对温度表上、下限输出接点的另一扩展性应用
——改“温度点”控制为“温度段”控制
用户到五金机电门市买一块温度表，用于生产车间下料罐的自动温度控制。用户提出的控制要求是：当下料罐温度低至25ºC时，启动锅炉风机进行升温；当下料罐温度升到32ºC时，停掉风机。不要求温度被精确控制在一个点上，而大致保持于25ºC--32ºC之间就可以了，这样风机也不需要频繁起动和长时间地运转，节电效果也会非常得好。据说寻了好几家机电门市，都找不到适用的温控表，若在这儿能够解决的话，则价钱稍贵点也没有关系，并且一下就能采购五、六台。
经营五金机电门市的是父子俩，爸爸是老电工，儿子是机电工程系的学生，学习成绩是名列前茅的。爷儿俩一听来了精神，决定要做成这笔买卖。店里温控表的现货，大致都是有如下功能的，看下面接线图：
图一：温控表接线与三组触点输出状态图
从接线图看，温控表有三组输出控制触点。其中KA0为控制温输出，如果利用其常闭点做控制输出的话，则触点的闭合与开断的动作区域在温度设置点附近，如设置点为25ºC，则测量温度上升为25ºC时，常闭触点断开，当测量温度下降为23ºC时，触点闭合。这种控制方式属于“点”控制，继电器的动作是跟踪一个温度设置点的，虽然为避免在一个点上频繁切换，中间往往有一个温度回差值，如23ºC--25ºC中间的2ºC，有的机型此回差是固定的，有的则是可调的，但温差调整范围也不是太大。显然，KA0的控制输出接点，无法满足用户提出的控制要求。
再看KA1的输出接点，为温度下限控制输出。也是据一个“温度点”来输出的，当测量温度达到预设的下限值时，KA1动作，只要在温度下限值以内，KA1维持输出，只有当测量温度高过下限设置点时，KA1失电，触点释放。单靠KA1的控制触点，也无法实现控制要求。KA2的输出接点，为上限设置点，其控制原理与KA1相同，也可看作是一个“点”控制，不能独立完成控制任务。
儿子灵机一动：可不可以将下限、上限两个控制输出结合起来，达到用户提出的控制要求呢？
爸爸赞许的点了下头：好，我也是这么想的，我们分析一下试试看。
看下面的KA1、KA2输出结合的控制状态图和用户控制要求图：
图二：上、下限控制状态与用户要求控制特性图
儿子说：利用KA1、KA2两只继电器的常闭点串联，在两继电器未动作的区域内，控制风机得电运行，即图中a、b段风机得电运行，不是达到要求了吗？
爸爸说：好像不行。在c、d段风机也是得电的，风机在大部分时间内都是得电运行的，只有上、下限之外，风机才停，将两触点直接利用，还是不行。而用户的要求如图二的右图，只有右图中的粗线段（a、b/1a、1b），才是风机运行的时候。检测温度到达下限点时，风机运行，到温度上限点时，风机停止；然后温度回落，再度到达下限点时，风机才又重新运行。风机不是运行于一个“点”上，而是只在a、b“段”上运行，达到很好的节电效果。
儿子说：我未注意到左图中的c、d段啊，确实不行。但可以利用上、下限的触点输出，外加控制电路来实现。这个外加电路应该不难搞才对。
爸爸想试一下儿子的水平究竟怎样，说：这样吧，咱们两个都搞一个外控电路，看谁的电路精简和合理，就采用谁的电路，好不好？
儿子知道这是爸爸想试探自己的本领如何，对自己也算是一个小挑战，想着自己较复杂的机电控制线路都搞过一些，这个小电路应该不在话下。就爽快地答应了。
想着是很简单的事，做实际做起来，这个小功能却不那么容易实现。外加两个继电器似乎完成不了，用三个继电器，电路又太繁琐。按爸爸的思路是，用两只外加继电器应该能够实现的。各采用KA1、KA2中的一个触点来用，好象也不能完成任务。
儿子用了半天的时间，画了几个图，对电路作了最优化和精简的处理，又通过接线试验，终于搞成功了，但若从控制原理上分析有点拐弯。爸爸开始是皱着眉头思索，突然抓起笔来，三下五除二，将接线图画了出来，也未接线试验，就宣布电路肯定好用。
父子俩搞的控制线路图如下：
图中KA1、KA2为温控表内部的上、下限信号输出继电器，KA3、KA4为外接继电器，KA3提供控制信号输出。儿子设计的控制线路采用了上限继电器的常开、常闭触点，下限继电器的常闭触点及KA4的两组触点。控制过程如下：设备上电后，由KA2的常闭触点、KA4的常闭触点电路，提供KA3线圈的电源，KA3得电，风机运行，下料罐开始升温；温度到达上限时，KA2常闭点开断，常开点接通，KA3失电，同时KA4得电自保，风机停机，下料罐开始降温；因KA4的自保作用，当温度降至上限点以下，KA4则经KA1常闭点与本身自保触点维持得电状态，KA3则维持于失电状态，下料罐温度继续下降，直至到温度下限点时，KA1下限继电器动作，KA4自保回路断开，KA4失电，KA3重又得电，风机运行。
爸爸设计的控制线路则似乎更简单一些，线路在原理上一目了然，更便于控制过程的分析：下料罐温度到达下限时，KA3得电，并形成经KA4常闭点、KA3常开点的自保（自锁）回路，风机运行；温度到达上限时，上限继电器KA2常开点接通，KA4得电，在断开KA3自锁回路的同时，经KA3常闭点、KA3常开点形成本身的自锁回路。KA4维持得电状态，KA3维持失电状态，风机停止；当降温又至温度下限继电器KA1动作时，KA3动作，在断开KA4自锁回路的同时，形成KA3自身的自锁回路，风机又开始运行。
控制要求的重点在于满足两个条件：
1、KA3、KA4一旦得电使能自保（自锁）；
2、两只继电器，甲继电器得电自保的同时，必定要断开乙继电器的自保回路，使其失电。反之，也是如此。
这种控制法，不是常规的温度点控制，而是温度段控制。也算是一种特殊应用了。
儿子和爸爸的电路都能完成这个任务，所用触点数量也一样多，但爸爸的电路更容易理解，也更为经典。儿子的电路也能较好地完成任务，也算是难得了。
爸爸说：我是想到了这两个条件，据此条件，电脑子里形成了这个电路，电路的逻辑关系未清晰之前，也是白费力气啊。
儿子虽然搞出了电路，但相较之下，似乎仍是爸爸技高一筹，电路走线与原理分析，爸爸的电路要“顺一些”，自己的电路有点拐弯呀。自己搞电路，要更善于从逻辑关系的分析上，走“顺”一点的路啊，使电路更为优化和合理。
风机控制接线图如下：
旷野之雪
2009年8月25日
