關(guān)鍵字： 固態(tài)繼電器、4路PID調(diào)節(jié)器、塑料機(jī)械、 一、應(yīng)用行業(yè)分析 固態(tài)繼電器（Solid State Relay ,縮寫(xiě) SSR）是用分離的電子元器件、集成電路（或芯片）及混合微電路技術(shù)結(jié)合發(fā)展起來(lái)的一種具有繼電特性的無(wú)觸點(diǎn)式電子開(kāi)關(guān)。具有壽命長(zhǎng)、可靠性高、開(kāi)關(guān)速度 快、電磁干擾小、無(wú)噪聲、無(wú)火花等特點(diǎn)，Crydom的固態(tài)繼電器品種豐富，制造出了1000多種不同型號(hào)的固態(tài)繼電器，從1A到150A。CW系列由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，可靠的性能， 可廣泛應(yīng)用于航天、航海、家電、機(jī)床、通訊、化工、煤礦等工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。應(yīng)用各類機(jī)臺(tái)波及電子、機(jī)械設(shè)備加熱。如：:計(jì)算機(jī)外圍接口裝置,恒溫器和電阻爐、烘箱控制、交流電機(jī)控制、中間繼電器和電磁閥控制、復(fù)印機(jī)和全自動(dòng)洗衣機(jī)控制、紡織、輕工行業(yè)等的烘房自動(dòng)加熱。信號(hào)燈交通燈和閃爍器控制、照明和舞臺(tái)燈光控制、數(shù)控機(jī)械遙控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)消防和保安系統(tǒng)、大功率可控硅觸發(fā)和無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)力開(kāi)關(guān)工業(yè)自動(dòng)化裝置等。廣泛地運(yùn)用在波峰焊機(jī)、回流焊機(jī)上。 目前在塑機(jī)行業(yè)中固態(tài)繼電器通常是用來(lái)控制電熱圈，由于塑機(jī)中的電熱圈溫度控制的精度大概在正負(fù)1℃，電熱圈的控制頻率非常高，所以使用接觸器往往不能達(dá)到控制效果。使用固態(tài)繼電器不僅解決了接觸器的觸頭粘接的難題，而且使溫度控制的精度得到提升，提高塑機(jī)的整體性能。因此目前在歐美國(guó)家的塑機(jī)行業(yè)幾乎都使用固態(tài)繼電器來(lái)控制加熱圈，在國(guó)內(nèi)投資的歐美地區(qū)的塑機(jī)廠家也沿用了在國(guó)外的技術(shù)方案，使用固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器在國(guó)內(nèi)的塑機(jī)廠商中已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可，并且大量使用。 二、技術(shù)指標(biāo)： 宇電生產(chǎn)的SSR系列小型固態(tài)繼電器，采用高端固態(tài)繼電器使用的恒流驅(qū)動(dòng)線路，典型驅(qū)動(dòng)電流恒定在5～mA，功耗低且可靠性高；配合光電藕合過(guò)零觸發(fā)器，具有對(duì)電網(wǎng)干擾小且絕緣內(nèi)壓高的優(yōu)點(diǎn)，輸出端采用壓敏電阻吸收電網(wǎng)尖蜂電壓，漏電流小并長(zhǎng)期可靠使用。 表一 三、固態(tài)繼電器產(chǎn)品 1）固態(tài)繼電器結(jié)構(gòu)： （SSR）是由功率器件和過(guò)零觸發(fā)電路集合為一體的四端有源器件，其中二個(gè)為輸入控制端，另二個(gè)為驗(yàn)出受控端（功率端）。輸入/輸出由專用高壓光電偶合器來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入/輸出的電氣隔離。 輸入電路工作電壓低，易與計(jì)算機(jī)及邏輯電平相匹配。模塊由功率半導(dǎo)體器件組成無(wú)觸點(diǎn)式的電子開(kāi)關(guān)，它比傳統(tǒng)電磁式機(jī)電開(kāi)關(guān)，具有工作可靠、壽命長(zhǎng)抗外界擾動(dòng)能力強(qiáng)、開(kāi)關(guān)速度快、沒(méi)有開(kāi)/斷的熱態(tài)效應(yīng)。且耐熱、耐腐蝕、安些接線客易、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 2）固態(tài)繼電器的工作原理 ： 它由功率器件、過(guò)零觸發(fā)電路、光電隔離電路構(gòu)成為一體的功率開(kāi)關(guān)模塊，輸入/輸出無(wú)電氣連接，是一種由弱電控制的開(kāi)關(guān)，為輸入端施加控制信號(hào)時(shí)，處于正向晶閘管關(guān)斷，而處于負(fù)向的晶閘管導(dǎo)通，使電路自動(dòng)形成全周波開(kāi)通導(dǎo)。 若控制信號(hào)一直回在輸入控制端，則開(kāi)頭周而復(fù)始上述動(dòng)作，一直處于通導(dǎo)狀態(tài)。 當(dāng)控制信號(hào)去除時(shí)，二個(gè)反并聯(lián)的晶閘管就自反向阻斷熄弧，開(kāi)尖就處于阻斷狀態(tài)，其波形簽如簽2所示。 3）固態(tài)繼電器產(chǎn)品特點(diǎn)： ●過(guò)零觸發(fā)，投入時(shí)無(wú)浪費(fèi)電流，分?jǐn)鄷r(shí)不產(chǎn)生高壓，大大延長(zhǎng)電容器的使用壽命。 ● 投入不產(chǎn)生火花，抖動(dòng)等瞬態(tài)現(xiàn)象 ● 二個(gè)反并聯(lián)晶閘管和電壓過(guò)零觸目驚心發(fā)電路組成的無(wú)觸心點(diǎn)式電子開(kāi)關(guān)響應(yīng)速度快。 ● 采用進(jìn)口玻璃鈍化方形芯片，SBC陶瓷板以用各種導(dǎo)熱絕緣材料封裝而成，模塊一致性能好，工作可靠性高。 ● 輸出功率大，輸出額定電流最大可達(dá)1000A晶閘的VDRM和VRRM達(dá)2200V。 ● 輸入/輸出端與模塊銅底板之間的絕緣耐壓VISO≥2.5KV（RMS）,光藕隔離,強(qiáng)/弱電之間的絕緣耐壓達(dá)成7.5KV. 固態(tài)繼電器與常規(guī)使用的電磁繼電器比較：表二 四、應(yīng)用案例： 塑料擠出機(jī)的電熱圈功率3.5KW，電壓220V AC，電流16A，選用固態(tài)繼電器為SSR25，控制電壓為3V-32V； 　　 接線圖如下： 控制四路電加熱管的固態(tài)繼電器控制器AI-7048D5模塊。附圖在塑料擠出機(jī)四溫區(qū)加熱控制的設(shè)計(jì)中，需要控制器的顯示與控制動(dòng)力部分要分開(kāi)安裝。控制箱150mm厚，AI-2057觸摸控制屏兼無(wú)紙記錄儀安裝在控制柜上，AI－7048D5型4路溫度控制器安裝在控制箱內(nèi)導(dǎo)軌安裝，4個(gè)固態(tài)繼電器嵌入在動(dòng)力箱壁同時(shí)起到散熱的功效。觸發(fā)4路固態(tài)繼電器來(lái)控制電加熱管，溫度曲線在觸摸屏上顯示。當(dāng)控制模塊脫離顯示屏?xí)r，可采用AI-7048D5模塊專用的顯示E8手持器配合使用。 AI-7048D5模塊應(yīng)用 3.1儀表功能 輸入規(guī)格： 熱電偶：K、S、R、E、J、T、B、N、WRe5-WRe26 線性mV電壓：0～20mV、0～60mV、0～100mV、0～1V等 測(cè)量范圍： K（0～+1300℃）、S（0～+1700℃）、R（0～1700℃）、T（-200～+350℃）、E（0～1000℃） J（0～1200℃）、B（0～1800℃）、N（0～1300℃） 、WRe5-WRe26（0～2300℃） 輸出規(guī)格：SSR驅(qū)動(dòng)電壓，12VDC/20mA每回路，包含短路保護(hù)功能 電源：100～240VAC/50Hz 或24VAC/DC ＋10％，－15％；5VA 使用環(huán)境：溫度 -10 ～ +60℃，濕度≤90%RH 3.2儀表接線： MODE指示燈，指示通訊；OP1～OP4指示燈，指示1～4回路輸出； 1～2端子為電源輸入，100～240VAC或24VAC/DC輸入；5～8號(hào)端子分別為1～4回路SSR電壓輸出正極；3～4電壓輸出負(fù)極（兩端子為公共端，可隨意連接）；輸出規(guī)格為12～16VDC，20mA，帶短路限流保護(hù)功能；9～12號(hào)端子分別為1～4回路熱電偶輸入正極；15～16為SSR為熱電偶輸入負(fù)極（兩端子為公共端，可隨意連接）；13～14號(hào)端子為RS485通訊口；D5型外觀沒(méi)有報(bào)警輸出。 3.3操作方法： AI-7048可以用1394插座及專用連線連接一個(gè)專用的顯示器（E8）對(duì)儀表內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行編程。外接的顯示器，顯示及按鍵功能。 3.4參數(shù)設(shè)置： 給定值SP1～4分別表示1～4通道的給定值；自整定At1～4；設(shè)定0，自整定At功能處于關(guān)閉狀態(tài)；設(shè)定1，啟動(dòng)PID及CtI參數(shù)自整定功能，自整定結(jié)束后會(huì)自動(dòng)返回0。自整定結(jié)束以后自動(dòng)生成PID參數(shù)；對(duì)于熟悉的系統(tǒng)可直接輸入已知正確的P、I、D、CtI，無(wú)需啟動(dòng)自整定（AT）功能。 3.5測(cè)量路數(shù)： 參數(shù)Cn個(gè)位數(shù)表示儀表實(shí)際使用測(cè)量路數(shù)，AI-7048可設(shè)置為其為1～4；Cn設(shè)為2時(shí)儀表的下顯示窗不顯示通道號(hào)而顯示回路2的測(cè)量值，此時(shí)儀表等于一臺(tái)二路控制儀表。 五、固態(tài)繼電器的使用 1、 固態(tài)繼電器規(guī)格的選取 一般采用有效值等的原則，然后再考慮一定的安全系數(shù)；觸發(fā)信號(hào)要觸發(fā)多組固態(tài) 繼電器可把觸發(fā)線串聯(lián)在一起，同時(shí)控制多組固態(tài)繼電器。 2．固態(tài)繼電器的安裝 ● 繼電器與散熱器的安裝面要平整、光滑。 ● 繼電器的導(dǎo)熱底板與散熱各應(yīng)均勻涂覆一層導(dǎo)熱硅脂，便其接觸良好，減小接觸熱阻。 ● 繼電器與散熱表面緊固用M5或M6平頭鏍釘和彈墊加以擰緊，每個(gè)鏍釘用力要均勻。 ● 繼電器主電極接線應(yīng)用銅排或線鼻子引出并用帶彈墊的免費(fèi)釘擰緊。 ● 引出導(dǎo)線或銅排均應(yīng)套上絕緣熱縮管，用熱見(jiàn)回?zé)崾怪湛s。 ● 控制線應(yīng)用多股軟線（1mm²） 3．使用環(huán)境溫度的影響 固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過(guò)程中,應(yīng)保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器， 100A 以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器加風(fēng)扇強(qiáng)冷 。在安裝時(shí)應(yīng)注意繼電器底部與散熱器的良好接觸 ，并考慮涂適量導(dǎo)熱硅脂以達(dá)到最佳散熱效果。 如繼電器長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)下（40℃～80℃）時(shí)，用戶可根據(jù)廠家提供的最大輸出電流與環(huán)境溫度曲線數(shù)據(jù)，考慮降額使用來(lái)保證正常工作。 相對(duì)溫度<85% 4.散熱器的選擇 散熱條件的好壞,直接影響開(kāi)關(guān)模塊運(yùn)行的可靠性和安全性,選用多大尺寸的散熱器,要結(jié)合使用的繼電器額定電流大小、線路型式、負(fù)載性質(zhì)、導(dǎo)通角大小，以及環(huán)境條件，才能經(jīng)濟(jì)合理地選用它。 工程上散熱方法眾多，有自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫風(fēng)冷、水冷，而且散熱器型號(hào)形狀。 ● 注：強(qiáng)迫風(fēng)冷的軸流風(fēng)機(jī)的風(fēng)速應(yīng)>6m/s ● 風(fēng)機(jī)的瓦數(shù)（W）應(yīng)根據(jù)每一散熱器上安裝多少個(gè)模塊及額定電流大小而確定。 六．模塊運(yùn)行的保護(hù) 到目前為止過(guò)電流和過(guò)電壓的保護(hù)裝置，定量的計(jì)算方法，尚缺乏公認(rèn)的成熟方法和計(jì)算公式，工程上多以估算和經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)選用。 （1）過(guò)流產(chǎn)生原因 主要由過(guò)載、短路、誤觸發(fā)等原因引起的 。 （2）過(guò)流保護(hù)措施 以最大的速度將故障點(diǎn)排除，如采用快速速熔斷器、快速過(guò)流繼電器、直流斷流器、快速隔離器（半波無(wú)載開(kāi)關(guān)）等，目前最常用且經(jīng)濟(jì)實(shí)效的多采用快速熔斷器。 ① 快速熔斷器的選擇 固態(tài)繼電器模塊的電流是以通態(tài)平均電流IT（AV）來(lái)標(biāo)稱，而快速熔斷器卻以有效值來(lái)標(biāo)稱，所以熔斷器選擇應(yīng)按實(shí)際的工作電流有效值來(lái)取。 七、4路固態(tài)繼電器同時(shí)控制加熱的應(yīng)用對(duì)象： 該儀表將以功能強(qiáng)大、可靠性高、體積小巧，操作快捷，使用方便等優(yōu)勢(shì)，深受工控領(lǐng)域客戶的親睞。 適合于同一臺(tái)設(shè)備中有多路控溫區(qū)及安裝位置窄小或控制與顯示分離安裝使用。 4.1 塑料擠出機(jī)、熱熔膠； 4.2 鞋機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)：動(dòng)作控制用PLC；溫度控制用AI-7048型，可同時(shí)用觸摸屏來(lái)顯示控制。 4.3 滌綸拉絲假捻機(jī)臺(tái)有45個(gè)加熱缸， 控制長(zhǎng)絲拉升軟化溫度。由于原機(jī)臺(tái)溫控系統(tǒng)老舊，需要改裝的空間小，又需要觸摸屏控制,已采用AI-7048型4路控制器。 4.4 管道多焊口退火處理一般有4、6、8路控溫點(diǎn) 4.5 同一設(shè)備中多溫區(qū)控制，分低、中、高溫。 由于AI-7048是導(dǎo)軌安裝，分散安裝更方便更快捷組建AIFCS總線型監(jiān)控系統(tǒng)。 手持顯示器可應(yīng)用于導(dǎo)軌表在脫離計(jì)算機(jī)時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，在巡回檢查導(dǎo)軌表應(yīng)用. 因態(tài)繼電器較之傳統(tǒng)的電磁式開(kāi)頭有無(wú)可比擬的優(yōu)越性能，使它具有廣闊的應(yīng)用空間領(lǐng)域，有日益取代傳統(tǒng)工電磁式開(kāi)關(guān)之趨勢(shì)。