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Regulador de temperatura PID

Controle com precisão a temperatura dos seus processos graças aos reguladores de temperatura PID da Fuji Electric. Compactos, rápidos e fáceis de configurar, garantem uma regulação...

Controle com precisão a temperatura dos seus processos graças aos reguladores de temperatura PID da Fuji Electric. Compactos, rápidos e fáceis de configurar, garantem uma regulação estável do aquecimento e do arrefecimento, mesmo quando as condições de produção variam.Desde o regulador PID de malha única destinado a máquinas compactas até ao sistema modular de múltiplas malhas, a nossa gama responde às necessidades de fornos industriais, estufas, máquinas de embalagem, equipamentos de transformação de plásticos, instalações térmicas e processos contínuos.

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Controlador de temperatura PID - PXR3
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Controlador de temperatura PID - série PXF5
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Controlador de temperatura PID - série PXF5VM
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Controlador de temperatura PID - série PXF9
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Controlador de temperatura PID - série PXF9VM
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Controlador de temperatura - série PXH9
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Controlador multifunções - série PSC100 - 2 circuitos
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Controlador multifuncional - Série PSC200 - 2 laços com comunicação MODBUS
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Controlador modular multi-loop - PUMA - 4 loops
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Controlador modular multi-loop - PUMC - módulo de comunicação
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Controlador modular multi-loop - PUME - 8 entradas e 8 saídas lógicas
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Descubra as mais recentes inovações da Fuji Electric em controladores de temperatura, com um guia prático para mudar para as novas referências de produtos, combinando desempenho e eficiência energética.
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Guia de compra de um regulador de temperatura PID

Técnico com capacete azul diante de armários de comando numa instalação industrial

Uma temperatura instável pode comprometer a qualidade de um produto, aumentar o consumo de energia, acelerar o desgaste dos equipamentos ou provocar paragens na produção. O regulador de temperatura PID constitui, por isso, um elemento essencial para manter com precisão um valor de referência térmico.

Ao contrário de um simples termóstato do tipo «tudo ou nada», o regulador PID adapta continuamente o seu comando em função do desvio entre a temperatura medida e o valor pretendido. Desta forma, limita as oscilações, reduz os desvios em relação ao valor de referência e melhora a repetibilidade do processo.

A gama da Fuji Electric inclui reguladores compactos, modelos digitais avançados, versões específicas para válvulas motorizadas e arquiteturas multiloop para centralizar o controlo de várias zonas.

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O que é um regulador de temperatura PID?

Regulador de temperatura PID Fuji Electric PX9 com duplo visor digital dos valores PV e SV

Um regulador de temperatura PID é um dispositivo eletrónico responsável por manter a temperatura de uma máquina ou de um processo em torno de um valor de referência.

Recebe o sinal de um sensor, como uma sonda PT100 ou um termopar, e compara a temperatura medida com o valor de referência programado. Com base nesse desvio, o regulador calcula o comando a transmitir ao sistema de aquecimento ou de arrefecimento.

Este comando pode controlar:

um relé eletromecânico;
um relé estático (SSR);
um contactor;
um regulador de potência com tiristores;
uma válvula motorizada;
um atuador controlado por um sinal analógico.

O regulador PID pode, assim, controlar resistências elétricas, queimadores, grupos frigoríficos, circuitos de água quente ou fria e muitos outros equipamentos térmicos.

Como funciona um regulador PID?

O regulador mede continuamente a temperatura do processo e compara-a com o valor de referência. A diferença entre estes dois valores constitui o erro de regulação.

A partir desse erro, o regulador calcula o comando a transmitir ao sistema de aquecimento, ao sistema de refrigeração ou à válvula motorizada. A forma como reage depende dos parâmetros associados aos três componentes P, I e D.

Operador a premir um botão num painel de controlo equipado com três reguladores de temperatura digitais

Ação proporcional e ganho proporcional

A ação proporcional aplica uma correção diretamente relacionada com o erro instantâneo. Quanto maior for o desvio entre a medição e o valor de referência, mais forte será o comando.

A intensidade desta reação depende do ganho proporcional. Um ganho elevado provoca uma correção rápida, mas pode gerar flutuações ou oscilações. Por outro lado, um ganho demasiado baixo torna o controlo mais lento e pode permitir que subsista um erro significativo.

A banda proporcional expressa o intervalo de erro dentro do qual a saída varia progressivamente. Quanto mais estreita for essa banda, maior será o ganho. De acordo com a convenção utilizada, o ganho proporcional e a banda proporcional podem ser considerados inversamente relacionados.

Uma configuração incorreta deste componente pode causar vários problemas:

uma resposta demasiado lenta;
oscilações em torno do valor de referência;
um aumento significativo da temperatura;
uma sensibilidade excessiva às perturbações;
um erro persistente em regime estacionário.

Operador a premir um botão situado por baixo de um regulador de temperatura digital instalado num armário industrial

Ação integral e eliminação definitiva do erro

A ação integral acumula o erro ao longo do tempo. Aumenta progressivamente a correção enquanto subsistir um desvio entre a temperatura medida e a temperatura de referência.

Este componente permite eliminar o erro de permanência, também designado por erro em regime permanente. É útil quando a ação proporcional, por si só, não permite atingir exatamente o valor de referência.

No entanto, uma ação integral demasiado forte pode retardar a estabilização do processo e acentuar os desvios. O seu ajuste deve, portanto, ter em conta a inércia e a dinâmica térmica da instalação.

Interface tátil que apresenta curvas de temperatura e dados de monitorização de um processo térmico

Ação derivada e antecipação das flutuações

A ação derivada analisa a forma como o erro evolui. Tem em conta a sua velocidade de variação, a fim de antecipar o comportamento futuro do processo.

Este componente retarda o comando quando a temperatura se aproxima rapidamente do valor de referência. Contribui assim para limitar os desvios e as flutuações.

No entanto, um ganho derivado demasiado elevado pode amplificar os ruídos presentes nos dados de medição. Nesse caso, pode ser necessário filtrar o sinal ou ajustar o ganho de forma mais moderada.

Quais são as vantagens de um regulador de temperatura PID?

Técnico equipado a premir um botão num armário industrial com regulador de temperatura digital

Estabilizar a temperatura do processo
O regulador ajusta continuamente a potência fornecida, de modo a limitar as flutuações em torno do valor de referência. Esta estabilidade é essencial para processos sensíveis a variações térmicas.

Corrigir rapidamente os erros
O regulador analisa o erro entre a medição e o valor de referência e, em seguida, ajusta o comando de forma progressiva. Desta forma, consegue reagir a alterações na produção, a perturbações externas ou a variações de carga.

Melhorar a qualidade e a repetibilidade
Uma regulação precisa permite reproduzir as mesmas condições de fabrico de um ciclo para o outro. Contribui para reduzir os problemas de qualidade, os rejeitados e as variações entre lotes.

Limitar os desvios em relação ao valor de referência
A combinação dos termos proporcional, integral e derivado melhora a dinâmica do controlo. Limita os desvios suscetíveis de deteriorar os produtos ou de danificar os equipamentos.

Aproveitar os dados do processo
Dependendo do modelo, os dados relativos à temperatura, ao valor de referência, à saída e aos alarmes podem ser transmitidos a um controlador lógico programável (PLC), a uma interface homem-máquina ou a um sistema de supervisão. A sua análise facilita o acompanhamento do desempenho e a identificação de desvios.

Estabilizar
Corrigir
Melhorar
Limitar
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Os diferentes tipos de reguladores PID da Fuji Electric

Regulador de temperatura da Fuji Electric com ecrã digital vermelho que indica um valor de referência de 160 °C

Regulador PID compacto PXR3

O PXR3 é um regulador compacto com dimensões de 24 × 48 mm. É adequado para máquinas com pouco espaço na parte frontal e para aplicações que exigem uma regulação simples e fiável.

Aceita vários sinais de sensores e oferece, consoante a configuração, uma regulação PID, lógica difusa, uma função autoadaptativa e comunicação RS-485.

Regulador de temperatura PID Fuji Electric PXE-4 com duplo visor digital PV e SV

Microcontrolador PID PXE4

O PXE4 apresenta um formato padrão de 48 × 48 mm e é fácil de manusear. Constitui uma solução económica para aplicações de circuito único que não requerem funções de comunicação avançadas.

A sua regulação PID com dois graus de liberdade melhora a resposta às alterações do valor de referência e às perturbações do processo.

Gama de reguladores de temperatura PID PXF da Fuji Electric, com três formatos e duplo visor PV e SV

Reguladores digitais PID da série PXF

Os modelos PXF4, PXF5 e PXF9 constituem o núcleo da gama de reguladores de temperatura PID da Fuji Electric. Destacam-se pelo ciclo de amostragem de 50 ms, uma precisão que pode atingir ±0,2 % da escala total e um ecrã LCD de grandes dimensões.

Estão disponíveis em vários formatos:

PXF4: 48 × 48 mm;
PXF5: 48 × 96 mm;
PXF9: 96 × 96 mm.

Dependendo da configuração, incluem entradas universais, comunicação Modbus®, vários alarmes, valores de referência programáveis, diferentes gamas de PID e um gerador de rampas e valores fixos.

Regulador de temperatura PID Fuji Electric PXF9 montado em calha DIN com duplo visor PV e SV

Regulador PXF para montagem em calha DIN

O PXF4 DIN facilita a integração em armários elétricos. O seu bloco de terminais de encaixe simplifica a ligação, a substituição e as operações de manutenção.

Esta versão é especialmente adequada para fabricantes de máquinas e integradores que procuram uma arquitetura compacta em calha DIN.

Regulador de temperatura PID Fuji Electric PXF4 ligado a uma válvula numa instalação de tubagem industrial

Regulador PID para válvula motorizada

As versões PXF4VM, PXF5VM e PXF9VM foram concebidas para controlar uma válvula motorizada, com ou sem feedback de posição.

São adequadas para circuitos de água quente, vapor ou arrefecimento, nos quais a temperatura é regulada através da abertura e fecho progressivos de uma válvula.

Regulador de temperatura Fuji Electric PXH9 com duplo visor digital dos valores PV e SV

Regulador universal multifunções PXH9

O PXH9 destina-se a aplicações de regulação mais complexas. Oferece uma precisão que pode atingir ±0,1 % da escala total, duas entradas de medição, numerosas entradas e saídas e funções matemáticas.

Pode ser utilizado para a temperatura, mas também para a regulação da pressão, do caudal, do nível ou de outras grandezas do processo.

Regulador de temperatura modular PUM da Fuji Electric com bornes de ligação na parte frontal

Regulador modular multiloop PUM

A série PUM permite centralizar vários circuitos de temperatura numa arquitetura modular montada em calha. Os módulos podem gerir dois ou quatro circuitos e ser combinados com módulos de entradas e saídas ou de comunicação.

Esta solução é adequada para máquinas multizona, linhas de produção e instalações que requerem uma elevada densidade de pontos de regulação.

Registador gráfico da Fuji Electric com ecrã a cores que apresenta medições e histogramas do processo

Regulador de processo multiloop PSC

A série PSC combina a regulação de vários circuitos, a programação de sequências e a visualização num ecrã a cores. Destina-se a processos complexos que exigem uma interface de operador e uma coordenação avançada dos diferentes comandos.

Tabela comparativa dos reguladores de temperatura PID da Fuji Electric

Modelo	Formato ou instalação	Laços	Exatidão da medição	Amostragem	Funções principais	Aplicações recomendadas
PXR3	24 × 48 mm	1	±0,5 % PE	500 ms	PID, lógica difusa, auto-adaptação, Modbus® opcional	Máquinas pequenas, painéis compactos, regulação simples
PXE4	48 × 48 mm	1	±0,5 % PE	200 ms	Tudo ou nada, PID, lógica difusa, PID com dois graus de liberdade	Máquinas padrão, fornos e equipamentos de circuito único
PXF4	48 × 48 mm	1	±0,2 % PE	50 ms	Entrada universal, regulação automática, rampas e pontos de paragem, Modbus®	Regulação industrial rápida e versátil
PXF5	48 × 96 mm	1	±0,2 % PE	50 ms	Funcionalidades PXF avançadas, ecrã maior, mais saídas	Processos que exigem uma visualização reforçada
PXF9	96 × 96 mm	1	±0,2 % PE	50 ms	Funcionalidades avançadas, ecrã grande, várias entradas e saídas	Fornos, estufas e instalações térmicas complexas
PXF4 DIN	48 × 48 mm, montagem em calha	1	±0,5 %	50 ms	PID, autoajuste, bloco de terminais encaixável, 8 rampas e pontos de paragem	Armários elétricos e fabricantes de máquinas
PXF VM	48 × 48, 48 × 96 ou 96 × 96 mm	1	±0,2 % PE	50 ms	Comando de válvula motorizada, feedback de posição opcional	Circuitos térmicos, de vapor, de água quente ou fria
PXH9	96 × 96 mm	Até 2 entradas de medição	±0,1 % PE	50 ms	Funções matemáticas, numerosas entradas/saídas, Modbus®	Regulação avançada da temperatura e do processo
PUM	Montagem em calha ou na parede	2 ou 4 por módulo	±0,3 % PE	200 ms	Arquitetura modular, aquecimento/arrefecimento, comunicação industrial	Máquinas multizona e regulação multiloop
PSC	Ecrã LCD TFT de 4,3 polegadas	2	Dependendo da configuração	Dependendo da configuração	Regulação, sequências programadas, visualização e comunicação	Caldeiras e processos industriais complexos

As características exatas dependem da configuração das entradas, saídas, fontes de alimentação e opções de comunicação.

Como escolher o modelo certo de regulador de temperatura PID?

Registador gráfico da Fuji Electric instalado num armário de comando junto a uma caldeira industrial

Número de zonas a controlar

Um regulador de malha única é adequado quando é necessário controlar apenas uma temperatura. Uma máquina que inclua várias resistências, zonas de aquecimento ou circuitos térmicos requer, em vez disso, um regulador de malhas múltiplas ou uma arquitetura modular.

Dois sensores industriais azuis com cabos de ligação instalados num equipamento de processo

Tipo de sensor de temperatura

O regulador deve ser compatível com o sinal emitido pelo sensor:

termopar;
sonda de resistência PT100;
sinal de tensão;
sinal de corrente de 4–20 mA.

Uma entrada universal facilita a normalização do equipamento e a evolução futura da instalação.

Seis reguladores de temperatura digitais instalados num quadro de comando num ambiente industrial

Precisão e rapidez na regulação

Os processos rápidos ou sujeitos a fortes perturbações exigem um tempo de amostragem curto. Os modelos PXF e PXH, com o seu ciclo de 50 ms, são adequados para aplicações que exigem uma reação rápida.

A precisão também deve ser adaptada ao processo. A regulação do conforto térmico não exige o mesmo nível de desempenho que um laboratório de ensaios ou um tratamento térmico crítico.

Forno de túnel industrial com transportador e zona de aquecimento visível numa linha de produção

Tipo de saída de comando

A escolha da saída depende do atuador:

relé para a comutação de uma carga ou de um contactor;
comando SSR para um relé estático;
saída analógica para um regulador de potência;
saída de corrente ou tensão para um atuador;
saída específica para uma válvula motorizada.

Quatro reguladores digitais instalados por baixo de transmissores e junto a um manómetro numa instalação industrial

Modo de aquecimento e arrefecimento

Algumas aplicações requerem apenas um comando de aquecimento. Outras têm de alternar entre aquecimento e arrefecimento para atingir rapidamente o valor de referência. Nesse caso, recomenda-se a utilização de um regulador com função de aquecimento/arrefecimento.

Tubagem industrial coberta de geada e gelo num ambiente sujeito a temperaturas muito baixas

Programação dos perfis de temperatura

Os ciclos de cozedura, secagem, polimerização, esterilização ou tratamento térmico podem exigir várias rampas e pontos de equilíbrio. O número de segmentos programáveis deve ser verificado aquando da escolha do regulador.

Técnica com capacete branco a ajustar um regulador de temperatura num quadro de comando industrial

Comunicação com o sistema de automação

Uma ligação RS-485 Modbus® facilita a integração do regulador num sistema automatizado. Permite a leitura dos valores medidos, a alteração dos pontos de regulação, a recuperação dos alarmes e a centralização dos parâmetros.

Técnica com capacete branco a acionar um comando sob um regulador de temperatura num armário industrial.

Formato e modo de montagem

A escolha depende do espaço disponível e da estrutura do armário:

24 × 48 mm para fachadas muito compactas;
48 × 48 mm para as máquinas padrão;
48 × 96 ou 96 × 96 mm para facilitar a leitura;
montagem em calha DIN para instalação no armário;
solução modular para aplicações com múltiplos circuitos de regulação.

Aplicações industriais dos reguladores PID

Técnico da Fuji Electric a ajustar um regulador de temperatura digital num quadro de comando industrial

Fornos, estufas e tratamentos térmicos

O regulador PID mantém os perfis de temperatura necessários para a secagem, cozedura, recozimento, polimerização ou tratamentos de superfície. As rampas e os patamares garantem um aumento progressivo e reproduzível da temperatura.

Operadora com equipamento de proteção a utilizar um ecrã de controlo num ambiente de produção industrial

Tecnologia de plásticos e transformação de materiais

As extrusoras, as máquinas de injeção, as máquinas de termoformagem e as máquinas de embalagem incluem frequentemente várias zonas de aquecimento. Uma regulação multiloop permite controlar cada zona, coordenando simultaneamente todo o processo.

Operadores com equipamento de proteção a trabalhar numa linha de produção automatizada num ambiente industrial

Indústria alimentar

A cozedura, a pasteurização, o arrefecimento e a manutenção da temperatura exigem uma regulação estável, a fim de preservar a qualidade dos produtos e a repetibilidade dos ciclos.

Técnicos de bata branca a trabalhar com equipamentos de análise num laboratório industrial

Indústria farmacêutica e laboratórios

As estufas, incubadoras, câmaras climáticas, autoclaves e equipamentos de ensaio exigem um controlo preciso das temperaturas e uma boa reprodutibilidade das condições operacionais.

Operador qualificado a trabalhar numa linha de montagem automóvel com carroçarias de veículos

Automóvel e aeronáutica

Os reguladores PID são utilizados em bancos de ensaio, cabines de pintura, fornos de polimerização e caixas climáticas destinadas à caracterização de materiais e componentes.

Dois técnicos equipados a inspecionar uma instalação de tratamento de águas com tanques e tubagens

Tratamento de água e estações de depuração

Os reguladores PID controlam o caudal nas estações de tratamento de águas residuais. Ajustam a velocidade das bombas ou a posição das válvulas com base nos dados transmitidos pelos medidores de caudal.

Esta regulação em circuito fechado permite estabilizar o abastecimento das diferentes etapas de tratamento, compensar as variações da carga hidráulica e melhorar o funcionamento dos processos de dosagem, aeração ou filtração.

Técnica com equipamento de proteção a trabalhar num tanque de processo junto a um quadro de comando industrial

Indústria química

Os reguladores PID são utilizados na indústria química para garantir a homogeneidade dos produtos. Mantêm com precisão a temperatura, o caudal, a pressão, o nível ou a velocidade de agitação nos reatores e nas cubas de mistura.

O controlo destes parâmetros reduz as flutuações entre lotes e contribui para garantir uma qualidade constante. No caso de uma reação sensível à temperatura, o regulador pode controlar uma válvula de vapor, um circuito de arrefecimento ou um permutador de calor, a fim de manter as condições operacionais.

Duas caldeiras industriais equipadas com queimadores e ligadas a uma rede de tubagens numa sala de caldeiras

Caldeiras e instalações energéticas

Os controladores multifunções e multiloops coordenam diferentes variáveis do processo, com o objetivo de melhorar a estabilidade da combustão, a segurança e o desempenho da instalação.

Instalação e configuração de um regulador PID

Técnico da Fuji Electric a instalar um regulador de temperatura digital num quadro de comando industrial

A qualidade do sistema de regulação depende tanto da escolha do equipamento como da sua instalação.

O sensor deve ser colocado num local representativo da temperatura real do processo, de forma a minimizar os tempos de resposta e as perturbações externas. A sua cablagem deve ser separada dos circuitos de potência, a fim de reduzir as interferências elétricas.

A saída do regulador deve ser devidamente dimensionada e associada a um dispositivo de potência compatível. No caso de cargas comutadas com frequência, um relé estático ou um regulador de intensidade com tiristores pode oferecer uma maior durabilidade do que um relé eletromecânico.

Durante a colocação em serviço, a função de autoajuste permite calcular os parâmetros PID com base na resposta térmica da instalação. Estes parâmetros podem, posteriormente, ser ajustados de acordo com as prioridades do processo: rapidez, limitação do desvio ou estabilidade máxima.

Por que escolher os reguladores PID da Fuji Electric?

Regulador de temperatura PID Fuji Electric PXE-4 com duplo visor digital PV e SV num equipamento industrial

A Fuji Electric oferece uma gama completa que abrange a regulação simples, os ciclos térmicos programados, o controlo de válvulas e as instalações com múltiplos circuitos.

As nossas soluções combinam:

algoritmos de regulação precisos;
tempos de resposta adequados aos processos industriais;
formatos compactos;
entradas e saídas configuráveis;
funções de autoajuste;
ferramentas de software para configuração;
possibilidades de comunicação com os sistemas de automação;
uma documentação técnica completa.

As equipas da Fuji Electric France ajudam-no a escolher o sensor, o regulador, o dispositivo de potência e a arquitetura de controlo mais adequados à sua instalação.

FAQ sobre controlo PID

Que diferença existe entre um termóstato, um controlador PID e um regulador PID?

Um termóstato controla geralmente o aquecimento no modo «tudo ou nada». O regulador PID modula o seu controlo em função do desvio, da sua duração e da sua velocidade de variação. Desta forma, proporciona uma temperatura mais estável e limita os desvios em relação ao valor de referência.

O que é o autoajuste PID?

A autorregulação é uma função que analisa a resposta térmica do processo, a fim de calcular automaticamente os parâmetros proporcional, integral e derivado. Simplifica a colocação em funcionamento do regulador.

O que é o erro numa regulação PID?

O erro corresponde à diferença entre a temperatura de referência e a temperatura medida. O regulador utiliza este dado para calcular o comando necessário ao controlo do processo.

Que diferença existe entre o ganho proporcional e a banda proporcional?

O ganho proporcional determina a intensidade da correção aplicada ao erro. A banda proporcional representa o intervalo dentro do qual a saída varia progressivamente. Uma banda mais estreita corresponde geralmente a um ganho mais elevado.

O que é o tempo de inatividade de um processo?

O tempo morto é o intervalo de tempo que decorre entre uma alteração no comando e o início da resposta do processo. Um tempo morto significativo torna a regulação mais complexa e requer, geralmente, ajustes menos agressivos.

Por que é que a temperatura oscila em torno do valor de referência?

As flutuações podem ser causadas por um ganho demasiado elevado, uma ação integral excessiva, um sensor mal posicionado ou um tempo morto significativo. O autoajuste e a análise dos dados permitem identificar a causa do problema.

O que é a constante de tempo?

A constante de tempo caracteriza a velocidade de resposta do processo. Permite distinguir um sistema térmico rápido de um processo lento com elevada inércia.

Um regulador PID pode controlar o aquecimento e a refrigeração?

Sim. Os modelos equipados com um sistema de regulação de aquecimento/arrefecimento podem controlar duas saídas distintas, por exemplo, uma resistência elétrica e uma válvula solenóide de arrefecimento.

Que sensores podem ser ligados a um regulador de temperatura PID?

Dependendo do modelo, é possível ligar termopares, sondas de resistência PT100, sinais de tensão ou transmissores que emitam uma corrente analógica.

Que regulador PID escolher para uma válvula motorizada?

Os modelos PXF4VM, PXF5VM e PXF9VM foram concebidos para controlar válvulas motorizadas. Estão disponíveis configurações com ou sem indicação de posição.

Como controlar várias zonas de temperatura?

Uma máquina multizona pode ser equipada com vários reguladores de malha única ou com um regulador modular de múltiplas malhas da série PUM. A escolha depende do número de zonas, do espaço disponível e do nível de integração pretendido.

Por que razão se deve utilizar a comunicação Modbus®?

A comunicação Modbus® permite ligar o regulador a um controlador lógico programável, a um ecrã tátil ou a um sistema de supervisão. Desta forma, é possível consultar ou alterar remotamente as temperaturas, os valores de referência, os alarmes e os parâmetros.

Um regulador PID permite reduzir o consumo de energia?

Um sistema de regulação devidamente configurado limita as oscilações e os períodos de aquecimento excessivo. Pode, assim, contribuir para reduzir o consumo de energia, mantendo simultaneamente a qualidade do processo.

Precisa de um regulador de temperatura PID?

Os nossos especialistas analisam o seu processo, o número de zonas, os sensores, os atuadores e os requisitos de comunicação, a fim de lhe propor uma solução de regulação PID adequada.

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