回差控制方式以及在温度控制中的应用

回差控制（Hysteresis Control）是一种在工业过程控制中常见的控制策略，主要目的是减少系统在达到设定点后由于各种因素引起的偏差。在控制系统中，回差（或称回差控制）通常指控制系统在达到设定值后，再次检测到实际值偏离设定值一定量时，控制器才会再次启动，以减少频繁的启动和停止，从而减少系统的波动。

具体来说，在闭环控制系统中，当系统输出接近设定值时，控制器会逐渐减少其输出，直到系统输出达到设定值。但由于外部干扰或系统内部因素，系统输出可能会在设定值附近波动。如果控制器的设定过于敏感，系统可能会在设定值附近频繁波动，导致系统性能下降。因此，回差控制允许系统输出在设定值的一定范围内波动，只有当输出偏离这个范围时，控制器才会再次启动。

回差控制的应用可以提高系统的稳定性和控制质量，降低控制器的频繁动作，延长设备的使用寿命。同时，合理设置回差参数对于保证系统性能和控制效果至关重要。

回差控制的一个常见例子是温度控制器，它用于控制加热器或空调系统中的温度。

假设我们有一个干燥室系统，其目标温度是85°C。当前温度为25°C，因此控制器需要启动加热器来将温度提高到80°C。在一般的控制系统中，当温度达到80°C时，控制器会立即关闭加热器。但是，由于温度测量存在滞后和噪声，可能导致加热器关闭时温度实际上已经超过80°C，这样温度还会有一个缓慢的上升过程，达到顶点后再逐渐降低，直到低于80℃时，然后再次启动加热器。

但是，如果再运行过程中，出现意外的温度扰动，或者信号干扰，在设定值80℃附近，出现连续的波动，此时，控制加热器的接触器会在极短的时间内连续开合，轻则会损坏接触器，重则导致加热器断路。

此时，引入回差控制就非常有必要了。在回差控制中，我们设定一个小的回差区间，例如5℃。这意味着当温度达到80℃时，控制器不会立即关闭加热器，而是等到温度上升到85℃时才关闭加热器，同样地，当温度低于75℃时，控制器会再次启动加热器。这样，即使温度测量存在滞后和噪声，也不会导致加热器频繁开关，从而提高系统的稳定性和控制精度，避免因为温度波动而频繁地开关加热器。

通过使用回差控制，我们可以减少控制系统的振荡，提高系统的稳定性和控制质量。这种方法在许多工业和家用控制系统中都非常常见。

控制过程如下图所示。

在PLC中的实现过程如下

由于回差控制引入了非线性元素，它可以有效地减少或消除系统响应中的振荡，特别是对于开环系统来说，可以显著提高系统的稳定性和可靠性。在某些应用中，当输入信号变化较慢或者有噪声时，回差控制可以帮助系统更好地跟随输入信号，减少因为快速变化导致的误差。回差控制可以影响系统的上升时间、调整时间和超调量等动态特性，使得系统响应更加快速、稳定。回差控制通常可以通过简单的硬件电路或者软件算法来实现，对于设计者和工程师来说，这种方法相对容易理解和实施。在不同的控制应用中，回差控制可以根据实际需要调整回差大小，以适应不同的控制需求和环境条件。

总之，回差控制是控制系统设计中的一种重要技术，尤其适用于那些对稳定性和可靠性要求较高的场合。通过合理地设计回差环节，可以有效地改善系统的动态性能，提高控制质量。

安装与调试三相电动机的自动往返控制线路

（一）相关理论知识

一）行程控制原则

自动往返控制在许多生产机械中，常需要控制某些机械运动的行程，即某些生产机械的运动位置，例如，生产车间的行车运行到终端位置时需要及时停车，铣床要求工作台在一定距离内能自动往返，以便对工件连续加工，像这种控制生产机械运动行程和位置的方法叫做行程控制，也称限位控制。

二）行程控制的相关知识

接近开关：

1、概述

接近开关是一种毋需与运动部件进行机械接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动交流或直流电器或给计算机装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器（即无无触点开关），它即有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。

接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节。接近开关具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等特点。因此到目前为止，接近开关的应用范围日益广泛，其自身的发展和创新的速度也是极其迅速。

2、接近开关的主要功能

（1）检验距离

检测电梯、升降设备的停止、起动、通过位置；检测车辆的位置，防止两物体相撞检测；检测工作机械的设定位置，移动机器或部件的极限位置；检测回转体的停止位置，阀门的开或关位置；检测气缸或液压缸内的活塞移动位置。

（2）尺寸控制

金属板冲剪的尺寸控制装置；自动选择、鉴别金属件长度；检测自动装卸时堆物高度；检测物品的长、宽、高和体积。

（3）检测物体存在有否 检测生产包装线上有无产品包装箱；检测有无产品零件。

（4）转速与速度控制

控制传送带的速度；控制旋转机械的转速；与各种脉冲发生器一起控制转速和转数。

（5）计数及控制

检测生产线上流过的产品数；高速旋转轴或盘的转数计量；零部件计数。

（6）检测异常

检测瓶盖有无；产品合格与不合格判断；检测包装盒内的金属制品缺乏与否；区分金属与非金属零件；产品有无标牌检测；起重机危险区报警；安全扶梯自动启停。

（7）计量控制

产品或零件的自动计量；检测计量器、仪表的指针范围而控制数或流量；检测浮标控制测面高度，流量；检测不锈钢桶中的铁浮标；仪表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。

（8）识别对象

根据载体上的码识别是与非。

（9）信息传送

ASI（总线）连接设备上各个位置上的传感器在生产线（50-100米）中的数据往返传送等。

3、接近开关分类及结构

接近开关的作用是当某物体与接近开关接近并达到一定距离时，能发出信号。它不需要外力施加，是一种无触点式的主令电器。它的用途已远远超出行程开关所具备的行程控制及限位保护。 接近开关可用于高速计数、检测金属体的存在、测速、液位控制、检测零件尺寸以及用作无触点式按钮等。就目前应用较为广泛的接近开关按工作原理可以分为以下几种类型：

不管哪种，它们的工作原理都是接近物体后它里面的感应回路就产生一个电信号，它的放大电路放大这个信号后就输出（开关）电压，来启动连在上面的中间继电器动作。

高频振荡型：用以检测各种金属体

电容型：用以检测各种导电或不导电的液体或固体

光电型：用以检测所有不透光物质

超声波型：用以检测不透过超声波的物质

电磁感应型：用以检测导磁或不导磁金属

按其外型形状可分为园柱型、方型、沟型、穿孔（贯通）型和分离型。园柱型比方型安装方便，但其检测特性相同，沟型的检测部位是在槽内侧，用于检测通过槽内的物体，贯通型在我国很少生产，而日本则应用较为普遍，可用于小螺钉或滚珠之类的小零件和浮标组装成水位检测装置等。

接近开关按供电方式可分为；直流型和交流型，按输出型式又可分为直流两线制、直流三线制、直流四线制、交流两线制和交流三线制。

（1）两线制接近开关

两线制接近开关安装简单，接线方便；应用比较广泛，但却有残余电压和漏电流大的缺点。

（2）直流三线式

直流三线式接近开关的输出型有NPN和PNP两种，70年代日本产品绝大多数是NPN输出，西欧各国NPN、PNP两种输出型都有。PNP输出接近开关一般应用在PLC或计算机作为控制指令较多，NPN输出接近开关用于控制直流继电器较多，在实际应用中要根据控制电路的特性进行选择其输出形式。

4、接近开关的选型和检测

（1）接近开关的选型

对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：

A、当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近开关，该类型接近开关对铁镍、A3钢类检测体检测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。

B、当检测体为非金属材料时，如；木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。

C、金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。

D、对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。

（2）接近开关技术指标检测

A、动作距离测定；当动作片由正面靠近接近开关的感应面时，使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离，测得的数据应在产品的参数范围内。

B、释放距离的测定；当动作片由正面离开接近开关的感应面，开关由动作转为释放时，测定动作片离开感应面的最大距离。 C、回差H的测定；最大动作距离和释放距离之差的绝对值。

D、动作频率测定；用调速电机带动胶木圆盘，在圆盘上固定若干钢片，调整开关感应面和动作片间的距离，约为开关动作距离的80%左右，转动圆盘，依次使动作片靠近接近开关，在圆盘主轴上装有测速装置，开关输出信号经整形，接至数字频率计。此时启动电机，逐步提高转速，在转速与动作片的乘积与频率计数相等的条件下，可由频率计直接读出开关的动作频率。

E、重复精度测定；将动作片固定在量具上，由开关动作距离的120%以外，从开关感应面正面靠近开关的动作区，运动速度控制在0.1mm/s上。当开关动作时，读出量具上的读数，然后退出动作区，使开关断开。如此重复10次，最后计算10次测量值的最大值和最小值与10次平均值之差，差值大者为重复精度误差。

三）位置控制原理

1、电路原理图

3、停止控制

中途如需停机时，按下SB1，控制线路断电，接触器释放，电动机停转。

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