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Watlow Series L 温度限制控制器
时间: 2025-11-12浏览次数：
Watlow Series L 温度限制控制器
Watlow Series L 温度限制控制器
产品系列与核心定位
1. 产品系列划分与适用场景
Watlow Series L 系列分为 LF、LV、LS 三个子系列，均为工业级温度限制控制器，核心功能是作为主控制系统的冗余安全设备，独立监测温度并触发保护动作，防止热失控导致设备损坏、产品报废或人员伤亡，适配场景差异如下：
系列 核心特征 操作界面 设定点类型 适用场景
LF 系列 无操作界面，成本较低 无显示屏、无操作键 固定设定点（订货时自定义，现场不可修改） 无需现场调整设定点的场景，如标准化生产线、封闭设备的固定温度防护（如塑料挤出机加热段保护）
LV 系列 带操作界面，支持现场调整 4 位 7 段 LED 显示屏（显示设定点）、°F/°C 指示灯、ALARM 指示灯、旋转编码器 / 按键 可调设定点（支持现场修改，带 “按压设定” 防误操作） 需要频繁调整设定点的场景，如食品加工设备（烘焙炉、杀菌机）、实验室小型设备
LS 系列 安全级设计，冗余保护 仅 LED 状态指示灯（无设定点显示） 固定设定点（订货时自定义，现场不可修改） 高安全需求场景，如可能引发火灾的加热设备（工业烘箱、涂装生产线）、医疗设备辅助加热保护
2. 核心价值与差异化优势
独立安全防护：与主控制器完全独立，自带传感器、电源回路和输出执行器，即使主控制器故障（如传感器失效、输出粘连），仍能可靠触发保护，避免 “单点故障” 风险。
多安装方式适配：支持 1/8 DIN 面板安装、DIN 导轨安装、开放式电路板安装、灌封模块安装，覆盖从标准化机柜到定制化设备的多种安装需求。
权威认证齐全：全系列通过 UL 873（温度调节器）、CSA C22.2#24（温度控制）、FM Class 3545（温度限制开关）认证；LS 系列额外符合 UL/EN 60730-1/2-9（家用及类似设备自动控制），适用于食品服务、医疗辅助等严苛场景。
传感器兼容性广：支持热电偶（E/J/K/T 型）和 RTD（100Ω 铂电阻），适配不同温度范围和精度需求，如高温工业炉用 K 型热电偶（-270~1370°C）、低温冷藏设备用 T 型热电偶（-270~400°C）。
产品基础规格
1. 物理与安装规格
（1）安装方式与尺寸
安装类型 尺寸（宽 × 高 × 深） 安装要求 防护等级
1/8 DIN 面板安装 72.4mm×72.4mm×51.7mm（面板后深度） 面板开孔 72.4mm×72.4mm，厚度 1.52-3.18mm，需使用配套安装支架锁紧 基础款 IP20；带按键款可选 NEMA 4X/IP65（防溅水、防尘）
DIN 导轨安装 78.1mm×112.3mm×90.7mm（含导轨深度 94.7mm） 适配 35mm×7.5mm 标准 DIN 导轨（DIN 50022），通过卡扣式结构固定 IP10（仅防固体异物）
开放式电路板安装 61.7mm×61.7mm×45.1mm 需钻孔 4 个 3.2mm 安装孔，使用 M2.5（#4）螺丝固定 无防护（需安装在封闭机柜内）
灌封模块安装 70.1mm×102.9mm×46.6mm 需钻孔 2 个 5mm 安装孔，使用 M3.5（#6）螺丝固定 IP65（防腐蚀、防溅水，适用于潮湿 / 粉尘环境）
（2）端子规格
端子类型：可选两种端子，订货时指定：
快速连接端子：6.3mm 间距，适配 AMP P/N 3-520406-2（端子 1/2/6-10）、AMP P/N 2-520405-2（端子 3-5），需用 AMP 58078-3 压接工具。
可拆卸螺丝端子：支持 12-30 AWG 导线，剥线长度 8mm，端子扭矩最大 0.8 Nm（7 in-lb），避免过紧损坏端子。
接线标识：背面贴有端子功能标签，明确标注电源（L1/L2）、传感器（TC+/TC-、RTD S1/S2/S3）、输出（COM/NO/NC）、复位（RESET）等端子定义。
2. 供电与环境适应性
（1）供电参数
系列 供电电压范围 频率 功耗 断电数据保存
LF/LV 24V AC（+10%/-15%）、120V AC（+10%/-15%）、230-240V AC（+10%/-15%） 50/60Hz±5% 最大 10VA 非易失性内存（参数不丢失）
LS 100-240V AC（+10%/-15%） 50/60Hz±5% 最大 10VA 非易失性内存
（2）环境参数
工作环境：温度 0-70°C（32-158°F），相对湿度 0-90% RH（无冷凝），避免冷凝水直接接触设备。
存储环境：温度 - 40-85°C（-40-185°F），相对湿度 0-95% RH（无冷凝）。
抗干扰能力：符合 EN 61326-1 标准，工业环境抗电磁干扰（EMI），传感器线缆建议使用屏蔽线（仅传感器端接地），远离高压动力线（间距≥10cm）。
3. 传感器与输入规格
（1）热电偶输入
热电偶类型 量程范围（示例） 精度 关键要求
E 型 -200-800°C（-328-1470°F） ±1% 量程 ±1°C（标准条件 25°C±3°C） 需区分正负极（红色为负极），延长需用同类型补偿导线，避免铜导线导致误差
J 型 0-750°C（32-1382°F）；LS 系列：-18-406°C（0-763°F） ±1% 量程 ±1°C 适用于中低温场景，成本较低，抗氧化性好
K 型 -270-1370°C（-328-2282°F）；LS 系列：-18-537°C（0-999°F） ±1% 量程 ±1°C 适用于高温场景，稳定性好，广泛用于工业炉、窑炉
T 型 -200-350°C（-328-662°F） ±2.4% 量程（-200-0°C）、±1% 量程（0-350°C） 适用于低温场景（如冷藏设备），抗湿度腐蚀
输入阻抗：>10MΩ，避免外部电路分流导致误差；冷端补偿：内置电子冷端补偿，精度 ±0.1°C，无需额外补偿导线。
（2）RTD 输入（仅 LF/LV 支持）
类型：100Ω 铂电阻，符合 DIN 0.00385 温度系数曲线。
量程：-200-800°C（-328-1472°F）。
接线方式：
3 线制：S1（信号 +）、S2（信号 -）、S3（补偿），自动补偿导线电阻。
2 线制：需短接 S2 和 S3 端子，导线电阻每增加 1Ω，测量误差增加 2.6°C（4.7°F），建议导线长度≤10 米。
激励电流：125µA（标称），避免过大电流导致 RTD 自热误差。
4. 输出与保护规格
（1）输出类型与参数
系列 输出类型 额定参数 适用负载 寿命
LF/LV Form C 机械继电器（单刀双掷） 8A/240V AC（阻性负载）、250VA（感性负载，120/240V AC）、30V DC（最大） 接触器线圈、电磁阀、报警灯等，感性负载需并联 RC 抑制器（Watlow P/N 08040147-0000） 10 万次循环（额定电流下）
LS Form A 机械继电器（单刀单掷） 8A/240V AC（阻性负载）、120VA（感性负载，120/240V AC） 仅用于切断高危负载（如加热管电源），无需 RC 抑制器 6000 次循环（额定电流下）
输出逻辑：正常状态下，LF/LV 的 NO（常开）触点闭合、NC（常闭）触点断开；触发限制条件后，输出闭锁，NO 触点断开、NC 触点闭合（切断负载电源或触发报警）。
（2）保护功能
温度限制：
高温限制（全系列）：温度超过设定点时触发保护。
低温限制（仅 LF/LV）：温度低于设定点时触发保护（如冷藏设备防冻结）。
传感器故障保护：
传感器开路：触发输出闭锁，显示故障代码 [Er;In]（仅 LV 有显示）。
传感器短路：热电偶短路时显示 ambient 温度，RTD 短路时显示低量程值，均触发保护。
LS 系列额外保护：
双传感器偏差监测：两传感器温差 > 20°C 时触发保护，防止单传感器失效。
环境超温保护：控制器内部温度 > 85°C 时触发保护，避免自身故障。
复位方式：
LF/LV：支持面板 RESET 键复位或外部瞬时常开开关复位（端子 9），复位需温度降至 “设定点 - 滞环” 以下。
LS：仅支持断电复位（需断开电源≥3 秒），防止误操作解除保护，符合安全级设计。
核心功能与操作指南
1. 核心功能特性
（1）独立安全逻辑
与主控制器无电气关联，独立供电、独立采样、独立输出，即使主控制器失控（如输出粘连），仍能通过自身传感器监测温度并切断负载，避免 “共因故障”。
设定点锁定：LF/LS 设定点不可现场修改，LV 需按压 SET 键才能调整，防止非授权人员误操作。
（2）操作界面功能（仅 LV 系列）
LV 系列提供两种操作界面版本，适配不同操作习惯：
旋转编码器版本（Figure 12）：
显示屏：4 位 LED 显示设定点，°F/°C 指示灯显示当前单位，ALARM 指示灯亮表示触发保护。
操作：按压 SET/RESET 键并旋转编码器调整设定点，编码器停止 3 秒后自动保存；触发保护后，按压 RESET 键复位（需温度达标）。
按键版本（Figure 13）：
按键：UP（增加）、DOWN（减少）、SET/RESET（确认 / 复位），按压 SET 键 3 秒进入调整模式，UP/DOWN 键修改设定点，3 秒无操作保存。
高级功能：长按 UP+DOWN 键 5 秒进入校准偏移（-30~30°C）；长按 10 秒切换 °F/°C 单位，切换后设定点、测量值自动换算。
（3）故障诊断与状态指示
系列 故障代码 / 指示灯 含义 解决方法
LV [Er;In] 传感器输入故障（开路 / 短路） 检查传感器接线，更换传感器
LS 两 LED 交替闪烁 双传感器温差 > 20°C 或极性接反 核对传感器极性，调整安装位置，确保温差≤20°C
LS Limit LED 闪烁、Range LED 亮 温度未降至复位阈值 等待温度降至 “设定点 - 滞环” 以下，或断电复位
全系列 ALARM LED 常亮 触发温度限制保护 排查超温原因（如加热管粘连），复位前确保温度安全
2. 关键配置要点
（1）设定点配置
LF 系列：设定点通过订货型号指定，如 “LFC4JW0120AAAAA” 中 “0120” 表示设定点 120°F，需确保设定点在传感器量程内（如 J 型热电偶 0-750°C）。
LV 系列：现场调整，步骤如下：
按压 SET 键 3 秒，显示屏闪烁进入调整模式。
旋转编码器（或按 UP/DOWN 键）修改设定点，范围需在 “低限设定点 - 高限设定点” 内（订货时自定义）。
停止操作 3 秒，显示屏停止闪烁，保存设定点。
LS 系列：设定点和滞环均通过订货型号指定，如 “LSF4HW0900220AA” 中 “0900” 表示设定点 900°F、“220” 表示滞环 20°F，现场不可修改。
（2）温度单位配置
LF/LS：通过订货型号指定单位（如 J 型热电偶 “J” 为 °C、“H” 为 °F），现场不可切换。
LV：按键版本支持单位切换，步骤：
长按 UP+DOWN 键 10 秒，显示屏显示 “F``C”。
按 UP 键切换至 °F，按 DOWN 键切换至 °C。
3 秒无操作，单位生效，设定点、测量值自动换算（如 100°C→212°F）。
（3）外部复位配置（仅 LF/LV）
接线：将外部瞬时常开开关（如按钮）连接至端子 9（RESET）和公共端（COM）。
功能：触发保护后，按下外部开关（或面板 RESET 键），若温度已降至复位阈值，输出复位；若温度未达标，复位无效，避免危险解除。
安装与接线规范
1. 安装流程（以面板安装和导轨安装为例）
（1）1/8 DIN 面板安装（LV 系列，IP65 防护）
开孔准备：按 72.4mm×72.4mm 尺寸在面板上开孔，边缘需光滑无毛刺，面板厚度 1.52-3.18mm。
密封垫检查：确认控制器正面的橡胶密封垫无扭曲，贴合在外壳凹槽内，确保 IP65 防护效果。
嵌入控制器：将控制器从面板正面嵌入，密封垫需完全覆盖开孔边缘，无偏移。
固定支架：从面板背面套上安装支架，确保支架卡扣与控制器外壳凸脊对齐，按压支架至紧贴面板，用拇指锁定卡扣（两侧卡扣需同时锁定，避免受力不均导致密封失效）。
检查安装：轻轻晃动控制器，无松动；面板正面无凸起 / 凹陷，密封垫无挤压变形。
（2）DIN 导轨安装（LF 系列）
导轨准备：确认 DIN 导轨符合 DIN 50022 标准（35mm×7.5mm），安装在机柜内平整表面，远离热源（如变频器、接触器）。
卡扣安装：将控制器上部挂钩卡入导轨上沿，按压控制器下部，直到下部卡扣 “咔嗒” 锁定在导轨下沿（若无法锁定，检查导轨是否弯曲，调整后重试）。
拆卸方法：按压控制器上部释放键，同时向前拉动下部，使卡扣脱离导轨，取出控制器（拆卸前需断开电源和接线）。
2. 接线规范与安全要求
（1）接线前准备
断电确认：接线前必须断开所有相关电源，使用万用表确认无电压，避免触电。
导线选择：
电源导线：12-18 AWG 铜线，载流量≥控制器最大电流（LF/LV≤0.5A，LS≤0.1A）。
传感器导线：热电偶用同类型补偿导线（如 J 型用 JX-HS-FF），RTD 用 3 芯屏蔽线（20-24 AWG），屏蔽层仅在传感器端接地。
输出导线：根据负载电流选择，感性负载需额外串联 RC 抑制器（Watlow P/N 08040147-0000）。
（2）核心接线示例（LF/LV 单回路保护）
电源接线：L1（火线）接端子 1，L2（零线）接端子 2，串联 2A 慢熔保险丝（250V），火线端需接断路器（便于断电维护）。
传感器接线（J 型热电偶）：热电偶正极（非红色）接端子 5，负极（红色）接端子 10，延长线需用 J 型补偿导线，避免铜导线。
输出接线：继电器 COM 端接端子 6，NO 端接接触器线圈一端，线圈另一端接 L2；NC 端备用（可接报警灯），感性负载（接触器线圈）并联 RC 抑制器（端子 6 与 NO 端之间）。
外部复位接线：外部按钮一端接端子 9，另一端接端子 6（COM 端），按钮为瞬时常开型（如施耐德 XB2-BA31）。
（3）LS 系列双传感器接线
电源接线：L1 接端子 1，L2 接端子 2，串联 2A 慢熔保险丝。
双传感器接线（K 型热电偶）：传感器 1 正极接端子 5、负极接端子 10；传感器 2 正极接端子 4、负极接端子 9，两传感器安装位置需靠近（温差≤20°C）。
输出接线：继电器 COM 端接端子 6，NO 端接加热管电源回路，触发保护后 NO 端断开，切断加热管电源。
（4）安全接线要求
电气隔离：传感器线缆、电源线缆、输出线缆需分开布线（间距≥10cm），避免电磁干扰；控制器接地端子（若有）需接保护地（接地电阻≤4Ω）。
危险区域安装：Class 1 Div. 2 危险区域需使用防爆接线盒、铠装电缆，端子紧固扭矩≥0.56 Nm，禁止带电插拔接线。
防误接线：严格按端子标签接线，电源正负极不可反接，传感器正负极不可反接（否则显示异常或不触发保护）。
3. 典型系统接线图解析（工业烘箱保护）
系统组成：主控制器（Watlow Series CV）控制烘箱温度，LF 系列作为冗余保护，防止主控制器故障导致超温。
接线逻辑：
LF 传感器与主控制器传感器分别安装在烘箱不同位置，避免单点故障。
LF 输出串联在主接触器线圈回路，主控制器输出也串联在该回路，形成 “双保险”。
触发 LF 保护后，接触器线圈失电，切断加热管电源，同时 ALARM 灯亮，需手动复位（或外部按钮复位）。
故障排查与维护
1. 常见故障与解决
故障现象 可能原因 排查步骤 解决方法
无显示 / 无动作，ALARM 灯不亮 1. 电源未接或断路器跳闸
2. 保险丝熔断
3. 安全联锁开关未闭合（如烘箱门开关） 1. 用万用表测量端子 1/2 电压，确认供电正常
2. 检查电源回路保险丝，若熔断，排查是否负载短路
3. 检查联锁开关状态，确保闭合 1. 接好电源，复位断路器
2. 更换 2A 慢熔保险丝，修复负载短路
3. 闭合联锁开关（如关好烘箱门）
温度读数异常（偏高 / 偏低），ALARM 灯误触发 1. 传感器类型配置错误（如实际 J 型，订货时选 K 型）
2. 传感器接线反接
3. 导线电阻过大（RTD）
4. 环境温度超 70°C 1. 核对订货型号与实际传感器类型，确保一致
2. 交换传感器正负极，观察读数是否恢复
3. 测量 RTD 导线电阻，若 > 1Ω，更换粗线或缩短长度
4. 测量机柜内温度，超温则增加通风风扇 1. 若配置错误，需返厂重新标定
2. 纠正传感器接线极性
3. 更换 20 AWG 以上 RTD 导线
4. 改善机柜通风，降低环境温度
触发保护后无法复位 1. 温度未降至 “设定点 - 滞环” 以下
2. LS 系列未断电复位
3. 外部复位开关故障 1. 测量实际温度，确认是否达标（如设定点 100°C、滞环 3°C，需降至 97°C 以下）
2. LS 系列需断开电源≥3 秒后重新上电
3. 用万用表测量复位开关，按下时是否导通 1. 等待温度降至安全范围
2. 执行断电复位（LS 系列）
3. 更换故障的复位开关
两 LED 交替闪烁（LS 系列） 1. 双传感器温差 > 20°C
2. 传感器极性接反
3. 其中一个传感器故障 1. 测量两传感器实际温度，确认温差是否超 20°C
2. 交换其中一个传感器的正负极，观察闪烁是否停止
3. 分别短接两传感器端子，观察是否仍闪烁 1. 调整传感器安装位置，减少温差
2. 纠正传感器极性
3. 更换故障的传感器
2. 日常维护与校准
（1）定期维护（每月）
外观检查：面板无损坏，LED 指示灯正常（电源灯亮、ALARM 灯灭），接线端子无松动、氧化，密封垫无老化。
功能测试：
模拟超温：用标准温度源加热传感器，确认温度达到设定点时 ALARM 灯亮、输出动作。
复位测试：温度降至安全范围后，按压 RESET 键（或断电），确认输出复位、ALARM 灯灭。
清洁：用干布擦拭面板，清除端子灰尘，禁止使用酒精、丙酮等腐蚀性清洁剂。
（2）年度校准
校准工具：标准温度源（如 FLUKE 9170）、高精度万用表（如 FLUKE 8846A）、标准电阻箱（RTD 校准用）。
热电偶校准步骤：
将标准温度源设置为传感器量程中点（如 J 型热电偶 300°C），稳定后记录控制器显示值。
若误差 >±1%，LV 系列可通过面板调整校准偏移（长按 UP+DOWN 键 5 秒，进入校准模式，调整至标准值）；LF/LS 系列需返厂校准。
RTD 校准步骤：
用标准电阻箱输出 119.4Ω（对应 100°C，DIN 曲线），记录控制器显示值。
误差超限时，调整 RTD 导线补偿（3 线制）或返厂校准。
（3）故障记录
建议建立维护日志，记录故障时间、现象、排查过程及解决方法，重点记录：
传感器故障（如开路、短路）的发生频率，判断是否需更换传感器或改善安装环境。
超温保护的触发原因，如是否频繁因加热管粘连导致，需提前更换老化部件。
典型应用场景
1. 工业烘箱温度保护（LF 系列）
需求：烘箱主控制器（如 PLC + 温度模块）控制加热，需冗余保护防止主控制器输出粘连导致超温（如设定点 180°C，超温 200°C 触发保护）。
配置：LF 系列固定设定点 200°C，K 型热电偶（量程 0-300°C），灌封模块安装，输出串联在加热管接触器线圈回路，触发后切断线圈电源。
优势：无操作界面，防止非授权修改；灌封结构适配烘箱附近高温环境，IP65 防护防粉尘。
2. 食品烘焙炉保护（LV 系列）
需求：烘焙炉需频繁调整温度（如面包烘焙 180°C、蛋糕烘焙 160°C），需限制最高温度 220°C，防止面糊烤焦。
配置：LV 系列可调设定点（范围 100-220°C），J 型热电偶，1/8 DIN 面板安装（IP65 防护），旋转编码器调整设定点，输出触发报警灯和接触器跳闸。
优势：现场快速调整设定点，带防误操作设计；IP65 防护适应食品加工环境的清洁喷淋。
3. 涂装生产线加热保护（LS 系列）
需求：涂装烘干段加热管若失控可能引发火灾，需高安全级保护，设定点 120°C，双传感器冗余，仅断电复位。
配置：LS 系列双 K 型热电偶，设定点 120°C，滞环 5°C，DIN 导轨安装，输出直接切断加热管电源，两传感器温差 > 20°C 时触发保护。
优势：双传感器冗余 + 断电复位，符合安全级标准；Form A 输出仅用于切断高危负载，可靠性高。
