統合センサー: 600 度閉ループ制御における直接フィードバックの重要な役割-

安定した 600 度の設定値を取得して維持するには、力任せに加熱するのではなく、正確な制御が必要です。高-電力-カートリッジ ヒーターの状態を把握するために遠く離れたセンサーを使用することは、遅延、不正確さ、リスクを引き起こすため、悪い考えです。温度センサーをヒーター本体に直接追加すると、システムは開ループ近似から、正確で応答性が高く安全な閉ループ制御システムに変わります。-これは 600 度アプリケーションの追加機能ではありません。これは、プロセスの安定性、製品の品質、機器の安全性を維持するための基本的な必要性です。

リモートセンサーを設置する際の問題点
600 度では、ツーリング マスに取り付けられたセンサーは、たとえヒーター ボアの近くであっても、特定の問題を抱えています。-

熱ラグ: センサーはツールの温度を測定しますが、フィッティングの熱抵抗とツールの熱質量により、ヒーター シースの温度よりも低くなります。この遅れにより、コントローラーの反応が遅くなり、加熱中に温度が高くなりすぎ、熱負荷後に通常に戻るまでに時間がかかります。-

インターフェースの問題による不正確さ: ヒーターとボアの間の嵌合に何らかの問題 (エアギャップや汚れなど) があると、熱抵抗が変化し、予測が難しくなります。センサーの読み取り値は、ヒーターの実際の状態を知る良い方法ではなくなりました。ヒーターのシースが実際には 750 度で壊れている場合でも、センサーは 600 度を示すことがあります。

ヒーター保護なし: リモート センサーは重大な故障モードを検出できません。ヒーターは劣化した状態で動作しており (たとえば、適切に適合していないため)、ツールの質量が設定値に近いままであるにもかかわらず、内部が危険なほど過熱しています。

統合センサー: 安全性と精度への直接の道
製造中に、統合センサー（通常は鉱物絶縁（MI）金属シース熱電対-）がヒーター本体の中に組み込まれます。-次に、測定接点を特定の場所に置きます。

主な目的：ヒーターの保護（リミット制御）

これが最も重要な仕事です。埋め込まれたセンサーにより、最も危険な箇所のシース温度を素早く直接読み取ることができます。別個の安全リミット コントローラーに接続されます。

この制限は、最高動作設定値 (たとえば、625 ～ 650 ℃) よりも 20 ～ 50 ℃高くなります。このセンサーは、制御の故障、冷却の喪失、または不適切な熱接触によりヒーターが過熱し始めると、リミット コントローラーをトリップさせます。これにより、主電源が配線で切断され、ヒーターの損傷や火災の発生が防止されます。これは変更できない安全機能です。

二次的な機能: プロセス制御の向上

プライマリ プロセス制御ループは、同じ統合センサーを使用することも、デュアル センサー ヒーター内の 2 番目のセンサーを使用することもできます。{0}}これにより、ヒーターが発する熱量に関する情報がコントローラーにできるだけ早く提供され、PID チューニングがより厳密になり、温度がより安定します (±1 ～ 2 度)。

カスケード制御などの高度なテクニックを使用できます。この場合、内蔵センサー (高速内部ループ) がヒーター出力を制御して、シース温度を所定の温度に保ちます。外側のループは低速でリモート センサーを使用し、設定値を調整して正確なプロセス マス温度を維持します。

600 度のセンサーのセットアップと使用
タイプ: タイプ K 熱電対は、約 1100 度までの温度を処理できるシステムで使用するための標準です。 N 型熱電対は、安定性が高く酸化に強いため、摂氏 600 度を超える温度での長期にわたる重要な用途に適しています。- RTD は低温にしか対応できず、サイズも大きいため、通常は適切な選択ではありません。

構造: センサーは鉱物絶縁（MgO）され、金属-で覆われている必要があります（通常はインコネル 600）。最良の熱接触を得るには、シースをヒーターの一次シースに溶接する必要があります。最も迅速な応答を得るには、接合部をシースに接地する必要があります。ただし、電気ノイズが多い場所では、グランド ループを停止するために非接地接合が必要になる場合があります。

配置: 先端はそれらを配置する一般的な場所です (迅速な応答とホット ランナーのノズル/ゲートの保護のため)。中央はそれらを配置するのに適した場所です (平均的な読み取りの場合)。決定はアプリケーションの熱プロファイルに基づいて行われます。

システムの実装: 最高のパフォーマンスを得るために 2 つのセンサーを使用する
最強の 600 度システムは、2 つのセンサーを使用して動作します。

統合センサー 1 (リミット TC): これは、単独で動作する安全リミット コントローラーです。設定温度: 625 ～ 650 ℃。機能: 壊滅的な過熱に対する保護。-

メイン PID コントローラーは、Integrated Sensor 2 (Control TC) または Remote Process Sensor のいずれかを使用します。

プロセスを均一にすることが本当に重要な場合は、ツール本体内のリモート センサーを使用してプロセスを調整し、統合センサーを単に上限値の保護のために使用します。{0}}

応答時間とヒーター保護が最も重要な場合: 内蔵センサーを主な PID 制御に使用します。ただし、このセンサーはシース温度のみを制御し、バルク ツールの温度は制御しないことに注意してください。

結論: 愚かな部品からスマートな熱部品へ

内蔵センサーにより、600 度カートリッジ ヒーターが使い捨てアイテムからインテリジェントな自己保護型熱コンポーネントに変わります。-以下に必要な情報が得られます。

安全性: 制御不能になる過熱に対する完全な保護。

精度: より緊密な制御ループを実現し、プロセス内の問題により迅速に対応できます。

診断: ヒーターがどの程度うまく機能しているかを監視し、状況が悪くなったときに知らせることができます (たとえば、ヒーターの温度が設定値を維持するために上昇した場合、それはエアギャップが形成されていることを意味します)。

センサーを内蔵せず、個別の安全制限を設けずにヒーターを摂氏 600 度に指定するのは非常に危険です。-追加コストは、廃棄物、工具の破壊、熱暴走災害を 1 件でも止めることに比べれば、微々たるものです。高温で信頼性の高い動作を実現するには、閉ループ制御を熱源から開始する必要があります。-これは、ヒーターが認識しているものをセンサーが観察できなければならないことを意味します。