Ipari automatizálási PLC szekrények közbenső relék kiválasztása

Az ipari automatizálás agyaként a programozható logikai vezérlőre (PLC) támaszkodik. A PLC precíz, alacsony{1}}energiájú digitális parancsokat küld, amelyek bonyolult folyamatokat irányítanak.

De ezek a kimenetek kényesek. Nem tudják közvetlenül táplálni a nagy-áramú motorokat, mágnesszelepeket és kontaktorokat, amelyek a nehéz emelést végzik.

Itt lépnek be a közbenső relék a vezérlőrendszer alapvető védelmeiként. Erős interfészt hoznak létre, amely létfontosságú leválasztást és tápellátást biztosít.

A megfelelő köztes relé kiválasztása nem csak fontos,{0}}az egész automatizálási rendszer megbízhatósága és élettartama szempontjából kulcsfontosságú. Az ipari automatizálási PLC-szekrények közbenső relékének kiválasztása négy kulcsfontosságú tényezőtől függ, amelyeket megvizsgálunk:

Tekercs feszültség

Kapcsolat értékelése

Formatényező (helymegtakarítás)

Beépített{0}}védelem

Miért elengedhetetlenek a relék?

A PLC kimeneti relé működésének megértése megmutatja, miért számít a gondos kiválasztása a szilárd vezérlőpanel kialakításánál. Ez az összetevő sokkal többet tesz, mint a terhelés be- és kikapcsolása.

Ez egy több-célú eszköz. Megvédi a drága berendezéseket, lehetővé teszi a rendszer rugalmasságát, és biztosítja, hogy minden zökkenőmentesen működjön.

Az izolációs elv

A relé galvanikus leválasztást hoz létre. Belül nincs közvetlen elektromos kapcsolat a vezérlő áramkör (tekercs) és a terhelő áramkör (érintkezők) között.

Képzelje el felvonóhídként. Az érzékeny PLC „kastély” finom logikájával teljesen elkülönül a motorok és fűtőberendezések nagy-teljesítményű „külvilágától”.

Amikor a PLC kis jelet küld a relé tekercsének, az olyan, mintha csak szükség esetén engedné le a felvonóhidat. Ez a fizikai légrés megakadályozza, hogy a veszélyes nagy-feszültségcsúcsok vagy elektromos hibák a terhelési oldalon visszajussanak, és tönkretegyék a PLC érzékeny kimeneti tranzisztorait.

Ez a védelem önmagában is megéri a köztes relék használatát.

Feszültség és áramnövelés

A szabványos PLC digitális kimenet 24 VDC jelet ad nagyon alacsony áram mellett,{1}}gyakran csak néhány milliamper (mA). Ez feszültség alá helyezi a relé tekercsét, de nem képes táplálni egy ipari terhelést.

A relé úgy működik, mint egy erősítő. Az alacsony-teljesítményű 24 VDC jel feszültség alá helyezi a tekercset, amely bezárja a sokkal nagyobb feszültségre és áramerősségre tervezett érintkezőket.

Ez lehetővé teszi, hogy a PLC-től érkező apró 24 VDC, 15 mA-es jel biztonságosan vezéreljen egy 230 VAC feszültségű motorkontaktort, amely több ampert vesz fel, vagy egy 10 A DC mágnesszelepet.

Különböző jelek csatlakoztatása

Az automatizálási rendszerek ritkán használnak csak egyfajta jelet. Gyakori, hogy egy DC-alapú vezérlőrendszer (például PLC) vezérli az AC-tápellátású eszközöket.

Egy köztes relé könnyen áthidalja ezt a rést.

A 24 VDC PLC kimenet feszültség alá helyezi a relé DC tekercsét. A relé leválasztott érintkezői ezután gond nélkül kapcsolhatják a 120 VAC, 230 VAC, vagy akár 480 VAC áramköröket, amennyiben az érintkezők névlegesek. Ez a rugalmasság kulcsfontosságú az adaptálható és méretezhető rendszertervezésben.

A modern relé részei

A megfelelő relé kiválasztásához meg kell értenünk a részeit. A modern ipari relé több, mint egy tekercs és érintkező,{1}}egy moduláris rendszer, amelyet a vezérlőpanelek hatékonyságára és egyszerű szervizelésére terveztek.

A kulcsfogalmak meghatározásához bontsunk fel egy tipikus 24 VDC relémodult.

A tekercs: A "bemeneti" oldal

A tekercs a relé vezérlő bemenete. Ez egy elektromágnes, amely mágneses mezőt hoz létre, amikor a PLC kimenet feszültség alá helyezi.

Ez a mágneses tér fizikailag mozgatja a belső kapcsolómechanizmust.

A tekercset a névleges feszültsége határozza meg. Ennek a specifikációnak, a tekercsfeszültségnek meg kell egyeznie a PLC kimenet feszültségével.

A Kapcsolatok: A "Kimenet" oldal

Az érintkezők a relé kapcsoló részei, amelyek kezelik a terhelési áramkört. Elektromosan el vannak választva a tekercstől.

A terminálokat általában Normally Open (NO), Normally Closed (NC) és Common (C) címkével látják el.

A Normál nyitott érintkező nyitva van, ha a tekercs ki van kapcsolva, és zár, ha a tekercs be van kapcsolva. Az alaphelyzetben zárt érintkező fordítva működik. A közös terminál a NO és az NC érintkezők megosztott csatlakozási pontja.

A váltókat a pólus- és dobásbeállításuk írja le. Az SPDT (Single Pole, Double Throw), más néven Form C, egy közös, egy NO és egy NC érintkezőt biztosít. Ez jól működik különféle logikai alkalmazásoknál.

Az alap vagy aljzat

A legtöbb modern ipari relé „plug{0}}in” típusú. A relé egy DIN-sínre szerelhető aljzatba vagy aljzatba csatlakozik.

Ez a kialakítás nagy előnyt jelent az ipari vezérlőpanel kábelezésében és karbantartásában. Minden állandó vezeték az alap csavar- vagy rugós{1}}kapcsaihoz csatlakozik.

Ha egy relé meghibásodik, a technikus egyszerűen kihúzhatja a régi relét, és másodpercek alatt csatlakoztathat egy újat. Nincs szükség szerszámra az áramkör leválasztásához. Ez drámaian csökkenti a gép állásidejét.

Beépített{0}}funkciók

A mai relémodulok gyakran tartalmaznak hasznos funkciókat az alapba vagy a modulba építettek.

Az állapotjelző LED jó példa erre. Ez a lámpa kigyullad, amikor a tekercs feszültség alatt van, azonnali vizuális visszajelzést adva a hibaelhárításhoz. Egy pillantással megmutatja, hogy a PLC utasítja-e a relét, hogy kapcsoljon be.

Sok modul beépített{0}}túlfeszültség-védelemmel is rendelkezik. Ez a kritikus tulajdonság, gyakran szabadonfutó dióda vagy varisztor, elengedhetetlen a PLC védelméhez. Hamarosan megtudjuk, miért fontos ez.

Végül a modulon található külön feliratozási terület lehetővé teszi az áramkör egyértelmű azonosítását. Ez felbecsülhetetlen egy zsúfolt vezérlőpanelben.

A fő kiválasztási kritériumok

A relé funkciójának és az alkatrészeknek alapos ismerete révén most mélyen belemerülhetünk az alkalmazásához megfelelő alkatrész kiválasztásához szükséges négy alapvető kritériumba.

Ezeknek a specifikációknak a helyes meghatározása tesz különbséget a megbízható rendszer és az állandó meghibásodásokkal rendelkező rendszer között.

1. kritérium: A tekercsfeszültség illesztése

Ez a legegyszerűbb, de vitathatatlanul legfontosabb ellenőrzés. A relé tekercs névleges feszültségének meg kell egyeznie a PLC kimeneti feszültségével.

A legtöbb ipari automatizálási alkalmazásban a szabványos vezérlőfeszültség 24 VDC. Tehát általában 24 VDC tekercses relét kell választani.

Az eltérések azonnali problémákat okoznak. Ha 120 VAC tekercset használ 24 VDC kimenettel, a feszültség nem hoz létre elég erős mágneses teret, és a relé nem fog működni.

A másik oldalon, ha 120 VAC feszültséget kapcsol egy 24 VDC tekercsre, az azonnal kiégeti azt, ami megszakad az áramkörben, és károsíthatja a tápegységet. Mindig ellenőrizze a PLC kimeneti specifikációit, és ennek megfelelően illessze a relé tekercsét.

2. kritérium: Kapcsolatfelvételi minősítés

Ez a relé kiválasztásának legkritikusabb lépése, és számos helyszíni hibát okoz. A reléérintkezőknek kezelniük kell az általuk kapcsolt feszültséget, áramerősséget és terhelés típusát.

Gyakori hiba, hogy csak a terhelés állandósult{0}}áramát veszik figyelembe. Ez nem elég.

Különbséget kell tennünk az ellenállásos és az induktív terhelések között. Az ellenállásos terhelésnek, mint a fűtőelemnek, állandó áramfelvétele van. Az induktív terhelés, mint például a motor, mágnesszelep vagy kontaktor tekercs, nagyon eltérően viselkedik.

Amikor egy induktív terhelés először kapcsol be, hatalmas bekapcsolási árama lehet,{0}}sokszor akkora, mint az állandósult állapotú-besorolása. Ennél is fontosabb, hogy amikor kikapcsol, erős feszültségcsúcsot hoz létre.

Ez az elektromos feszültség sokkal nehezebb a reléérintkezőkön, mint egy egyszerű ellenállásos terhelés. Az adatlapok ezt különböző értékelésekkel mutatják be. Például egy relé besorolása "10A @ 250 VAC (ellenállás)", de csak "5A @ 30 VDC (induktív)".

Láttunk egyszer egy rendszert, ahol a motor mágneskapcsolója időszakos hibákat okozott. Az azt vezérlő PLC kimeneti relé 6 A névleges feszültségű volt, és a kontaktor tekercsének állandósult-árama csak 0,5 A volt. Papíron jól nézett ki. A relé azonban nem volt megfelelően méretezve a kontaktor tekercsének erősen induktív természetéhez. Idővel az induktív terhelés átkapcsolásából eredő ívelhegesztés összehegesztette a relé érintkezőit. A motor folyamatosan járt, jelentős leállást és megsérült terméktételt okozva. A relé cseréje az induktív terhelésnek megfelelően méretezett relére véglegesen megoldotta a problémát.

3. kritérium: A hátsó-EMF fenyegetés

Amikor a PLC kikapcsol egy relé tekercset, az általa létrehozott mágneses mező összeomlik. Ez az összeomló mező fordított -polaritású feszültségcsúcsot hoz létre a tekercsen, amelyet vissza-elektromotoros erőnek vagy vissza-EMF-nek neveznek.

Ez a feszültségcsúcs hihetetlenül magas lehet. Gyakran egy rövid pillanatra eléri a több száz vagy akár több ezer voltot.

Ez a hátsó-EMF tüske a vezetékeken visszahalad a PLC kimenetéhez. A PLC kimenete általában egy tranzisztor{2}}egy érzékeny félvezető eszköz. Ez a nagy-feszültségcsúcs könnyen meghaladhatja a tranzisztor áttörési feszültségét, és végleg tönkreteheti azt. Egyetlen védetlen relé megölheti a drága PLC kimeneti kártyát.

A megoldás a túlfeszültség-védelem. A 24 VDC relémodulnál ez szinte mindig egy szabadonfutó dióda (más néven flyback dióda), amely párhuzamosan van a tekercssel csatlakoztatva. Ez a dióda biztonságos utat biztosít a hátsó -EMF-energia keringéséhez, és hőként ártalmatlan disszipációhoz a relé áramkörben, és soha nem éri el a PLC-t.

Váltóáramú tekercsek vagy váltóáramú terhelések esetén a varisztor vagy az RC elzáró áramkör ugyanazt a védőhatást éri el. Az integrált védelemmel ellátott relémodul kiválasztása a modern vezérlőrendszerek alapvető bevált gyakorlata.

4. kritérium: Formatényező

A relé fizikai mérete fontos szempont a modern panelépítésben. A kapcsolószekrényben található DIN-sín hely értékes ingatlan.

A vékony interfész relé számos PLC I/O alkalmazás számára a legjobb választás lett. Ezek a relék akár 6 mm-es keskenyek is lehetnek, ami rendkívül nagy -sűrűségű I/O vezetékezést tesz lehetővé. Ez jelentős helyet takarít meg, és kisebb,{4}}költséghatékonyabb házakhoz vezethet.

Ezzel szemben a hagyományos „jégkocka” vagy az általános{0}}relék nagyobbak. Bár több DIN-sín helyet foglalnak el, gyakran magasabb névleges érintkezési áramot kínálnak (10A, 16A vagy több), és többpólusú konfigurációkban kaphatók, például DPDT (Double Pole, Double Throw) vagy 4PDT. Ezek hasznosak lehetnek a bonyolultabb kapcsolási logikához.

A választás az alkalmazás igényeitől függ. Előnyben részesítse a sűrűséget és a helytakarékosságot- egy vékony interfész relével, vagy a nagyobb áramkapacitást és a több pólust egy általános-célú relével.

Az 5 lépéses kiválasztásKeretrendszer

Ennek a technikai tudásnak megismételhető folyamattá alakítása kiküszöböli a találgatásokat és megelőzi a költséges hibákat. Kövesse ezt az öt-lépéses keretrendszert minden megadott közvetítéshez.

1. lépés: Jellemezze terhelését

Először is teljesen meg kell értenie a váltani kívánt eszközt. Tegye fel ezeket a kérdéseket:

Mi az a készülék? (pl. motor mágneskapcsoló, mágnesszelep, jelzőlámpa, fűtés)

Mekkora az üzemi feszültsége? (pl. 230VAC, 120VAC, 24VDC)

Mekkora az állandó állapotú-üzemi árama? (pl. 0,5A, 2A)

A legfontosabb, hogy a terhelés rezisztív vagy induktív?

Ez az információ az összes következő lépés alapja.

2. lépés: Erősítse meg PLC-adatait

Ezután nézze meg a vezérlés forrását. Bár szinte mindig 24 VDC, ez egy fontos ellenőrzési lépés.

Mi a PLC megadott kimeneti feszültsége? (Győződjön meg róla, hogy 24 VDC)

Mekkora a PLC kimenet maximális áramforrási képessége? (pl. 500mA)

Biztosítania kell, hogy ez a kimeneti áram feszültség alá helyezze a relé tekercsét. Egy tipikus 24 VDC relémodul vékony relétekercse 10-20 mA-t fogyaszthat, ami jóval meghaladja bármely szabványos PLC kimenet kapacitását.

3. lépés: Számítsa ki a kapcsolattartó minősítést

Most válassza ki a megfelelő érintkezési besorolást biztonsági ráhagyással. Soha ne válasszon olyan relét, amelynek érintkezőbesorolása éppen megfelel a terhelés állandósult{1}}áramának.

Kezdje a terhelés állandó állapotú-áramával az 1. lépéstől.

Alkalmazzon biztonsági tényezőt. Ellenállásos terhelések esetén az általános iparági gyakorlat szerint olyan relét választanak ki, amelynek érintkezőbesorolása legalább 150%-a (1,5-szerese) az állandósult állapotú terhelésnek.

Induktív terhelések esetén a biztonsági tényezőnek sokkal nagyobbnak kell lennie a bekapcsolási áram és a kapcsolási ív figyelembevételéhez. Az 5-10-szeres tényező nem ritka, különösen a motorok és mágnesszelepek esetében. Mindig ellenőrizze a relé adatlapján az adott induktív terhelést. Ha kétségei vannak, méretezze túl az érintkezési besorolást.

4. lépés: Válassza ki a Form Factort

Vegye figyelembe a központ fizikai korlátait és követelményeit.

Ha magas I/O-számmal rendelkező panelt épít, és a hely korlátozott, akkor a vékony interfészrelé az alapértelmezett választás.

If your load needs very high current (e.g., >10A) vagy több elszigetelt érintkezőkészletre van szüksége (DPDT, 4PDT), amelyeket egyetlen bemenet vezérel, egy nagyobb általános célú -jégkocka-relé a DIN-sín aljzaton a megfelelőbb.

5. lépés: Ellenőrizze az integrált védelmet

Ez az utolsó, kritikus go/no{0}}go ellenőrzés.

Tekintse át a kiválasztott 24 VDC relémodul adatlapját. Keresse a „beépített szabadonfutó dióda”, „flyback dióda”, „fordított polaritás elleni védelem” vagy egy kapcsolási rajzot, amely a dióda szimbólumát mutatja a tekercs kivezetésein (A1 és A2).

Ha ez a funkció nincs egyértelműen feltüntetve benne, ne vásárolja meg a relét. A PLC kimenet károsodásának kockázata túl nagy. Válasszon olyan modellt, amely kifejezetten tartalmazza ezt az alapvető védelmi funkciót.

Relé típusokÖsszehasonlítva

A "köztes relé" kifejezés több különböző technológiát takar. A köztük való választás magában foglalja a méret, a költségek és a teljesítmény jellemzőinek kereskedelmét.

Gyors bevezetés

Vékony interfészrelék: A nagy{0}}sűrűségű PLC I/O modern szabványa, helytakarékosságra optimalizálva.

"Ice Cube" relék: Nagyobb, dugaszolható-általános-célú (GP) relék, amelyek sokoldalúságukról és nagyobb teljesítményű-kezelési képességükről ismertek.

Szilárdtest-relék (SSR): félvezető-alapú eszközök, amelyek nincsenek mozgó alkatrészei, és egyedülálló teljesítményelőnyöket kínálnak.

Összehasonlító elemzési táblázat

Az alábbi táblázat közvetlen összehasonlítást nyújt a fő teljesítménymutatók között.

Ez az összehasonlítás azt mutatja, hogy nincs egyetlen "legjobb" relé. Az optimális választás az alkalmazástól függ. Az általános PLC kimeneti puffereléshez a vékony interfész relé kínálja a funkciók legjobb egyensúlyát. Nagy-teljesítményű terhelés esetén a jégkocka-relé robusztus választás. A több millió ciklust vagy nagyon gyors kapcsolást igénylő alkalmazásoknál, mint például a PWM-vezérlés, az SSR a magasabb költség- és hőkezelési igények ellenére is jobb.

Bevált gyakorlatok a telepítéshez

A megfelelő választás csak a csata fele. A helyes telepítés és bekötés elengedhetetlen a rendszer megbízhatóságának és szervizelhetőségének biztosításához.

Vezeték méretezése és lezárása

Mindig az érintkezők által kapcsolt terhelési áramnak megfelelő vezetékmérőt használjon. Az alulméretezett vezetékek túlmelegedhetnek, ami tűzveszélyt okozhat.

A reléalap csavaros vagy rugós{0}}kapcsainak minden csatlakozásához használjon érvéghüvelyeket. Az érvéghüvelyek tartalmazzák a finom huzalszálakat, biztosítva a biztonságos,{2}}gáztömör csatlakozást, amely idővel nem lazul meg a vibráció miatt.

A vezetékek elkülönítése

A vezérlőpulton tartsa fenn a fizikai távolságot a kis{0}}feszültségű egyenáramú vezérlővezetékek (a tekercs oldala, a PLC-hez csatlakoztatva) és a nagyobb-teljesítményű AC vagy DC terhelésű vezetékek (érintkező oldal) között.

Vezesse ezeket a vezetékcsoportokat külön vezetékcsatornákban. Ez a gyakorlat minimálisra csökkenti a tápvezetékekből származó elektromos zaj kockázatát, amely befolyásolja az érzékeny vezérlővezetékeket, ami a rendszer rendellenes működését okozhatja.

A címkézés jelentősége

Minden relét és a hozzá tartozó vezetékeket egyértelműen fel kell címkézni, az elektromos kapcsolási rajzon szereplő jelöléseknek megfelelően.

Ez az egyszerű lépés felbecsülhetetlen értékű az üzembe helyezés és a jövőbeni hibaelhárítás során. A jól-felcímkézett panel lehetővé teszi a technikus számára, hogy gyorsan azonosítsa és diagnosztizálja a hibás áramkört, ami jelentősen csökkenti az állásidőt.

Gyakori elkerülendő buktató

Sok modern relémodul integrált szabadonfutó diódákkal polaritásérzékeny. A dióda meghatározott irányban csatlakozik a tekercs kivezetéseihez (A1 és A2).

Ha megfordítja a polaritást,-a +24VDC-t a 0 V-ra szánt terminálhoz csatlakoztatja, és fordítva-, a szabadonfutó dióda gyakorlatilag rövidzárlattá válik a tápegységben, amint a PLC kimenet bekapcsol.

Ez általában kioldja a tápegység túláramvédelmét, vagy kiolvad egy biztosíték, és leállítja a teljes 24 VDC vezérlő áramkört. Mindig ellenőrizze a relé alapján lévő jelöléseket, hogy biztosítsa a tekercs csatlakozások helyes polaritását.

Az Ön befektetése a megbízhatóságba

A relé céljának megértésétől a megfelelő módszeres kiválasztásáig vezető út minden automatizálási szakember számára alapvető készség.

Láttuk, hogy a relék miért nélkülözhetetlenek a leválasztáshoz és az erősítéshez. Lebontottuk az összetevőket, és megvizsgáltuk a kritikus kiválasztási kritériumokat: tekercsfeszültség, érintkező névleges érték, vissza-EMF-védelem és alaktényező.

Az 5-lépéses keretrendszer alkalmazásával ezt a tudást megbízható, hiba-csökkentő folyamattá alakítja át. A gondosan megválasztott köztes relé nem csupán egy alkatrész,{4}} hanem stratégiai befektetés a teljes ipari automatizálási rendszer hosszú távú megbízhatóságába, biztonságába és szervizelhetőségébe.

A reléérintkező-besorolási folyamat, a megfelelő ipari vezérlőpanel-bekötési gyakorlattal kombinálva biztosítja a rendszer megbízható működését az elkövetkező években. 

Hogyan határozható meg a 12 V-os relé minősége? Teljes tesztelési útmutató

Mit tegyek, ha a 12V-os relé nem kapcsol be, de a tekercs feszültség alatt van?

Mi a feladata a 12V-os relének egy motorkerékpárban? Teljes útmutató

12 V-os relé DIN sínre szerelés: Teljes útmutató ipari panelekhez