關鍵字： 固態繼電器、4路PID調節器、塑料機械、 一、應用行業分析 固態繼電器（Solid State Relay ,縮寫 SSR）是用分離的電子元器件、集成電路（或芯片）及混合微電路技術結合發展起來的一種具有繼電特性的無觸點式電子開關。具有壽命長、可靠性高、開關速度 快、電磁干擾小、無噪聲、無火花等特點，Crydom的固態繼電器品種豐富，制造出了1000多種不同型號的固態繼電器，從1A到150A。CW系列由于其獨特的設計，可靠的性能， 可廣泛應用于航天、航海、家電、機床、通訊、化工、煤礦等工業自動化等領域。應用各類機臺波及電子、機械設備加熱。如：:計算機外圍接口裝置,恒溫器和電阻爐、烘箱控制、交流電機控制、中間繼電器和電磁閥控制、復印機和全自動洗衣機控制、紡織、輕工行業等的烘房自動加熱。信號燈交通燈和閃爍器控制、照明和舞臺燈光控制、數控機械遙控驅動系統、自動消防和保安系統、大功率可控硅觸發和無觸點動力開關工業自動化裝置等。廣泛地運用在波峰焊機、回流焊機上。 目前在塑機行業中固態繼電器通常是用來控制電熱圈，由于塑機中的電熱圈溫度控制的精度大概在正負1℃，電熱圈的控制頻率非常高，所以使用接觸器往往不能達到控制效果。使用固態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，提高塑機的整體性能。因此目前在歐美國家的塑機行業幾乎都使用固態繼電器來控制加熱圈，在國內投資的歐美地區的塑機廠家也沿用了在國外的技術方案，使用固態繼電器。固態繼電器在國內的塑機廠商中已經得到廣泛的認可，并且大量使用。 二、技術指標： 宇電生產的SSR系列小型固態繼電器，采用高端固態繼電器使用的恒流驅動線路，典型驅動電流恒定在5～mA，功耗低且可靠性高；配合光電藕合過零觸發器，具有對電網干擾小且絕緣內壓高的優點，輸出端采用壓敏電阻吸收電網尖蜂電壓，漏電流小并長期可靠使用。 表一 三、固態繼電器產品 1）固態繼電器結構： （SSR）是由功率器件和過零觸發電路集合為一體的四端有源器件，其中二個為輸入控制端，另二個為驗出受控端（功率端）。輸入/輸出由專用高壓光電偶合器來實現輸入/輸出的電氣隔離。 輸入電路工作電壓低，易與計算機及邏輯電平相匹配。模塊由功率半導體器件組成無觸點式的電子開關，它比傳統電磁式機電開關，具有工作可靠、壽命長抗外界擾動能力強、開關速度快、沒有開/斷的熱態效應。且耐熱、耐腐蝕、安些接線客易、使用方便等優點。 2）固態繼電器的工作原理 ： 它由功率器件、過零觸發電路、光電隔離電路構成為一體的功率開關模塊，輸入/輸出無電氣連接，是一種由弱電控制的開關，為輸入端施加控制信號時，處于正向晶閘管關斷，而處于負向的晶閘管導通，使電路自動形成全周波開通導。 若控制信號一直回在輸入控制端，則開頭周而復始上述動作，一直處于通導狀態。 當控制信號去除時，二個反并聯的晶閘管就自反向阻斷熄弧，開尖就處于阻斷狀態，其波形簽如簽2所示。 3）固態繼電器產品特點： ●過零觸發，投入時無浪費電流，分斷時不產生高壓，大大延長電容器的使用壽命。 ● 投入不產生火花，抖動等瞬態現象 ● 二個反并聯晶閘管和電壓過零觸目驚心發電路組成的無觸心點式電子開關響應速度快。 ● 采用進口玻璃鈍化方形芯片，SBC陶瓷板以用各種導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1000A晶閘的VDRM和VRRM達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/弱電之間的絕緣耐壓達成7.5KV. 固態繼電器與常規使用的電磁繼電器比較：表二 四、應用案例： 塑料擠出機的電熱圈功率3.5KW，電壓220V AC，電流16A，選用固態繼電器為SSR25，控制電壓為3V-32V； 　　 接線圖如下： 控制四路電加熱管的固態繼電器控制器AI-7048D5模塊。附圖在塑料擠出機四溫區加熱控制的設計中，需要控制器的顯示與控制動力部分要分開安裝。控制箱150mm厚，AI-2057觸摸控制屏兼無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導軌安裝，4個固態繼電器嵌入在動力箱壁同時起到散熱的功效。觸發4路固態繼電器來控制電加熱管，溫度曲線在觸摸屏上顯示。當控制模塊脫離顯示屏時，可采用AI-7048D5模塊專用的顯示E8手持器配合使用。 AI-7048D5模塊應用 3.1儀表功能 輸入規格： 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℃） 輸出規格：SSR驅動電壓，12VDC/20mA每回路，包含短路保護功能 電源：100～240VAC/50Hz 或24VAC/DC ＋10％，－15％；5VA 使用環境：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號端子分別為1～4回路SSR電壓輸出正極；3～4電壓輸出負極（兩端子為公共端，可隨意連接）；輸出規格為12～16VDC，20mA，帶短路限流保護功能；9～12號端子分別為1～4回路熱電偶輸入正極；15～16為SSR為熱電偶輸入負極（兩端子為公共端，可隨意連接）；13～14號端子為RS485通訊口；D5型外觀沒有報警輸出。 3.3操作方法： AI-7048可以用1394插座及專用連線連接一個專用的顯示器（E8）對儀表內部參數進行編程。外接的顯示器，顯示及按鍵功能。 3.4參數設置： 給定值SP1～4分別表示1～4通道的給定值；自整定At1～4；設定0，自整定At功能處于關閉狀態；設定1，啟動PID及CtI參數自整定功能，自整定結束后會自動返回0。自整定結束以后自動生成PID參數；對于熟悉的系統可直接輸入已知正確的P、I、D、CtI，無需啟動自整定（AT）功能。 3.5測量路數： 參數Cn個位數表示儀表實際使用測量路數，AI-7048可設置為其為1～4；Cn設為2時儀表的下顯示窗不顯示通道號而顯示回路2的測量值，此時儀表等于一臺二路控制儀表。 五、固態繼電器的使用 1、 固態繼電器規格的選取 一般采用有效值等的原則，然后再考慮一定的安全系數；觸發信號要觸發多組固態 繼電器可把觸發線串聯在一起，同時控制多組固態繼電器。 2．固態繼電器的安裝 ● 繼電器與散熱器的安裝面要平整、光滑。 ● 繼電器的導熱底板與散熱各應均勻涂覆一層導熱硅脂，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，每個鏍釘用力要均勻。 ● 繼電器主電極接線應用銅排或線鼻子引出并用帶彈墊的免費釘擰緊。 ● 引出導線或銅排均應套上絕緣熱縮管，用熱見回熱使之收縮。 ● 控制線應用多股軟線（1mm²） 3．使用環境溫度的影響 固態繼電器的負載能力受環境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中,應保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產品應配散熱器， 100A 以上的產品應配散熱器加風扇強冷 。在安裝時應注意繼電器底部與散熱器的良好接觸 ，并考慮涂適量導熱硅脂以達到最佳散熱效果。 如繼電器長期工作在高溫狀態下（40℃～80℃）時，用戶可根據廠家提供的最大輸出電流與環境溫度曲線數據，考慮降額使用來保證正常工作。 相對溫度<85% 4.散熱器的選擇 散熱條件的好壞,直接影響開關模塊運行的可靠性和安全性,選用多大尺寸的散熱器,要結合使用的繼電器額定電流大小、線路型式、負載性質、導通角大小，以及環境條件，才能經濟合理地選用它。 工程上散熱方法眾多，有自然風冷、強迫風冷、水冷，而且散熱器型號形狀。 ● 注：強迫風冷的軸流風機的風速應>6m/s ● 風機的瓦數（W）應根據每一散熱器上安裝多少個模塊及額定電流大小而確定。 六．模塊運行的保護 到目前為止過電流和過電壓的保護裝置，定量的計算方法，尚缺乏公認的成熟方法和計算公式，工程上多以估算和經驗方法來選用。 （1）過流產生原因 主要由過載、短路、誤觸發等原因引起的 。 （2）過流保護措施 以最大的速度將故障點排除，如采用快速速熔斷器、快速過流繼電器、直流斷流器、快速隔離器（半波無載開關）等，目前最常用且經濟實效的多采用快速熔斷器。 ① 快速熔斷器的選擇 固態繼電器模塊的電流是以通態平均電流IT（AV）來標稱，而快速熔斷器卻以有效值來標稱，所以熔斷器選擇應按實際的工作電流有效值來取。 七、4路固態繼電器同時控制加熱的應用對象： 該儀表將以功能強大、可靠性高、體積小巧，操作快捷，使用方便等優勢，深受工控領域客戶的親睞。 適合于同一臺設備中有多路控溫區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、熱熔膠； 4.2 鞋機控制系統設計時：動作控制用PLC；溫度控制用AI-7048型，可同時用觸摸屏來顯示控制。 4.3 滌綸拉絲假捻機臺有45個加熱缸， 控制長絲拉升軟化溫度。由于原機臺溫控系統老舊，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 4.5 同一設備中多溫區控制，分低、中、高溫。 由于AI-7048是導軌安裝，分散安裝更方便更快捷組建AIFCS總線型監控系統。 手持顯示器可應用于導軌表在脫離計算機時，在現場調試，在巡回檢查導軌表應用. 因態繼電器較之傳統的電磁式開頭有無可比擬的優越性能，使它具有廣闊的應用空間領域，有日益取代傳統工電磁式開關之趨勢。