Izbira vmesnih relejev za PLC omare industrijske avtomatizacije

Industrijska avtomatizacija se zanaša na programabilni logični krmilnik (PLC) kot svoje možgane. PLC pošilja natančne nizko{1}}energijske digitalne ukaze, ki nadzorujejo kompleksne procese.

Toda ti rezultati so občutljivi. Ne morejo neposredno napajati visoko{1}}motorjev, solenoidov in kontaktorjev, ki opravljajo težka dela.

Tu nastopijo vmesni releji kot bistvena zaščita vašega krmilnega sistema. Ustvarijo močan vmesnik, ki zagotavlja bistveno izolacijo in preklapljanje moči.

Izbira pravega vmesnega releja ni le pomembna-, ampak je ključnega pomena za zanesljivost in življenjsko dobo vašega celotnega sistema avtomatizacije. Izbira vmesnih relejev za omare PLC za industrijsko avtomatizacijo je odvisna od štirih ključnih dejavnikov, ki jih bomo raziskali:

Napetost tuljave

Ocena stika

Faktor oblike (prihranek prostora)

Vgrajena-zaščita

Zakaj so releji bistveni

Razumevanje, kaj počne izhodni rele PLC, pokaže, zakaj je skrbna izbira pomembna pri trdni zasnovi nadzorne plošče. Ta komponenta naredi veliko več kot vklapljanje in izklapljanje bremen.

Je večnamenska-naprava. Ščiti drago opremo, omogoča prilagodljivost sistema in zagotavlja, da vse teče gladko.

Načelo izolacije

Rele ustvari galvansko izolacijo. V notranjosti ni neposredne električne povezave med krmilnim vezjem (tuljava) in obremenitvenim vezjem (kontakti).

Predstavljajte si ga kot dvižni most. Občutljiv »grad« PLC-ja s svojo občutljivo logiko ostaja popolnoma ločen od-močnega »zunanjega sveta« motorjev in grelnikov.

Ko PLC pošlje majhen signal na tuljavo releja, je to tako, kot da bi dvižni most spustili le, ko je to potrebno. Ta fizična zračna reža preprečuje, da bi nevarni visoko{1}}napetostni sunki ali električne napake na strani bremena potovali nazaj in uničili občutljive izhodne tranzistorje PLC-ja.

Samo zaradi te zaščite je vredno uporabiti vmesne releje.

Povečanje napetosti in toka

Standardni digitalni izhod PLC daje signal 24 VDC pri zelo nizkem toku-pogosto le nekaj miliamperov (mA). To napaja tuljavo releja, vendar ne more napajati industrijskega bremena.

Rele deluje kot ojačevalnik. Signal nizke-moči 24 VDC napaja tuljavo, ki zapre kontakte, ocenjene za veliko višje napetosti in tokove.

To omogoča, da majhen signal 24 VDC, 15 mA iz PLC-ja varno krmili kontaktor motorja 230 VAC, ki porabi več amperov, ali elektromagnetni ventil 10 A DC.

Povezovanje različnih signalov

Sistemi za avtomatizacijo redko uporabljajo samo eno vrsto signala. Običajno je, da krmilni sistem-na podlagi enosmernega toka (kot je PLC) krmili naprave, ki se napajajo-izmenično.

Vmesni rele zlahka premosti to vrzel.

Izhod PLC 24 VDC napaja enosmerno tuljavo releja. Izolirani kontakti releja lahko nato brez težav preklapljajo tokokroge 120VAC, 230VAC ali celo 480VAC, če ustreza nazivna vrednost kontakta. Ta prilagodljivost je ključna za prilagodljivo in razširljivo zasnovo sistema.

Deli sodobnega releja

Da izberemo pravi rele, moramo razumeti njegove dele. Sodobni industrijski rele je več kot le tuljava in kontakti-je modularen sistem, zasnovan za učinkovitost in enostavno servisiranje v nadzornih ploščah.

Razčlenimo tipičen relejni modul 24 VDC, da definiramo ključne pojme.

Tuljava: "Vhodna" stran

Tuljava je krmilni vhod releja. To je elektromagnet, ki ustvarja magnetno polje, ko ga napaja izhod PLC.

To magnetno polje fizično premika notranji stikalni mehanizem.

Tuljava je opredeljena z nazivno napetostjo. Ta specifikacija, napetost tuljave, se mora ujemati z napetostjo iz izhoda PLC.

Stiki: "Izhodna" stran

Kontakti so stikalni del releja, ki skrbi za obremenitev. Električno so ločeni od tuljave.

Priključki so običajno označeni kot normalno odprti (NO), normalno zaprti (NC) in običajni (C).

Običajno odprt kontakt je odprt, ko je tuljava izklopljena, in se zapre, ko je tuljava vklopljena. Običajno zaprt kontakt deluje obratno. Skupni terminal je skupna priključna točka za NO in NC kontakte.

Releji so opisani glede na njihov drog in nastavitev meta. SPDT (enopolni, dvojni met), imenovan tudi oblika C, zagotavlja en skupni, en NO in en NC kontakt. To dobro deluje za različne logične aplikacije.

Osnova ali vtičnica

Večina sodobnih industrijskih relejev je "v-priklopnih" tipov. Rele se priključi na podnožje ali vtičnico na DIN letev.

Ta zasnova zelo koristi ožičenju in vzdrževanju industrijske nadzorne plošče. Vsa trajna napeljava je povezana z vijačnimi ali vzmetnimi-sponkami podstavka.

Če rele odpove, lahko tehnik preprosto odklopi stari rele in v nekaj sekundah priključi novega. Za odklop vezja ni potrebno nobeno orodje. To dramatično skrajša čas izpada stroja.

Vgrajene-funkcije

Današnji relejni moduli pogosto vključujejo uporabne funkcije, vgrajene v osnovo ali modul.

Dober primer je LED indikator stanja. Ta lučka se vklopi, ko je tuljava pod napetostjo, kar daje takojšnjo vizualno povratno informacijo za odpravljanje težav. Na prvi pogled pokaže, ali PLC sporoča releju, naj se vklopi.

Veliko modulov ima tudi vgrajeno-prenapetostno zaščito. Ta kritična lastnost, pogosto dioda s prostim tekom ali varistor, je bistvena za zaščito PLC-ja. Kmalu bomo razkrili, zakaj je to pomembno.

Končno namensko območje za označevanje na modulu omogoča jasno identifikacijo vezja. To je neprecenljivo na natrpani nadzorni plošči.

Glavna izbirna merila

Z dobrim razumevanjem funkcije in delov releja se lahko zdaj poglobimo v štiri bistvena merila za izbiro prave komponente za vašo aplikacijo.

Ustrezna določitev teh specifikacij je razlika med zanesljivim sistemom in sistemom s stalnimi okvarami.

Merilo 1: Ujemanje napetosti tuljave

To je najpreprostejši, a nedvomno najpomembnejši pregled. Nazivna napetost tuljave releja se mora ujemati z izhodno napetostjo PLC-ja.

V večini aplikacij industrijske avtomatizacije je standardna krmilna napetost 24 VDC. Zato boste običajno izbrali rele s tuljavo 24 VDC.

Neusklajenost povzroči takojšnje težave. Če uporabljate tuljavo 120 VAC z izhodom 24 VDC, napetost ne bo ustvarila dovolj močnega magnetnega polja in rele ne bo deloval.

Po drugi strani pa bo uporaba 120VAC na 24VDC tuljavo takoj pregorela, ustvarila odprt tokokrog in potencialno poškodovala napajalnik. Vedno preverite izhodne specifikacije PLC-ja in ustrezno prilagodite tuljavo releja.

2. merilo: ocena stika

To je najbolj kritičen korak pri izbiri releja in povzroča številne napake na terenu. Kontakti releja morajo vzdrževati napetost, tok in vrsto obremenitve, ki jo preklapljajo.

Pogosta napaka je upoštevanje samo toka-stacionarnega stanja bremena. To ni dovolj.

Razlikovati moramo med uporovnimi in induktivnimi obremenitvami. Uporovna obremenitev, tako kot grelni element, ima dosleden tok. Induktivno breme, kot je motor, solenoid ali kontaktorska tuljava, se obnaša zelo različno.

Ko se induktivno breme prvič vklopi, ima lahko ogromen zagonski tok,-ki je velikokrat večji od nazivne-stacionarne vrednosti. Še pomembneje je, da ko se izklopi, ustvari močan napetostni skok.

Ta električna obremenitev je veliko težja na kontaktih releja kot preprosta uporovna obremenitev. Podatkovni listi to kažejo z različnimi ocenami. Na primer, rele je lahko ocenjen za "10A pri 250VAC (uporovni)", vendar samo za "5A pri 30VDC (induktivni)."

Nekoč smo videli sistem, kjer je kontaktor motorja povzročal občasne napake. Izhodni rele PLC-ja, ki ga krmili, je bil ocenjen na 6 A, stalni tok tuljave kontaktorja pa je bil le 0,5 A. Na papirju je bilo videti v redu. Vendar pa rele ni bil ustrezno dimenzioniran za visoko induktivno naravo tuljave kontaktorja. Sčasoma je oblok zaradi preklopa induktivne obremenitve zavaril kontakte releja. Motor je deloval neprekinjeno, kar je povzročilo znatne izpade in poškodovano serijo izdelkov. Zamenjava releja z relejem, ki je ustrezno ocenjen za induktivno obremenitev, je trajno odpravila težavo.

3. merilo: Grožnja z-elektromagnetnim poljem

Ko PLC izklopi tuljavo releja, se magnetno polje, ki ga je ustvaril, zruši. To kolapsirano polje ustvari vzvratno-napetostno konico na tuljavi, znano kot povratna-elektromotorna sila ali povratna-EMF.

Ta skok napetosti je lahko neverjetno visok. Pogosto za kratek trenutek doseže stotine ali celo tisoče voltov.

Ta vzvratni-konica EMF potuje nazaj po žicah do izhoda PLC-ja. Izhod PLC-ja je običajno tranzistor-občutljiva polprevodniška naprava. Ta visoka-napetostna konica lahko zlahka preseže napetost preboja tranzistorja in ga trajno uniči. En sam nezaščiten rele lahko uniči drago izhodno kartico PLC.

Rešitev je prenapetostna zaščita. Pri relejnem modulu 24 VDC je to skoraj vedno dioda s prostim tekom (imenovana tudi povratna dioda), povezana vzporedno s tuljavo. Ta dioda zagotavlja varno pot za povratno-energijo elektromagnetnega polja, da kroži in se neškodljivo razprši kot toplota znotraj relejnega vezja, pri čemer nikoli ne doseže PLC-ja.

Za izmenične tuljave ali izmenične obremenitve varistor ali RC dušilno vezje doseže enak zaščitni učinek. Izbira relejnega modula z integrirano zaščito je bistvena najboljša praksa za sodobne nadzorne sisteme.

Merilo 4: Faktor oblike

Fizična velikost releja je glavni dejavnik pri sodobni gradnji plošč. Prostor za DIN tirnico v krmilni omarici je dragocena nepremičnina.

Tanek vmesniški rele je postal najboljša izbira za številne V/I aplikacije PLC. Ti releji so lahko ozki kot 6 mm, kar omogoča izjemno-gostoto V/I ožičenja. To prihrani veliko prostora in lahko vodi do manjših, stroškovno-učinkovitejših ohišij.

V nasprotju s tem so tradicionalni releji za »ledeno kocko« ali splošni -namenski releji večji. Čeprav uporabljajo več prostora na DIN-tirnici, pogosto ponujajo višje kontaktne nazivne tokove (10 A, 16 A ali več) in so na voljo v več-polnih konfiguracijah, kot je DPDT (dvopolni, dvojni domet) ali 4PDT. Ti so lahko uporabni za bolj zapleteno preklopno logiko.

Izbira je odvisna od potreb vaše aplikacije. Dajte prednost gostoti in-prihranku prostora s tankim vmesniškim relejem ali dajte prednost večji tokovni zmogljivosti in več polov z-relejem za splošno uporabo.

Izbira v 5 korakihOkvir

Spreminjanje tega tehničnega znanja v ponovljiv proces odpravlja ugibanja in preprečuje drage napake. Upoštevajte ta- okvir petih korakov za vsak rele, ki ga določite.

1. korak: opredelite svojo obremenitev

Najprej morate popolnoma razumeti napravo, ki jo želite zamenjati. Zastavite ta vprašanja:

Kaj je naprava? (npr. kontaktor motorja, elektromagnetni ventil, indikatorska lučka, grelec)

Kakšna je njegova delovna napetost? (npr. 230VAC, 120VAC, 24VDC)

Kakšen je njegov-delovni tok v stabilnem stanju? (npr. 0,5 A, 2 A)

Najpomembneje je, ali je obremenitev uporovna ali induktivna?

Te informacije so osnova za vse naslednje korake.

2. korak: Potrdite specifikacije PLC-ja

Nato si oglejte kontrolni vir. Čeprav je skoraj vedno 24 VDC, je to ključen korak preverjanja.

Kakšna je izhodna napetost PLC-ja? (Potrdite, da je 24 VDC)

Kakšna je največja zmogljivost vira toka izhoda PLC? (npr. 500 mA)

Zagotoviti morate, da lahko ta izhodni tok napaja tuljavo releja. Tipična tanka relejna tuljava relejnega modula 24 VDC lahko porabi 10–20 mA, kar je povsem znotraj zmogljivosti katerega koli standardnega izhoda PLC.

3. korak: Izračunajte oceno kontakta

Zdaj izberite ustrezno oceno stika z varnostno rezervo. Nikoli ne izberite releja z nazivno kontaktno vrednostjo, ki se ujema samo s tokom-stacionarnega stanja bremena.

Začnite s trenutnim-stacionarnim stanjem bremena od 1. koraka.

Uporabite varnostni faktor. Za uporovne obremenitve je običajna industrijska praksa izbira releja z nazivno močjo kontakta vsaj 150 % (1,5x) obremenitve v-stalnem stanju.

Pri induktivnih obremenitvah mora biti varnostni faktor veliko večji, da se upoštevajo vklopni tok in preklopni oblok. Faktor od 5x do 10x ni neobičajen, zlasti za motorje in solenoide. Vedno preverite podatkovni list releja glede njegove specifične induktivne obremenitve. Če ste v dvomih, povečajte oceno kontakta.

4. korak: Izberite faktor oblike

Upoštevajte fizične omejitve in zahteve vaše nadzorne plošče.

Če gradite ploščo z velikim številom V/I in je prostor omejen, je privzeta izbira tanek vmesniški rele.

If your load needs very high current (e.g., >10A) ali pa potrebujete več sklopov izoliranih kontaktov (DPDT, 4PDT), ki jih krmili en sam vhod, je primernejši večji-rele "ledene kocke" za splošno uporabo na vtičnici letev DIN.

5. korak: Preverite integrirano zaščito

To je zadnje, kritično preverjanje za{0}}zagon.

Preglejte podatkovni list za 24 VDC relejni modul, ki ste ga izbrali. Poiščite izrecno omembo "integrirane diode s prostim tekom", "povratne diode", "zaščite pred obratno polarnostjo" ali diagram vezja, ki prikazuje simbol diode na sponkah tuljave (A1 in A2).

Če ta funkcija ni jasno navedena kot vključena, ne kupujte releja. Tveganje, da poškodujete izhod PLC-ja, je preveliko. Izberite model, ki izrecno vključuje to bistveno zaščitno funkcijo.

Vrste relejevV primerjavi

Izraz "vmesni rele" zajema več različnih tehnologij. Izbira med njimi vključuje trgovanje med velikostjo, ceno in značilnostmi delovanja.

Hiter uvod

Tanki vmesniški releji: Sodoben standard za V/I PLC-visoke gostote, optimiziran za prihranek prostora.

Releji »Ice Cube«: večji, vtični-releji za-splošne namene (GP), znani po svoji vsestranskosti in večji moči-zmožnosti upravljanja.

Polprevodniški-releji (SSR): Naprave-na osnovi polprevodnikov brez gibljivih delov, ki ponujajo edinstvene prednosti delovanja.

Tabela primerjalne analize

Spodnja tabela ponuja neposredno primerjavo ključnih meritev uspešnosti.

Ta primerjava kaže, da ni enega "najboljšega" releja. Optimalna izbira je odvisna od vaše aplikacije. Za splošno medpomnjenje izhodov PLC ponuja tanek vmesniški rele najboljše ravnovesje funkcij. Za velike-obremenitve moči je rele za ledene kocke robustna izbira. Za aplikacije, ki potrebujejo milijone ciklov ali zelo hitro preklapljanje, kot je krmiljenje PWM, je SSR boljši kljub višjim stroškom in potrebam po toplotnem upravljanju.

Najboljše prakse za namestitev

Pravilna izbira je le polovica uspeha. Pravilna namestitev in ožičenje sta bistvena za zagotavljanje zanesljivosti in uporabnosti sistema.

Dimenzioniranje in zaključek žice

Vedno uporabite pravilen premer žice za obremenitveni tok, ki ga preklapljajo kontakti. Premajhne žice se lahko pregrejejo, kar povzroči nevarnost požara.

Za vse povezave z vijačnimi ali sponkami vzmetne-objemke releja uporabite žične objemke. Objemke vsebujejo fine žične pramene, ki zagotavljajo varno,-neprepustno povezavo, ki se sčasoma ne bo zrahljala zaradi vibracij.

Ločevanje ožičenja

Na nadzorni plošči vzdržujte fizično ločitev med nizko-napetostnim krmilnim ožičenjem enosmernega toka (stran tuljave, povezano s PLC-jem) in ožičenjem močnejšega-izmeničnega ali enosmernega toka (kontaktna stran).

Te skupine žic napeljite v ločenih žičnih kanalih. Ta praksa zmanjša tveganje, da bi električni šum iz napajalne napeljave vplival na občutljivo krmilno napeljavo, kar lahko povzroči nepravilno delovanje sistema.

Pomen označevanja

Vsak rele in z njim povezane žice morajo biti jasno označene in ustrezati oznakam v električni shemi.

Ta preprost korak je neprecenljiv pri zagonu in prihodnjem odpravljanju težav. Dobro-označena plošča tehniku ​​omogoča hitro prepoznavanje in diagnosticiranje okvarjenega vezja, kar dramatično skrajša čas izpada.

Pogoste pasti, ki se jim je treba izogniti

Številni sodobni relejni moduli z integriranimi diodami za prosti tek so občutljivi na polarnost. Dioda je povezana v določeni orientaciji preko sponk tuljave (A1 in A2).

Če obrnete polariteto-pri povezovanju +24VDC s priključkom, namenjenim za 0 V, in obratno-bo prostotečna dioda dejansko postala kratek stik v vašem napajalniku, takoj ko se vklopi izhod PLC.

To bo običajno sprožilo prenapetostno zaščito napajalnika ali pregorelo varovalko in izklopilo celotno krmilno vezje 24 VDC. Vedno preverite oznake na osnovi releja, da zagotovite pravilno polariteto za povezave tuljav.

Vaša naložba v zanesljivost

Pot od razumevanja namena releja do metodične izbire pravega je temeljna veščina za vsakega strokovnjaka za avtomatizacijo.

Videli smo, zakaj so releji bistveni za izolacijo in ojačanje. Razčlenili smo komponente in raziskali kritična izbirna merila napetosti tuljave, nazivne kontaktne vrednosti, zadnje-zaščite pred EMF in faktorja oblike.

Z uporabo ogrodja 5-stopenj to znanje spremenite v zanesljiv proces, ki-zmanjšuje napake. Skrbno izbrani vmesni rele ni samo komponenta-je strateška naložba v dolgoročno zanesljivost, varnost in uporabnost vašega celotnega sistema industrijske avtomatizacije.

Postopek izbire nazivne vrednosti kontakta releja v kombinaciji z ustreznimi praksami ožičenja industrijske nadzorne plošče zagotavlja zanesljivo delovanje vašega sistema v prihodnjih letih. 

Kako določiti kakovost 12V releja? Celoten vodnik za testiranje

Kaj naj storim, če se 12V rele ne vklopi, vendar je tuljava pod napetostjo?

Kakšna je funkcija 12V releja v motociklu? Celoten vodnik

Namestitev 12V releja na DIN letev: Celoten vodnik za industrijske panele