Välireleiden valinta teollisuusautomaation PLC-kaappiin

Teollisuusautomaatio luottaa aivoinaan ohjelmoitavaan logiikkaan (PLC). PLC lähettää tarkkoja,{1}}vähäenergiaisia ​​digitaalisia komentoja, jotka ohjaavat monimutkaisia ​​prosesseja.

Mutta nämä tulokset ovat herkkiä. Ne eivät voi suoraan syöttää suurvirtamoottoreita, solenoideja ja kontaktoreita, jotka nostavat raskaita.

Tässä välireleet toimivat ohjausjärjestelmän tärkeimpinä suojina. Ne luovat vahvan käyttöliittymän, joka tarjoaa elintärkeän eristyksen ja virranvaihdon.

Oikean välireleen valitseminen ei ole vain tärkeää-se on ratkaisevan tärkeää koko automaatiojärjestelmäsi luotettavuuden ja käyttöiän kannalta. Teollisuusautomaation PLC-kaappien välireleiden valinta riippuu neljästä avaintekijästä, joita tutkimme:

Kelan jännite

Yhteydenottoluokitus

Muotokerroin (tilansäästö)

Sisäänrakennettu{0}}suojaus

Miksi releet ovat välttämättömiä

PLC-lähtöreleen toiminnan ymmärtäminen osoittaa, miksi huolellinen valinta on tärkeää kiinteässä ohjauspaneelin suunnittelussa. Tämä komponentti tekee paljon enemmän kuin vain kytkee kuormat päälle ja pois.

Se on monikäyttöinen{0}}laite. Se suojaa kalliita laitteita, mahdollistaa järjestelmän joustavuuden ja varmistaa, että kaikki toimii sujuvasti.

Eristysperiaate

Rele luo galvaanisen eristyksen. Sisällä ei ole suoraa sähköistä yhteyttä ohjauspiirin (käämi) ja kuormituspiirin (koskettimet) välillä.

Kuvittele se laskusillana. Herkkä PLC-"linna" herkällä logiikallaan pysyy täysin erillään{1}}moottoreiden ja lämmittimien tehokkaasta "ulkomaailmasta".

Kun PLC lähettää pienen signaalin relekelalle, se on kuin laskusiltaa laskettaisiin vain tarvittaessa. Tämä fyysinen ilmaväli estää vaarallisia korkea-jännitepiikkejä tai kuormituspuolen sähkövikoja kulkemasta takaisin ja tuhoamasta PLC:n herkkiä lähtötransistoreita.

Pelkästään tämä suojaus tekee välireleistä käytön arvoisia.

Jännitteen ja virran lisäys

Tavallinen PLC-digitaalilähtö antaa 24 VDC signaalin erittäin alhaisella virralla-usein vain muutamalla milliampeerilla (mA). Tämä aktivoi releen kelan, mutta ei voi antaa virtaa teollisuuskuormitukselle.

Rele toimii kuin vahvistin. Pieni-tehoinen 24 VDC -signaali aktivoi käämin, joka sulkee koskettimet, jotka on mitoitettu paljon korkeammalle jännitteelle ja virralle.

Tämän ansiosta PLC:n pieni 24 VDC, 15 mA signaali ohjaa turvallisesti 230 VAC:n moottorikontaktoria, joka käyttää useita ampeeria, tai 10 A DC:n solenoidiventtiiliä.

Erilaisten signaalien yhdistäminen

Automaatiojärjestelmät käyttävät harvoin vain yhden tyyppistä signaalia. On yleistä, että DC-pohjainen ohjausjärjestelmä (kuten PLC) ohjaa AC-virtalähteellä toimivia laitteita.

Välirele ylittää tämän raon helposti.

24 VDC PLC-lähtö vetää releen DC-käämin. Releen eristetyt koskettimet voivat sitten kytkeä 120VAC, 230VAC tai jopa 480VAC piirit ilman ongelmia, kunhan kosketinten nimellisarvo sopii. Tämä joustavuus on avain mukautuvan ja skaalautuvan järjestelmän suunnitteluun.

Modernin releen osia

Oikean releen valitsemiseksi meidän on ymmärrettävä sen osat. Nykyaikainen teollisuusrele on enemmän kuin vain kela ja koskettimet{1}}se on modulaarinen järjestelmä, joka on suunniteltu tehostamaan ja helpottamaan ohjauspaneelien huoltoa.

Tarkastellaanpa tyypillistä 24 VDC:n relemoduulia keskeisten termien määrittelemiseksi.

Kela: "Input"-puoli

Käämi on releen ohjaustulo. Se on sähkömagneetti, joka luo magneettikentän, kun se saa virtaa PLC-lähdöstä.

Tämä magneettikenttä liikuttaa fyysisesti sisäistä kytkinmekanismia.

Käämi määritellään sen jännitteen mukaan. Tämän spesifikaation, kelan jännitteen, on vastattava PLC-lähdön jännitettä.

Yhteystiedot: "Output"-puoli

Koskettimet ovat releen kytkinosa, joka käsittelee kuormituspiiriä. Ne on sähköisesti erotettu kelasta.

Liitännät on yleensä merkitty Normally Open (NO), Normally Closed (NC) ja Common (C).

Normaalisti avoin kosketin on auki, kun käämi on pois päältä, ja sulkeutuu, kun kela on päällä. Normaalisti suljettu kosketin toimii päinvastoin. Yhteinen liitin on NO- ja NC-koskettimien jaettu liitäntäpiste.

Releet kuvataan niiden napa- ja heittoasetuksella. SPDT (Single Pole, Double Throw), jota kutsutaan myös Form C:ksi, tarjoaa yhden yhteisen, yhden NO- ja yhden NC-koskettimen. Tämä toimii hyvin erilaisissa logiikkasovelluksissa.

Pohja tai pistorasia

Useimmat nykyaikaiset teollisuusreleet ovat "plug-in"-tyyppejä. Rele liitetään DIN-kiskoon asennettavaan alustaan ​​tai pistorasiaan.

Tämä suunnittelu hyödyttää suuresti teollisuuden ohjauspaneelin johdotusta ja huoltoa. Kaikki pysyvät johdot liitetään alustan ruuvi- tai jousiliittimiin.

Jos rele epäonnistuu, teknikko voi yksinkertaisesti irrottaa vanhan releen ja kytkeä uuden sekunneissa. Piirin irrottamiseen ei tarvita työkaluja. Tämä vähentää merkittävästi koneen seisokkiaikoja.

Sisäänrakennetut{0}}ominaisuudet

Nykypäivän relemoduulit sisältävät usein hyödyllisiä ominaisuuksia, jotka on sisäänrakennettu tukiasemaan tai moduuliin.

Tilan merkkivalo on hyvä esimerkki. Tämä valo syttyy, kun käämiin kytketään virta, ja se antaa välitöntä visuaalista palautetta vianmääritykseen. Se näyttää yhdellä silmäyksellä, käskeekö PLC relettä käynnistymään.

Monissa moduuleissa on myös sisäänrakennettu{0}}ylijännitesuoja. Tämä kriittinen ominaisuus, usein vapaasti pyörivä diodi tai varistori, on välttämätön PLC:n suojaamiseksi. Kerromme pian, miksi tällä on merkitystä.

Lopuksi moduulissa oleva merkintäalue mahdollistaa piirien selkeän tunnistamisen. Tämä on korvaamaton tungosta ohjauspaneelissa.

Tärkeimmät valintakriteerit

Kun ymmärrämme releen toiminnot ja osat, voimme nyt sukeltaa syvälle neljään olennaiseen kriteeriin oikean komponentin valitsemiseksi sovellukseesi.

Näiden eritelmien oikeiden määrittäminen tekee eron luotettavan järjestelmän ja jatkuvia vikoja aiheuttavan järjestelmän välillä.

Kriteeri 1: Sopiva kelajännite

Tämä on yksinkertaisin, mutta todennäköisesti tärkein tarkistus. Relekäämin nimellisjännitteen on vastattava PLC:n lähtöjännitettä.

Useimmissa teollisuusautomaatiosovelluksissa vakioohjausjännite on 24 VDC. Joten yleensä valitset releen, jossa on 24 VDC käämi.

Erot aiheuttavat välittömiä ongelmia. Jos käytät 120 VAC käämiä 24 VDC lähdöllä, jännite ei synny tarpeeksi voimakasta magneettikenttää eikä rele toimi.

Kääntöpuolella 120 VAC:n syöttäminen 24 VDC käämiin polttaa sen välittömästi, luo avoimen piirin ja mahdollisesti vahingoittaa virtalähdettä. Tarkista aina PLC:n lähtötiedot ja sovita relekäämi sen mukaisesti.

Kriteeri 2: Yhteydenottoluokitus

Tämä on kriittisin vaihe releen valinnassa ja aiheuttaa monia kenttävikoja. Relekoskettimien tulee käsitellä jännitettä, virtaa ja kuorman tyyppiä, jota ne kytkevät.

Yleinen virhe on vain kuorman vakaan-tilavirran huomioiminen. Tämä ei riitä.

Meidän on tehtävä ero resistiivisten ja induktiivisten kuormien välillä. Resistiivisellä kuormalla, kuten lämmityselementillä, on tasainen virrankulutus. Induktiivinen kuorma, kuten moottori, solenoidi tai kontaktorin kela, käyttäytyy hyvin eri tavalla.

Kun induktiivinen kuorma käynnistyy ensimmäisen kerran, sillä voi olla valtava käynnistysvirta-moninkertainen vakaan-tilan luokitus. Vielä tärkeämpää on, että kun se sammuu, se luo voimakkaan jännitepiikin.

Tämä sähköinen jännitys on paljon kovempi relekoskettimille kuin yksinkertainen resistiivinen kuorma. Tietolomakkeet osoittavat tämän antamalla erilaisia ​​arvioita. Esimerkiksi rele voi olla mitoitettu "10A @ 250VAC (resistiivinen)", mutta vain "5A @ 30VDC (induktiivinen)."

Näimme kerran järjestelmän, jossa moottorin kontaktori aiheutti ajoittaisia ​​vikoja. Sitä ohjaavan PLC-lähtöreleen nimellisjännite oli 6 A, ja kontaktorikäämin vakaan tilan virta oli vain 0,5 A. Paperilla se näytti hyvältä. Rele ei kuitenkaan ollut oikein mitoitettu kontaktorin kelan erittäin induktiivisen luonteen vuoksi. Ajan myötä induktiivisen kuorman kytkemisestä aiheutuva valokaari hitsi releen koskettimet kiinni. Moottori kävi jatkuvasti aiheuttaen merkittäviä seisokkeja ja vaurioituneen tuoteerän. Releen vaihtaminen releeseen, joka on oikein mitoitettu induktiivista kuormaa varten, korjasi ongelman pysyvästi.

Kriteeri 3: Selkä-EMF-uhka

Kun PLC sammuttaa relekelan, sen luoma magneettikenttä romahtaa. Tämä romahtava kenttä luo kelaan käänteisen-napaisuuden jännitepiikin, joka tunnetaan nimellä back-elektromotorinen voima tai back-EMF.

Tämä jännitepiikki voi olla uskomattoman korkea. Se saavuttaa usein satoja tai jopa tuhansia voltteja hetkeksi.

Tämä taka-EMF-piikki kulkee johtoja pitkin takaisin PLC:n lähtöön. PLC:n lähtö on tyypillisesti transistori-herkkä puolijohdelaite. Tämä korkea-jännitepiikki voi helposti ylittää transistorin läpilyöntijännitteen ja tuhota sen pysyvästi. Yksi suojaamaton rele voi tappaa kalliin PLC-lähtökortin.

Ratkaisu on ylijännitesuoja. 24 VDC relemoduulissa tämä on lähes aina vapaakäyntidiodi (kutsutaan myös flyback-diodiksi), joka on kytketty rinnan kelan kanssa. Tämä diodi tarjoaa turvallisen reitin taka-EMF-energialle kiertää ja haihduttaa harmittomasti lämpönä relepiirissä, eikä se koskaan saavuta PLC:tä.

Vaihtovirtakeloilla tai vaihtovirtakuormilla varistori- tai RC-snubber-piiri saavuttaa saman suojavaikutuksen. Integroidulla suojauksella varustetun relemoduulin valitseminen on olennainen paras käytäntö nykyaikaisille ohjausjärjestelmille.

Kriteeri 4: muototekijä

Releen fyysinen koko on tärkeä näkökohta nykyaikaisessa paneelirakennuksessa. DIN-kiskotila ohjauskaapin sisällä on arvokasta omaisuutta.

Ohut liitäntärele on tullut suosituin valinta moniin PLC I/O -sovelluksiin. Nämä releet voivat olla jopa 6 mm kapeita, mikä mahdollistaa erittäin korkean -tiheyden I/O-johdotuksen. Tämä säästää huomattavasti tilaa ja voi johtaa pienempiin ja kustannustehokkaampiin{4}}koteloihin.

Sitä vastoin perinteiset jääpalat tai yleiskäyttöiset -releet ovat suurempia. Vaikka ne käyttävät enemmän DIN-kiskotilaa, ne tarjoavat usein korkeammat kosketusvirran nimellisarvot (10A, 16A tai enemmän) ja ovat moninapaisia, kuten DPDT (Double Pole, Double Throw) tai 4PDT. Nämä voivat olla hyödyllisiä monimutkaisemmassa kytkentälogiikassa.

Valinta riippuu sovelluksesi tarpeista. Priorisoi tiheys ja tilansäästö-kapealla liitäntäreleellä tai priorisoi suurempi virtakapasiteetti ja useita napoja yleiskäyttöisellä-releellä.

5-vaiheinen valintapuitteet

Tämän teknisen tiedon muuttaminen toistettavaksi prosessiksi poistaa arvailut ja estää kalliita virheitä. Noudata tätä viisi{1}}vaiheista kehystä jokaisessa määrittämässäsi välityksessä.

Vaihe 1: Luonnehdi kuormasi

Ensin sinun on ymmärrettävä täysin laite, jonka haluat vaihtaa. Esitä nämä kysymykset:

Mikä laite on? (esim. moottorin kontaktori, solenoidiventtiili, merkkivalo, lämmitin)

Mikä on sen käyttöjännite? (esim. 230VAC, 120VAC, 24VDC)

Mikä on sen vakaan tilan-käyttövirta? (esim. 0,5A, 2A)

Tärkeintä on, onko kuorma resistiivinen vai induktiivinen?

Nämä tiedot ovat kaikkien seuraavien vaiheiden perusta.

Vaihe 2: Vahvista PLC:n tiedot

Katso seuraavaksi ohjauslähdettä. Vaikka lähes aina 24 VDC, se on ratkaiseva vahvistusvaihe.

Mikä on PLC:n määritetty lähtöjännite? (Varmista, että se on 24 VDC)

Mikä on PLC-lähdön suurin virranottokyky? (esim. 500mA)

Sinun on varmistettava, että tämä lähtövirta voi vetää releen kelan. Tyypillinen 24 VDC:n relemoduulin ohut relekela voi kuluttaa 10-20 mA, mikä on hyvin minkä tahansa normaalin PLC-lähdön kapasiteettia.

Vaihe 3: Laske kontaktiluokitus

Valitse nyt sopiva kosketinluokitus turvamarginaalin kanssa. Älä koskaan valitse relettä, jonka koskettimen luokitus vastaa vain kuorman vakaan tilan-virtaa.

Aloita kuorman vakaalla-tilavirralla vaiheesta 1.

Käytä turvakerrointa. Resistiivisille kuormille alan yleinen käytäntö on valita rele, jonka kosketinluokitus on vähintään 150 % (1,5x) vakaan tilan kuormituksesta.

Induktiivisten kuormien varmuuskertoimen on oltava paljon suurempi, jotta voidaan ottaa huomioon kytkentävirta ja kytkentäkaaret. Kertoimen 5-10x ei ole harvinaista, varsinkin moottoreille ja solenoideille. Tarkista aina releen tiedoista sen erityinen induktiivinen kuormitus. Jos olet epävarma, ylitä kontaktiluokitus.

Vaihe 4: Valitse muototekijä

Ota huomioon ohjauspaneelisi fyysiset rajoitteet ja vaatimukset.

Jos rakennat paneelia, jossa on suuri I/O-määrä ja tilaa on rajoitetusti, ohut liitäntärele on oletusvalinta.

If your load needs very high current (e.g., >10A) tai tarvitset useita eristettyjä koskettimia (DPDT, 4PDT), joita ohjataan yhdellä tulolla, suurempi yleiskäyttöinen -jääkuutiorele DIN-kiskon liitännässä on sopivampi.

Vaihe 5: Tarkista integroitu suojaus

Tämä on viimeinen, kriittinen go/no{0}}go -tarkastus.

Tarkista valitsemasi 24 VDC relemoduulin tietolehti. Etsi selkeä maininta "integroidusta vapaakäyntidiodista", "flyback-diodista", "napaisuuden käänteisestä suojauksesta" tai piirikaaviosta, joka näyttää diodin symbolin kelan liittimissä (A1 ja A2).

Jos tätä ominaisuutta ei ole selvästi mainittu mukana, älä osta relettä. PLC-lähdön vaurioitumisen riski on liian suuri. Valitse malli, jossa on selkeästi tämä tärkeä suojaominaisuus.

ReletyypitVerrattuna

Termi "välirele" kattaa useita eri tekniikoita. Niiden välillä valitseminen edellyttää koon, kustannusten ja suorituskykyominaisuuksien vaihtoa.

Pikaopas

Ohuet liitäntäreleet: Moderni standardi korkean{0}}tiheyden PLC I/O:lle, optimoitu tilansäästöön.

"Ice Cube" -releet: Suuremmat, pistoke{0}}yleensä-käyttöiset (GP) releet, jotka tunnetaan monipuolisuudestaan ​​ja tehokkaammasta-käsittelykyvystään.

Puolijohdereleet (SSR): Puolijohde{1}}pohjaiset laitteet, joissa ei ole liikkuvia osia ja jotka tarjoavat ainutlaatuisia suorituskykyetuja.

Vertaileva analyysitaulukko

Alla oleva taulukko tarjoaa suoran vertailun keskeisten suorituskykymittareiden välillä.

Tämä vertailu osoittaa, ettei ole olemassa yhtä "parasta" relettä. Optimaalinen valinta riippuu sovelluksestasi. Yleiseen PLC-lähtöpuskurointiin ohut liitäntärele tarjoaa parhaan tasapainon ominaisuuksia. Suurille-tehokuormille jääpalarele on kestävä valinta. Sovelluksissa, jotka vaativat miljoonia syklejä tai erittäin nopeita vaihtoja, kuten PWM-ohjaus, SSR on ylivoimainen korkeammista kustannuksistaan ​​​​ja lämmönhallintatarpeistaan ​​huolimatta.

Parhaat asennuksen käytännöt

Oikea valinta on vain puoli voittoa. Oikea asennus ja johdotus ovat välttämättömiä järjestelmän luotettavuuden ja huollettavuuden varmistamiseksi.

Johdon mitoitus ja päättäminen

Käytä aina oikeaa johdinmittaria koskettimien kytkemälle kuormitusvirralle. Alimittaiset johdot voivat ylikuumentua ja aiheuttaa tulipalovaaran.

Käytä kaikissa liitännöissä relealustan ruuvi- tai jousiliittimiin{0}}johtimia. Holkit sisältävät hienot lankasäikeet, mikä varmistaa turvallisen,{2}}kaasutiiviin liitoksen, joka ei löysty ajan myötä tärinän vaikutuksesta.

Johtojen erottelu

Säilytä ohjauspaneelissa fyysinen ero matalajännitteisen -DC-ohjausjohdon (käämin puoli, kytketty PLC:hen) ja suuremman-tehoisen AC- tai DC-kuormajohdotuksen (kosketinpuoli).

Aja nämä johdinryhmät erillisissä johtokanavissa. Tämä käytäntö minimoi sähköjohdon aiheuttaman sähköisen kohinan riskin, joka vaikuttaa herkkään ohjausjohdotukseen, mikä voi aiheuttaa järjestelmän virheellistä toimintaa.

Merkinnän tärkeys

Jokainen rele ja siihen liittyvät johdot on merkittävä selkeästi sähkökaavion merkintöjen mukaisesti.

Tämä yksinkertainen vaihe on korvaamaton käyttöönoton ja tulevan vianmäärityksen aikana. Hyvin-merkityn paneelin avulla teknikko voi nopeasti tunnistaa ja diagnosoida viallisen piirin, mikä vähentää merkittävästi seisokkeja.

Yleinen sudenkuoppa, joka on vältettävä

Monet nykyaikaiset relemoduulit, joissa on integroidut vapaakäyntidiodit, ovat napaisuusherkkiä. Diodi on kytketty tietyssä suunnassa kelan liittimiin (A1 ja A2).

Jos käännät napaisuuden -kytkettäessäsi +24VDC:n 0 V:lle tarkoitettuun liittimeen ja päinvastoin-, vapaakäyntidiodista tulee tehokkaasti oikosulku virtalähteessäsi heti, kun PLC-lähtö kytkeytyy päälle.

Tämä yleensä laukaisee virtalähteen ylivirtasuojan tai palaa sulakkeen ja sulkee koko 24 VDC:n ohjauspiirin. Tarkista aina relepohjan merkinnät varmistaaksesi kelaliitäntöjen oikean napaisuuden.

Sijoituksesi luotettavuuteen

Matka releen tarkoituksen ymmärtämisestä oikean menetelmälliseen valintaan on jokaisen automaation ammattilaisen perustaito.

Olemme nähneet, miksi releet ovat välttämättömiä eristämisessä ja vahvistuksessa. Olemme eritelleet komponentit ja tutkineet kriittisiä valintakriteereitä, kuten kelan jännite, koskettimen luokitus, taka-EMF-suojaus ja muototekijä.

Käyttämällä 5-vaiheen viitekehystä muutat tämän tiedon luotettavaksi, virheitä-vähentäväksi prosessiksi. Huolellisesti valittu välirele ei ole vain komponentti-se on strateginen investointi koko teollisuusautomaatiojärjestelmäsi pitkän aikavälin luotettavuuteen, turvallisuuteen ja huollettavuuteen.

Relekoskettimien nimellisarvojen valintaprosessi yhdistettynä asianmukaisiin teollisuuden ohjauspaneelin johdotuskäytäntöihin varmistaa, että järjestelmäsi toimii luotettavasti tulevina vuosina. 

Kuinka määrittää 12 V releen laatu? Täydellinen testausopas

Mitä minun pitäisi tehdä, jos 12 V rele ei kytkeydy, mutta kela on jännitteinen?

Mikä on 12 V releen tehtävä moottoripyörässä? Täydellinen opas

12 V releen DIN-kiskoon asennus: Täydellinen teollisuuspaneelien opas