rkc溫控器——關于輸出方式和控制性能

使用溫度控制器控制加熱器時，需要將溫度控制器的控制演算結果轉換成電力施加到加熱器上。通常使用電磁繼電器，固態繼電器或者相位控制器來轉換。根據不同的轉換方法，溫度控制器的輸出方式不同。

　　輸出方式有時間比例輸出方式和連續輸出方式。時間比例輸出方式又分為二種，一種是在一定的輸出周期中按百分比輸出 ON/OFF 接點信號，另一種是在一定的輸出周期中按百分比輸出 ON/OFF 電壓脈沖信號。連續輸出方式是將控制演算結果直接輸出連續電壓或電流信號，例如 4-20mA 輸出。

　　相位控制器，從控制性能上看穩定性和過度響應性好，但是會產生諧波電流和高頻噪聲，同時價格較貴。

　　本文對價格較低的時間比例輸出方式從控制性能和使用注意的視點進行解說。

　　控制演算結果以 ON/OFF 接點信號輸出時，通常與電磁繼電器連接。此時考慮以下 2 點決定時間比例輸出周期。

　　1.考慮繼電器接點壽命，盡可能減少頻繁的 ON/OFF 動作，增大周期。

　　2.考慮控制對象的響應速度，在穩定控制時輸出周期的 ON/OFF 對測量值 PV 不產生影響，減小周期。

　　弊社溫度控制器用于接點輸出方式時，時間比例輸出周期的初始值為 20 秒。

　　對響應速度快的控制對象，使用初始值的話，測量值 PV 在穩定控制時會出現周期性的波動。出現這種情況時需要減小輸出周期。但是，過度減小輸出周期，會顯著減少繼電器的接點壽命。為此建議使用固態繼電器。

　　使用繼電器時還需要考慮噪音。溫度控制器的接點輸出，在一定輸出周期中按輸出的百分比 ON，實際上比溫度控制器的采樣時間更快時間間隔內判斷 ON/OFF，我們不知道在交流電源的什么位置 ON/OFF。因此有在大電流狀態下接點 OFF 的可能性，不可避免地產生噪音。為此我們建議對包括溫度控制器在內的周邊設備實施噪音對策。

　　控制演算結果以電壓脈沖信號輸出時，通常與固態繼電器連接。與繼電器不同的是無需考慮節點壽命。但是需要考慮以下 2 點決定時間比例輸出周期。

　　1.為得到足夠的輸出分辨率，增大周期。

　　2.考慮控制對象的響應速度，在穩定控制時輸出周期的 ON/OFF 對測量值 PV 不產生影響，減小周期。

　　固態繼電器的規格如果不是過零型固態繼電器的話，無需考慮輸出分辨率。但需考慮噪音對策。

　　如果是過零型固態繼電器的話，溫度控制器的輸出和實際施加到加熱器上的功率是不一樣的。在這種情況下需要考慮實際施加到加熱器上的分辨率。

　　例如，考慮電源頻率是 50Hz，時間比例輸出周期 1 秒，輸出 4.4%的場合。

　　交流電源的半波是 10ms。在 1 秒周期中 4.4%輸出就是 ON 時間為 44ms。如果像下圖所示的時刻施加輸出的話，輸出 12V 的時刻時固態繼電器的接點沒有閉合，電源電壓過零時刻接點才閉合。輸出 0V 的時刻固態繼電器的接點沒有打開，電源電壓過零時刻接點才打開。圖中斜線的部分表示閉合狀態。

　　實際上固態繼電器的閉合時間是 50ms，相當于 5%的輸出施加到加熱器上了。

　　像這樣使用過零型固態繼電器時，因為實際的輸出分辨率是由電源頻率和時間比例輸出周期決定的，所以時間比例輸出周期設置過短的話，輸出分辨率會變得低下，損害穩定控制性能。

　　控制對象的響應速度快，時間比例輸出周期不得不設置很短時，需要使用連續輸出的相位控制，或者可控硅調功器，比如 THV 系列。另外，利用溫度控制器 REX-F9000，HA 系列的功率前饋功能也可以解決這個問題。

　　THV 系列（輸入是溫度控制器的連續輸出并且過零型輸出時），或者使用功率前饋功能的溫度控制器時，由于增加了補償實際輸出差的功能，因此可以實現更穩定的控制。請注意，輸入是溫度控制器的電壓脈沖輸出的過零型輸出時，沒有補償功能。