制冷加熱控溫系統由被控對象、測量裝置、調節器和執行機構等部分構成被控對象是個裝置或個過程，它的溫度是被控制量。測量裝置對被控溫度進行測量，并將測量值與給定值比較，若存在偏差便由調節器對偏差信號進行處理，再輸送給執行機構來增加或減少供給被控對象的熱量，使被控溫度調節到整定值。測量裝置是制冷加熱控溫系統的重要部件，包括溫度傳感器和相應的輔助部分，如放大、變換電路等。
測量裝置的精度直接影響制冷加熱控溫系統的精度，因此在制冷加熱控溫系統中必須采用高精度的溫度測量裝置。制冷加熱控溫系統的執行機構大多采用可控熱交換器。根據調節器送來的校正后的偏差信號，調節流入熱交換器的熱載體（液體或氣體）的流量，來改變供給（或吸收）被控對象的熱量，以達到調節溫度的目的。在些簡單的制冷加熱控溫系統中，也常采用電加熱器作為執行機構，對被控對象直接加熱。通過調節電壓（或電流）的大小可改變供出的熱量。
不同的應用部門對制冷加熱控溫系統品質有不同的要求，并選用不同類型的調節器。如果精度要求不高，可采用兩位調節器,般情況下多采用PID調節器。制冷加熱控溫系統則常采用串控制。串控制系統由主回路和副回路兩個回路構成，具有控制精度高、抗干擾能力強、響應快、動態偏差小等優點，常用于干擾強,且溫度要求的生產過程,如化工生產中反應器的溫度控制。
