jumo温度控制器701513/8-0000-25/000工作原理

jumo温度控制器701513/8-0000-25/000工作原理

JUMO型号列举参考
902150/40-397-1003-1-6-60-11-2500/317, 00055715
902150/10-724-1003-1-6-50-11-2500/000 30056168
902150/10-724-1005-1-6-50-11-2500/000 30056169
902150/10-378-1003-1-5-150-11-2500/000 30056170
902150/10-378-1003-1-6-50-11-2500/000 30056171
902150/10-378-1003-2-6-50-11-2500/000 30056172
902150/10-378-1003-1-6-100-11-2500/000 30056173
902150/10-378-1001-1-6-50-11-2500/000 30056174
902150/10-378-1001-1-6-50-11-5000/000 30056175
902150/10-378-1001-2-6-200-11-2500/000 30056176
902150/10-378-2003-1-6-50-11-2500/000 30056178
902150/10-386-1001-1-6-50-11-2500/000 30056180
902150/10-388-1003-1-6-50-11-2500/317, 30048624
902150/10-388-1001-1-6-50-11-2500/315,317, 30056183
902150/10-402-1003-1-6-50-11-2500/317, 30056184
902150/10-386-1006-2-6-100-56-2500/315,317, 00514417
902150/10-386-1006-2-6-200-56-2500/315,317, 00514440

型号代码    701513/8-0000-25/000
订货号    00694786
外形尺寸（宽×高×深）    96×48×65 mm
供电电源    AC/DC 20~30 V，48~63 Hz
防护等级    正面IP65，背面IP20
工作温度    -10 ~ +55 °C
型号代码 701513/8-0000-25/000 的解析如下：
代码段    含义
701513    基本型号：diraVIEW 108（横式96×48mm）
/8    标准版本（默认设置）
-0000    无附加选项模块
-25    供电电源：AC/DC 20~30V
/000    无特殊认证

二、硬件架构与信号流
2.1 整体工作原理框图
该设备的核心工作原理可概括为：通用信号输入 → 微处理器处理 → 显示/输出控制。其功能结构如下图所示：

text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                        JUMO 701513 功能架构                          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                      │
│  ┌──────────────┐                                                    │
│  │ 通用模拟输入  │──→┐                                                │
│  │ (万能输入)    │  │                                                │
│  └──────────────┘  │    ┌──────────────┐      ┌──────────────┐      │
│                     ├───→│   信号选择器  │───→│  微处理器(MPU)│───→│ LCD显示     │
│  ┌──────────────┐  │    │  (Selectors) │      │   PID/逻辑   │      └──────────────┘
│  │ 数字输入(DI) │──→┘    └──────────────┘      │   控制运算    │
│  └──────────────┘                               └───────┬──────┘      ┌──────────────┐
│                                                          ├───────────→│ 继电器输出1  │
│  ┌──────────────┐                                        │            └──────────────┘
│  │ 数字I/O(DIO) │──→(双向)                              ├───────────→│ 继电器输出2  │
│  └──────────────┘                                        │            └──────────────┘
│                                                          │
│  ┌──────────────┐                                        │            ┌──────────────┐
│  │   USB接口    │←──(配置/供电)─────────────────────────┘            │ 数字输出逻辑 │
│  │ (Setup接口)  │                                                     └──────────────┘
│  └──────────────┘
│                                                                      │
│  ┌──────────────┐                                                    │
│  │  供电电源    │──→ 为所有内部电路供电                              │
│  │ 20-30V AC/DC │                                                    │
│  └──────────────┘                                                    │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
2.2 输入通道配置
701513 标配以下输入/输出通道：
通道类型    数量    说明
通用模拟输入    1路    可连接热电阻(Pt100)、热电偶、电流(0/4~20mA)、电压(0~10V)等
数字输入(DI)    1路    用于无源触点信号，实现外部控制功能
数字I/O(DIO)    1路    可配置为输入或输出
继电器输出    2路    常开触点，用于开关控制或报警
2.3 信号分配机制（关键技术特性）
该设备的一个核心技术特点是采用 信号选择器（Selectors） 机制进行信号分配：
模拟输入信号和数字输入信号首先进入内部的模拟选择器和数字选择器，用户可灵活地将这些信号分配给后续功能模块（如限值监控、PID运算、模拟输出等）。这种架构使得同一硬件平台能够适应不同的应用需求，无需修改硬件配置。
这意味着用户无需改变接线，仅通过软件配置即可决定：
哪个输入信号用于温度显
哪个信号用于触发继电器动作
如何组合多个数字信号形成控制逻辑
三、核心工作原理详解
3.1 温度测量原理
701513 通过通用模拟输入通道接收来自温度传感器的电信号，其测量原理取决于所连接的传感器类型：

（1）热电阻（RTD）测量——以Pt100为例

当连接Pt100热电阻时，仪表内部提供一个恒定的激励电流（通常为0.2~0.5mA，以避免自热效应）。该电流流过Pt100传感器，在传感器两端产生一个与电阻值成正比的电压降。Pt100的电阻值随温度呈近似线性变化：

0°C时：100Ω

100°C时：138.51Ω

温度变化率：约0.385Ω/°C

仪表内部的模数转换器（ADC）测量该电压，并通过内部存储的Pt100标准分度表（符合DIN EN 60751标准）将其转换为温度值。

（2）热电偶测量

热电偶基于塞贝克效应工作：两种不同金属的连接点（热端）与自由端（冷端）之间存在温差时，会产生热电动势。701513 内置冷端补偿电路，自动测量仪表接线端子处的环境温度，并据此对热电偶信号进行补偿，从而准确计算出热端温度。

（3）标准模拟信号测量

当连接变送器时（如4~20mA两线制变送器），仪表可通过一个精密取样电阻将电流转换为电压，再经ADC转换为数字量。用户可以在配置软件中设置量程对应关系（如4mA对应0°C，20mA对应200°C）。

3.2 信号处理与控制逻辑
（1）微处理器核心运算

ADC转换后的数字温度值送入微处理器。该设备采用微处理器控制架构，所有控制逻辑通过固件实现。微处理器执行以下任务：

数字滤波（抑制工业现场的电气噪声干扰）

线性化校正（针对不同传感器的非线性特性）

比较/运算（与设定值比较，执行PID或开关控制逻辑）

更新LCD显示

（2）限值监控（Limit Value Monitoring）

该仪表配备 4 路独立的限值监控功能，每路均可配置以下参数：

监控源：从信号选择器中选择任意一路模拟信号

限值类型：绝对值或相对值（跟随另一信号变化）

报警功能：8种可配置的报警行为

特殊功能：启动延时、关闭延时、上电抑制、报警锁定、自动复位等

当被测温度超过设定的限值时，微处理器会驱动相应的继电器输出动作，实现温度保护或控制。

（3）定时器功能（Timer）

设备内置定时器功能，可通过数字信号启动。定时器运行时输出可逆的控制信号，适用于时序控制场景。

（4）数学与逻辑功能（可选模块）

通过选购 数学与逻辑模块（代码214），用户可自定义运算公式，对输入信号进行加、减、乘、除、比较、逻辑组合等处理，实现复杂的控制策略。

3.3 输出执行
微处理器根据控制逻辑的结果，通过以下方式执行输出：

输出类型    作用    典型应用
继电器输出（常开触点）    开关控制    加热器通断、冷却阀控制、超温报警
数字逻辑输出（0/14V）    电平信号    驱动固态继电器(SSR)、状态指示
模拟输出（可选）    连续信号    0/4~20mA或0~10V，用于变频驱动或记录
四、完整工作流程
4.1 闭环温度控制示例
假设某工业烘箱需要将温度控制在200°C，使用Pt100传感器和701513温控器，系统工作流程如下：

text
1. 【测量】Pt100传感器感知烘箱当前温度（如180°C）
        ↓
2. 【信号调理】仪表内部提供激励电流，测量Pt100两端电压
        ↓
3. 【转换】ADC将模拟电压转换为数字量，微处理器查表得温度值：180°C
        ↓
4. 【显示】LCD显示当前温度180°C
        ↓
5. 【比较】微处理器将实测值(180°C)与设定值(200°C)比较 → 偏差= -20°C（需加热）
        ↓
6. 【控制运算】执行PID算法或ON/OFF控制，计算输出值
        ↓
7. 【输出执行】驱动继电器吸合，接通加热器电源
        ↓
8. 【重复】循环测量，直至温度稳定在200°C附近
4.2 PID控制与惯性补偿
传统的开关式（ON/OFF）温度控制器存在固有缺陷：当被加热器件达到设定温度时，加热元件（如发热棒）内部温度可能已远高于设定值，导致温度过冲；反之，当停止加热后，热量传递需要时间，又会导致温度下冲。这种惯性误差通常可达±几摄氏度。

701513 通过PID模糊控制技术解决这一问题：

PID控制器通过组合比例(P)、积分(I)、微分(D)三个参数来调节输出：

P（比例）：根据当前偏差大小成比例输出，偏差越大加热越强

I（积分）：累计历史偏差，消除稳态误差

D（微分）：预测偏差变化趋势，提前抑制过冲

这种算法使设备能够在接近设定温度时提前减小加热功率，避免温度过冲，从而实现更精确的温度控制（精度可达±0.2%FS）。

五、配置与调试
5.1 PC软件配置
701513 可通过 USB 接口连接 PC，使用专用的 Setup 程序进行配置：

USB供电功能：配置时无需外接电源，USB接口即可为设备供电

参数设置：输入信号类型、量程、限值、输出逻辑等

ST代码编程（可选）：用户可使用结构化文本（ST）编写自定义应用程序

5.2 面板操作
设备正面配备 4 键薄膜键盘和 双排LCD显示屏（2个18段LCD + 像素矩阵LCD），支持：

实时温度显示

参数浏览与修改

手动控制模式

最小值/最大值查询

六、典型应用场景
行业    应用    工作原理适配
塑料/橡胶机械    料筒温度控制    热电偶输入 + PID + 继电器输出驱动加热圈
食品加工    烘箱/灭菌柜温度监控    Pt100输入 + 限值报警 + 数据记录
HVAC    空调系统水温控制    4~20mA变送器输入 + 模拟输出控制阀门
化工/制药    反应釜温度监测    防爆型传感器 + 限值保护 + RS485通讯
电力    变压器/开关柜温度预警    多路限值监控 + 不同报警等级输出
七、总结
JUMO 701513/8-0000-25/000 是一款基于微处理器架构的数字式温度指示与控制设备。其工作原理可概括为：

信号采集：通过通用模拟输入接口接收来自Pt100、热电偶或变送器的温度信号

模数转换：ADC将模拟信号转换为数字量

核心处理：微处理器执行数字滤波、线性化、PID运算或限值比较逻辑

人机交互：通过LCD显示温度值和工作状态

输出执行：根据控制逻辑驱动继电器或逻辑输出，实现对加热/冷却设备的控制

jumo温度控制器701513/8-0000-25/000工作原理