rkc温控器——关于输出方式和控制性能

使用温度控制器控制加热器时，需要将温度控制器的控制演算结果转换成电力施加到加热器上。通常使用电磁继电器，固态继电器或者相位控制器来转换。根据不同的转换方法，温度控制器的输出方式不同。

　　输出方式有时间比例输出方式和连续输出方式。时间比例输出方式又分为二种，一种是在一定的输出周期中按百分比输出 ON/OFF 接点信号，另一种是在一定的输出周期中按百分比输出 ON/OFF 电压脉冲信号。连续输出方式是将控制演算结果直接输出连续电压或电流信号，例如 4-20mA 输出。

　　相位控制器，从控制性能上看稳定性和过度响应性好，但是会产生谐波电流和高频噪声，同时价格较贵。

　　本文对价格较低的时间比例输出方式从控制性能和使用注意的视点进行解说。

　　控制演算结果以 ON/OFF 接点信号输出时，通常与电磁继电器连接。此时考虑以下 2 点决定时间比例输出周期。

　　1.考虑继电器接点寿命，尽可能减少频繁的 ON/OFF 动作，增大周期。

　　2.考虑控制对象的响应速度，在稳定控制时输出周期的 ON/OFF 对测量值 PV 不产生影响，减小周期。

　　弊社温度控制器用于接点输出方式时，时间比例输出周期的初始值为 20 秒。

　　对响应速度快的控制对象，使用初始值的话，测量值 PV 在稳定控制时会出现周期性的波动。出现这种情况时需要减小输出周期。但是，过度减小输出周期，会显著减少继电器的接点寿命。为此建议使用固态继电器。

　　使用继电器时还需要考虑噪音。温度控制器的接点输出，在一定输出周期中按输出的百分比 ON，实际上比温度控制器的采样时间更快时间间隔内判断 ON/OFF，我们不知道在交流电源的什么位置 ON/OFF。因此有在大电流状态下接点 OFF 的可能性，不可避免地产生噪音。为此我们建议对包括温度控制器在内的周边设备实施噪音对策。

　　控制演算结果以电压脉冲信号输出时，通常与固态继电器连接。与继电器不同的是无需考虑节点寿命。但是需要考虑以下 2 点决定时间比例输出周期。

　　1.为得到足够的输出分辨率，增大周期。

　　2.考虑控制对象的响应速度，在稳定控制时输出周期的 ON/OFF 对测量值 PV 不产生影响，减小周期。

　　固态继电器的规格如果不是过零型固态继电器的话，无需考虑输出分辨率。但需考虑噪音对策。

　　如果是过零型固态继电器的话，温度控制器的输出和实际施加到加热器上的功率是不一样的。在这种情况下需要考虑实际施加到加热器上的分辨率。

　　例如，考虑电源频率是 50Hz，时间比例输出周期 1 秒，输出 4.4%的场合。

　　交流电源的半波是 10ms。在 1 秒周期中 4.4%输出就是 ON 时间为 44ms。如果像下图所示的时刻施加输出的话，输出 12V 的时刻时固态继电器的接点没有闭合，电源电压过零时刻接点才闭合。输出 0V 的时刻固态继电器的接点没有打开，电源电压过零时刻接点才打开。图中斜线的部分表示闭合状态。

　　实际上固态继电器的闭合时间是 50ms，相当于 5%的输出施加到加热器上了。

　　像这样使用过零型固态继电器时，因为实际的输出分辨率是由电源频率和时间比例输出周期决定的，所以时间比例输出周期设置过短的话，输出分辨率会变得低下，损害稳定控制性能。

　　控制对象的响应速度快，时间比例输出周期不得不设置很短时，需要使用连续输出的相位控制，或者可控硅调功器，比如 THV 系列。另外，利用温度控制器 REX-F9000，HA 系列的功率前馈功能也可以解决这个问题。

　　THV 系列（输入是温度控制器的连续输出并且过零型输出时），或者使用功率前馈功能的温度控制器时，由于增加了补偿实际输出差的功能，因此可以实现更稳定的控制。请注意，输入是温度控制器的电压脉冲输出的过零型输出时，没有补偿功能。

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