4. 温湿度控制器与执行器：PID控制器原理、电动调节阀、加湿器、除湿机、电加热器的控制逻辑

本章聚焦于HVAC系统中温湿度控制的核心闭环：控制器（PID）与执行器（调节阀、加湿器、除湿机、电加热器）之间的信号传递与控制逻辑。理解PID参数整定与执行器非线性补偿，是保障温湿度精度（±0.5°C / ±2%RH）的关键。

4.1 PID控制器原理与参数整定

PID控制器根据设定值（SP）与过程值（PV）的偏差（e = SP - PV），计算输出值（MV）。

4.2 电动调节阀的控制逻辑

电动调节阀是冷/热水流量控制的核心执行器。控制器输出模拟信号（0~10V 或 4~20mA）对应阀门开度 0%~100%。

• 正作用/反作用： 温度升高需增大冷水量 → 阀开度增大（正作用）；温度升高需减小热水量 → 阀开度减小（反作用）。
• 阀门特性补偿： 等百分比特性阀需在控制器中设置“流量特性曲线”或通过 DDC 线性化处理。
• 死区与行程时间： 设置 1%~2% 死区避免阀门频繁动作；全行程时间（如 60s/90s）需与 PID 积分时间匹配。

4.3 加湿器与除湿机的控制逻辑

湿度控制通常采用分程控制（Split-Range）策略：同一 PID 输出信号被分割为两段，分别驱动加湿器和除湿机。

4.4 电加热器的控制逻辑

电加热器控制分为模拟量连续调节和开关量（SSR/PWM）调节两种方式。

• 模拟量控制（0~10V / 4~20mA）： 适用于大功率 SCR 调功器，PID 输出直接对应加热功率 0%~100%。需注意最小功率限制（通常 10%~20%），避免低功率时加热管散热不良。
• PWM 控制（开关量）： 适用于固态继电器（SSR），PID 输出转换为周期（如 2s）内的占空比。例如输出 30% → 0.6s 通 / 1.4s 断。
• 安全联锁： 必须与风机状态联锁：风机未启动时强制关闭加热器；设置高温保护开关（手动复位）。

IF Fan_Status = OFF THEN
    Heater_Output := 0.0
ELSE
    PID_Output := PID_Calc(SP_Temp, PV_Temp)
    Heater_Output := LIMIT(PID_Output, 0.0, 1.0)
    // 模拟量输出
    AO_Heater := Heater_Output * 10.0  // 0~10V
    // 或 PWM 输出
    PWM_DutyCycle := Heater_Output * 100.0
    PWM_Period := 2.0  // 秒
END_IF

4.5 执行器协同控制策略总结