint regolabile, un’isteresi configurabile, una scelta di sonde e funzioni di allarme aggiuntive.
Un regolatore di temperatura a tutto o niente attiva o disattiva automaticamente l'impianto di riscaldamento o di raffreddamento al fine di mantenere la temperatura di processo intorno al valore di setpoint. La sua uscita riprende generalmente il normale funzionamento quando la temperatura rientra nell'intervallo configurato.
Un limitatore di temperatura di sicurezza protegge l'apparecchiatura o il processo quando viene superata una soglia critica. Una volta attivato, richiede un riarmo manuale affinché l'impianto venga controllato prima del riavvio.
La misurazione può essere precisa, ma la temperatura del processo oscilla normalmente intorno al valore di setpoint, poiché l'uscita è o completamente attivata o completamente disattivata. L'ampiezza delle variazioni dipende dall'isteresi, dalla posizione della sonda, dal tempo di risposta e dall'inerzia termica dell'impianto.
L'isteresi impedisce commutazioni ripetute quando il valore misurato oscilla in prossimità del valore di riferimento. Riduce i cicli brevi e contribuisce a proteggere relè, contattori, compressori e altri componenti comandati.
Sì, a condizione che il regolatore offra la logica di funzionamento e la configurazione di uscita necessarie. Le operazioni di riscaldamento e raffreddamento utilizzano logiche di commutazione opposte.
No. Un regolatore di temperatura TOR è destinato al controllo della temperatura. Un’applicazione che richiede la misurazione o la regolazione simultanea della temperatura e della pressione richiede un trasmettitore di pressione, un pressostato o un regolatore di processo adeguato.
Il termostato TOR PXR3 è compatibile con termocoppie o con un termistore PB-36. Per utilizzare una sonda Pt100, selezionare il regolatore di temperatura PXE di Fuji Electric.
La regolazione PID è preferibile quando la temperatura deve rimanere molto vicina al valore di riferimento, quando gli scostamenti compromettono la qualità del prodotto o quando il processo è soggetto a frequenti variazioni di carico. Il PXE consente di modificare la modalità di regolazione senza sostituire il regolatore.
La configurazione è generalmente rapida, poiché richiede solo un numero limitato di parametri. La durata complessiva dipende dal cablaggio, dal tipo di sonda, dalle impostazioni di allarme e dalla procedura di collaudo.
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