PID-Regler vs. Thermostat – Was benötigen Sie?
Die Wahl zwischen einem PID-Regler und einem Thermostat (Ein/Aus-Regler) lässt sich auf eine Frage reduzieren: Wie eng muss Ihre Temperaturtoleranz sein? Dieser Leitfaden erläutert die Funktionsweise jeder Regelmethode, vergleicht sie Spezifikation für Spezifikation und stellt unsere aktuellen PID- und Ein/Aus-Regler-Serien vor, damit Sie das richtige Gerät für Ihren Prozess auswählen können.
Die schnelle Antwort
Wenn Ihr Prozess eine Toleranz von ca. ±1°C zum Sollwert einhalten muss oder Sie Rampen- und Halteprofile, Wärmebehandlungszyklen oder eine duale Heiz-/Kühlregelung durchführen, ist ein PID-Regler die richtige Wahl. Wenn eine Toleranz von einigen Grad auf beiden Seiten des Sollwerts akzeptabel ist – HLK, Schaltschrankklimatisierung, Catering-Ausrüstung, einfache Heiz- oder Kühlauslöser – ist ein Thermostat (Ein/Aus-Regler) einfacher einzurichten und oft günstiger für die gleiche Aufgabe.
Wie PID-Regelung funktioniert
Ein PID-Regler verwendet eine geschlossene Regelschleife: Er liest kontinuierlich den Sensoreingang (den Prozesswert) und berechnet eine Ausgangsgröße, die variiert – anstatt einfach nur vollständig ein- oder auszuschalten –, um den Prozess so nah wie möglich am Sollwert zu halten. Der Name leitet sich von den drei beteiligten Berechnungstermen ab: Proportional, Integral und Derivativ. Die meisten modernen PID-Regler, einschließlich der von uns geführten Novus-Reihe, verfügen über eine Auto-Tuning-Funktion, die automatisch einen funktionierenden Satz von PID-Parametern berechnet, anstatt eine manuelle Abstimmung von Grund auf zu erfordern.
Da der Ausgang variiert wird und nicht einfach nur geschaltet wird, wird die PID-Regelung normalerweise mit einer schnell schaltenden Ausgangsstufe kombiniert. Viele Novus PID-Regler bieten einen Spannungsimpuls-Ausgang (typischerweise 5V DC), der zur Ansteuerung eines Solid State Relais (SSR) ausgelegt ist, das keine beweglichen Teile besitzt und schnell genug schalten kann, um die feinen Anpassungen der PID-Regelung zu nutzen. Einige Modelle bieten auch einen direkten Relaisausgang als zweiten Ausgang oder Alarm.
Eine vollständige Aufschlüsselung der P-, I- und D-Terme finden Sie unter PID Explained und im Glossar der PID-Begriffe.
Wie die thermostatische (Ein/Aus-)Regelung funktioniert
Ein Thermostat, auch Ein/Aus-Regler genannt, hat ein einfacheres Ausgangsverhalten: Er ist entweder vollständig eingeschaltet oder vollständig ausgeschaltet, ohne eine proportionale Stufe dazwischen. Sobald die gemessene Temperatur den Sollwert überschreitet, schaltet der Ausgang – und ein einstellbarer Hysteresewert (Totbereich) verhindert, dass er schnell hin und her schaltet, wenn die Temperatur um diesen Punkt herum schwankt.
Da der Ausgang nur ein- und ausgeschaltet werden muss und nicht fein moduliert werden muss, sind Thermostate typischerweise um einen direkten Relaisausgang herum aufgebaut, der für das Schalten der Last selbst ausgelegt ist – es ist kein separates SSR erforderlich. Dies vereinfacht die Installation und eliminiert für Lasten innerhalb der Relaisleistung eine Komponente aus dem System.
Weitere Details zur Einrichtung und Hysterese finden Sie unter Ein/Aus-Regelung erklärt und Thermostat-Einrichtung.
PID vs. Thermostat: Spezifikationsvergleich
| PID-Regler | Thermostat (Ein/Aus-Regler) | |
| Regelmethode | Proportional-Integral-Derivativ – der Ausgang wird kontinuierlich variiert, um den Prozesswert nahe am Sollwert zu halten | Der Ausgang schaltet vollständig ein oder aus, mit einem einstellbaren Hysterese-Band, um schnelles Umschalten zu verhindern |
| Messgenauigkeit (Sensoreingang) | Novus N1200-DIO: 0,2 % des Messbereichs mit Pt100-Eingang; 0,25 % des Messbereichs ±1°C mit J/K/T/E Thermoelement-Eingang | Novus N322: 0,7°C (1,3°F) mit Pt100-Eingang; 3°C (5,4°F) mit J/K/T Thermoelement-Eingang |
| Erreichbare Regeltoleranz | Typischerweise ±0,1°C oder besser nach Abstimmung – hängt von der Prozessdynamik und Abstimmung ab, nicht nur von der Sensorgenauigkeit | Durch das konfigurierte Hystereseband festgelegt – üblicherweise ±1–3°C; kann nicht PID-geregelt werden |
| Ausgangstyp | SSR-Impulsausgang (geräuschlos, keine beweglichen Teile) und/oder Relais, je nach Modell | Direkter Relaisausgang für die Last – z.B. N322's 16A SPDT Relais, kein SSR erforderlich |
| Einrichtung | Auto-Tune berechnet PID-Parameter; mehr Konfigurationsoptionen insgesamt (Rampe/Halten, Alarme, Kommunikation) | Sollwert und Hysteresewert einstellen – minimale Konfiguration |
| Am besten geeignet für | Prozesse mit engen Toleranzen, Rampen- & Halteprofile, duales Heizen + Kühlen mit einem Regler | Anwendungen mit größeren Toleranzen, bei denen ein einfacher Zyklus akzeptabel ist |
| Production Automation Preisspanne | £42–£146 (N1030-PR bis N1200-DIO) | £24–£62 (Ageon A102 bis Novus N322 Serie) |
Ein Hinweis zur Genauigkeit: Die oben genannten Genauigkeitswerte beziehen sich auf die Messgenauigkeit – wie präzise der Sensoreingang des Reglers die tatsächliche Temperatur misst – nicht auf die Toleranz, die der Prozess im täglichen Betrieb einhalten wird. Ein gut abgestimmter PID-Regler kann einen Prozess typischerweise innerhalb von etwa ±0,1°C des Sollwerts oder besser halten, da sein PID-Algorithmus einen variierenden Ausgang kontinuierlich feinabstimmt, anstatt einfach vollständig ein- oder auszuschalten. Der Ausgang eines Thermostats kann nicht auf die gleiche Weise PID-abgestimmt werden: Er ist entweder ein- oder ausgeschaltet, mit einer Hysterese-Einstellung (Totbereich), die bestimmt, wie weit die Temperatur abweichen kann, bevor der Ausgang erneut schaltet. Diese Hysterese hat auch einen praktischen Grund – die meisten Thermostate schalten ein elektromechanisches Relais, ein mechanisches Bauteil, das für eine begrenzte Anzahl von Schaltzyklen über seine Lebensdauer ausgelegt ist. Zu häufiges Schalten verkürzt diese Lebensdauer, weshalb Ein/Aus-Regler so eingestellt sind, dass sie nur alle paar Sekunden und nicht kontinuierlich schalten. Ein SSR-Impulsausgang, der mit PID-Regelung verwendet wird, hat keine beweglichen Teile und unterliegt nicht der gleichen Verschleißbegrenzung, weshalb die PID-Regelung viel häufigere, feinere Anpassungen vornehmen kann.
Einige PID-Regler können auch über eine Parameteränderung in den Ein/Aus-Modus geschaltet werden – der Novus N1030-PR und der N1050-PR unterstützen dies beide, sodass es möglich ist, einen PID-Regler zu kaufen und ihn als einfachen Thermostat zu betreiben, wenn die Anforderungen unsicher sind, und später ohne Hardwareänderung auf eine vollständige PID-Regelung umzuschalten.
Welche Wahl sollten Sie treffen?
Als allgemeine Richtlinie gilt: Wenn Ihr Prozess innerhalb von etwa ±1°C des Sollwerts oder besser gehalten werden muss, wählen Sie PID. Wenn eine Toleranz von etwa ±3°C oder mehr akzeptabel ist, ist ein Ein/Aus-Thermostat in der Regel die einfachere und kostengünstigere Option. Ein paar weitere Faktoren, die es zu berücksichtigen gilt:
Schaltgeschwindigkeit der Last – Wenn die Last schnell schaltet (wie bei einem SSR-gesteuerten Heizelement unter PID-Regelung), ist ein elektromechanisches Relais keine gute Wahl; deshalb werden schnelle PID-Anwendungen typischerweise mit einem SSR-Ausgangsregler und einem Solid-State-Relais kombiniert, anstatt die Last direkt zu schalten.
Rampen- und Halteanforderungen – wenn der Prozess für eine bestimmte Zeit auf Zwischentemperaturen gehalten werden muss, bevor er fortgesetzt wird (Brennen von Öfen, Wärmebehandlungszyklen), ist dies eine Funktion eines PID-Reglers (z.B. die 5 Programme mit 4 Segmenten des Novus N1050-PR oder die bis zu 20 Rezepte über 180 Segmente des N1200-DIO) – Ein/Aus-Regler bieten keine Profilprogrammierung.
Prozessintegration und nicht-temperaturbedingte Variablen — wenn Sie eine Fernüberwachung oder -steuerung über RS485 Modbus benötigen oder eine Prozessvariable außer der Temperatur (Füllstand, Druck, Gewicht, Feuchtigkeit, Geschwindigkeit) steuern müssen, deckt der Universaleingang und das integrierte RS485 des N1200-DIO dies ab; ein Standardthermostat verarbeitet nur eine einfache Ein/Aus-Temperaturentscheidung.
Einfachheit und Nachrüstung – Wenn Sie einen defekten mechanischen oder Kapillarthermostat ersetzen und die ursprüngliche Toleranz bereits großzügig war, ist ein digitaler Ein/Aus-Regler wie der N322 oder Ageon A102 in der Regel ein unkompliziertes Upgrade, das der bisherigen Lösung entspricht, ohne die zusätzliche Konfiguration eines vollständigen PID-Reglers.
Unsere PID-Regler-Reihe
Bei den unten aufgeführten Modellen handelt es sich im Allgemeinen um die Basisvariante „PR“ jeder Reihe – die einfachste Konfiguration mit einem Impulsausgang zur Ansteuerung eines SSR und einem Relaisausgang, und in der Regel der beste Ausgangspunkt. Die meisten Reihen bieten auch Varianten mit zusätzlichen Relaisausgängen, zusätzlichen Alarmen oder integrierter RS485 Modbus-Kommunikation an – zum Beispiel ergänzt der Novus N1050-PRRR-485 den Basis-N1050-PR um zwei weitere Relaisausgänge plus RS485 zu einem höheren Preis. Wenn Ihre Anwendung mehr Ausgänge, Alarme oder Netzwerkintegration erfordert, als das unten aufgeführte Basismodell bietet, kontaktieren Sie uns, und wir können Ihnen die richtige Variante nennen.
| Modell | Hauptmerkmale | Ab |
| Novus N1030-PR | Kompakter PID-Regler mit einem Sollwert, Auto-Tune, umschaltbar auf Ein/Aus-Modus, PT100/J/K/T-Eingang, 1/16 DIN, SSR-Impuls + Relaisausgänge | £42 |
| Novus N1020-PR (2024) | Kompakte 1/32 DIN Bauform (22,5 x 45mm Ausschnitt) für beengte Schaltschränke, USB-C Konfiguration, auto-adaptiver PID, Impuls- + Relaisausgänge – ein direkter Ersatz für den CAL3300 oder Omron E5GC | £67 |
| Novus N1050-PR | Rampen- & Haltefunktion (5 Programme × 4 Segmente), USB QuickTune Konfiguration, unterstützt zusätzlich Thermoelement Typ S | £79 |
| Novus N20K48 | Modularer Prozessregler, Bluetooth/QuickTune Mobile Einrichtung, Universaleingang (Temperatur plus Füllstand, Druck, Gewicht, Feuchtigkeit oder Geschwindigkeit), 20 Programme × 9 Segmente | £86 |
| Novus N1200-DIO | Premium-Prozessregler – Impuls-, Relais- und Analogausgänge, integrierte RS485-Modbus-Schnittstelle, Universaleingang, bis zu 20 Rampen- & Halteprofile über 180 Segmente | £146 |
Sehen Sie sich das gesamte Sortiment an PID-Temperaturreglern an, aufgeteilt in Basis- und erweiterte Modelle. PID-Regler mit SSR-Impulsausgang benötigen ein kompatibles Halbleiterrelais, um die Last zu schalten.
Unsere Thermostat-/Ein-Aus-Regler-Reihe
| Modell | Hauptmerkmale | Ab |
| Ageon A102 | Einsteiger-Heiz-/Kühlregler mit mitgeliefertem IP68 NTC-Sensor, -50 bis +100°C Bereich, 17A Direktrelais-Ausgang, vorkonfiguriert für Kühlung mit umschaltbarem Heizmodus | £24 |
| Novus N322 (PT100) | Digitaler Ein/Aus-Thermostat, 2 unabhängige Sollwerte, 16A Relaisausgang (kein SSR erforderlich), -50 bis +300°C, 0,7°C Messgenauigkeit | £54 |
| Novus N322 (J/K/T) | Wie oben mit Thermoelement-Eingang – bis zu 1000°C Bereich mit Typ K, 3°C Messgenauigkeit | £59 |
| Novus N322 (PT100, RS485) | PT100-Version mit Modbus RS485-Kommunikation zur Fernüberwachung | £62 |
Entdecken Sie die gesamte Palette an Digitalen Thermostaten & Ein/Aus-Reglern, einschließlich der Ageon Black Line Regler.
Gängige Anwendungen
Die PID-Regelung ist die übliche Wahl für Öfen und Brennöfen, die mehrstufige Brennpläne ausführen, Autoklaven und Sterilisationszyklen, Wärmebehandlung und Metallverarbeitung, Brauerei- und Fermentationstemperaturregelung sowie Prozesse, die eine SCADA/SPS-Integration oder die Regelung einer anderen Variablen als der Temperatur (Füllstand, Druck, Gewicht, Feuchtigkeit, Geschwindigkeit) erfordern. Siehe Temperaturregelung von Brennöfen und Temperaturregelung von Pulverbeschichtungsöfen für anwendungsspezifische Anleitungen.
Ein-/Aus-Thermostate sind die gängige Wahl für HLK-Nachrüstungen, gekühlte Auslagen und Gastronomiegeräte, allgemeine Maschinen, bei denen ein einfacheres Schaltverhalten akzeptabel ist, sowie Fußboden- oder Elektroheizungen, die direkt über das Relais des Reglers gesteuert werden.
Häufig gestellte Fragen
Kann ein PID-Regler als einfacher Ein-/Aus-Thermostat betrieben werden?
Ja – der Novus N1030-PR und der N1050-PR können beide über eine Parameteränderung von PID- auf Ein/Aus-Regelung umgeschaltet werden, sodass derselbe Regler beide Anwendungsfälle abdecken kann, wenn die Anforderungen noch nicht feststehen.
Ist ein Thermostat immer weniger genau als ein PID-Regler?
Hinsichtlich der Sensor-Messgenauigkeit in der Regel ja – siehe die obige Spezifikationsvergleichstabelle für verifizierte Werte aus unserem eigenen Sortiment. Der praktischere Unterschied ist jedoch die Regeltoleranz: Ein PID-Regler kann mit seiner kontinuierlich variierenden Ausgabe einen Prozess typischerweise auf etwa ±0,1°C halten, sobald er abgestimmt ist, während die Ein/Aus-Ausgabe eines Thermostats durch sein Hystereseband festgelegt ist, üblicherweise ±1–3°C, und nicht PID-abgestimmt werden kann. Bei einer Anwendung mit größerer Toleranz spielt dieser Unterschied in der Praxis möglicherweise keine Rolle.
Muss ich einen separaten SSR mit einem Thermostat kaufen?
Nein – Modelle wie der Novus N322 und Ageon A102 schalten die Last direkt über ihr eingebautes Relais. Ein separates SSR wird typischerweise nur bei PID-Reglern benötigt, die einen SSR-Impulsausgang haben, wie z.B. der N1030-PR, N1020-PR, N1050-PR und N20K48.
Welche Sensortypen werden unterstützt?
Das variiert je nach Modell. PT100- und J/K/T-Thermoelementeingänge sind sowohl bei PID- als auch bei Thermostatserien üblich; der N1050-PR bietet zusätzlich Thermoelement-Typ S-Unterstützung, und der N20K48 und N1200-DIO akzeptieren neben den Standard-Sensortypen auch einen breiteren Universaleingang (einschließlich 4-20mA- und Spannungssignale). Der Ageon A102 verwendet stattdessen einen eigenen mitgelieferten NTC-Sensor anstelle eines PT100- oder Thermoelementeingangs.
Kann einer der beiden Typen einen alten mechanischen oder Kapillarthermostat ersetzen?
Ja – sowohl der digitale Ein/Aus-N322 als auch der PID-N1030-PR werden häufig als direkter Ersatz für defekte Bimetall- oder Kapillarthermostate verwendet, wobei die Wahl davon abhängt, wie eng die Ersatzlösung die Toleranz einhalten muss.
Weiterführende Lektüre
Fahren Sie fort mit PID erklärt, Ein-Aus-Regelung erklärt, PID-Regler-Optimierung, Glossar der PID-Begriffe, Thermostat-Einrichtung, PID-Temperatursicherheit oder unserer Fehlerbehebungsanleitung.
Bevorzugen Sie eine kürzere, zusammenfassende Darstellung? Sehen Sie sich Die Wahl des richtigen Temperaturreglers in unserem Blog an.
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