Controllo PLC elettrico: selezione dei relè, cablaggio delle uscite e best practice per i pannelli

Un tecnico chiama perché una scheda di uscita del PLC si è guastata due volte nella stessa settimana. Il carico è un contattore da 2,2 kW la cui bobina si avvicina a 3 A per pochi millisecondi ad ogni avvio e l'uscita è nominale di 0,5 A. Un modulo di uscita con potenza nominale superiore non risolverà questo problema. La risposta corretta è un relè di interfaccia tra il controller e la bobina e la stessa risposta si applica a quasi tutti i carichi induttivi del pannello.

Il controllo elettrico del PLC viene deciso non tanto dal programma quanto da ciò che accade al terminale di uscita. Questo articolo illustra le fasi di uscita di un controller, il relè o il modulo relè che lo segue e i controlli che mantengono un pannello in funzione ben oltre il suo primo anno di servizio.

Cosa può e non può commutare uno stadio di uscita del PLC

Un'uscita del PLC non è una fonte di alimentazione. È un interruttore che collega un dispositivo di campo a un'alimentazione fornita dall'utente. I tre stadi di uscita comuni si comportano in modo molto diverso e trattarli come intercambiabili è il modo più veloce per bruciare la scheda.

Lo schema è semplice. Carichi resistivi e a bassa corrente possono essere posizionati direttamente su un'uscita. Qualsiasi cosa con una bobina, un ingresso di condensatore o un filamento che assorbe più volte la sua corrente di stato stazionario all'accensione appartiene a un relè di interfaccia.

Perché un relè di interfaccia guadagna ancora il suo posto

Rimuovendo il relè di interposizione si risparmiano pochi centimetri di binario e pochi dollari per punto. Nella maggior parte degli armadi industriali si ripresenta dopo la prima chiamata di assistenza, per tre motivi.

Separazione galvanica tra logica e campo

La bobina del relè è pilotata dall'uscita del PLC e il contatto trasporta la corrente di campo. Un cortocircuito nel cavo della valvola si ferma quindi al relè invece di raggiungere la scheda di uscita. Su una macchina con quaranta uscite, la differenza è un relè contro un controller.

Spunto, contraccolpo e materiale di contatto

Una bobina del contattore può assorbire da cinque a dieci volte la sua corrente di mantenimento per i primi millisecondi e quindi generare un picco di tensione inversa quando si apre. Un relè da 16 A a 250 V CA con contatti in ossido di stagno argento assorbe tale carico e la sostituzione costa una frazione di una scheda di uscita. Per i circuiti a secco che non trasportano quasi corrente, i contatti placcati in oro sono la scelta migliore, poiché i semplici contatti in argento possono sviluppare una pellicola di ossido che impedisce il passaggio dei segnali di basso livello.

Manutenzione e pezzi di ricambio

Un relè montato su guida o su zoccolo viene sostituito in due minuti durante un arresto nel fine settimana. Un modulo di output guasto di solito significa una linea interrotta, un ritardo nella consegna e un download del programma che nessuno vuole eseguire alle due del mattino.

Scelta di un relè di interfaccia per un'uscita PLC

La selezione si riduce a una manciata di numeri. Esaminandoli in questo ordine e la specifica di solito si scrive da sola.

1. Tensione della bobina e tensione di funzionamento. Una bobina da 24 V CC è lo standard nei pannelli di controllo della macchina. Verificare che la tensione di funzionamento sia inferiore alla tensione di uscita minima dell'alimentazione del PLC e che la tensione di rilascio sia superiore a qualsiasi perdita residua da un'uscita triac o transistor.
2. Corrente della bobina rispetto al valore nominale di uscita. Una bobina da 24 V CC da 0,4 W assorbe circa 17 mA. Declassare l'uscita del PLC a circa il 60% del valore nominale quando il carico è induttivo e sommare la corrente totale di tutte le uscite che condividono un terminale comune.
3. Portata dei contatti e tipo di carico. Far corrispondere la valutazione al carico effettivo, non all'etichetta sul pannello. Un contatto da 16 A che pilota un solenoide da 1 A va bene, mentre un contatto da 2 A che pilota una bobina da 3 A non lo è.
4. Corrente di spunto. Cercare una classificazione dei contatti che indichi il valore di breve durata oppure aggiungere un resistore in serie o un termistore per carichi di spunto elevati come contattori di grandi dimensioni e banchi di condensatori.
5. Ciclo di lavoro e vita. La durata meccanica di diversi milioni di operazioni è normale. La vita elettrica sotto il carico della bobina di un contattore è molto più breve e deve essere confrontata con il numero di avviamenti eseguiti giornalmente dalla macchina.

Se vuoi un ripasso sulla meccanica dietro la bobina e l'armatura, questo esplicativo copre cosa fa un relè elettromagnetico per uso generale in termini semplici.

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Moduli relè e pratica di cablaggio su guida DIN

Un modulo relè racchiude il relè, i terminali della bobina e i collegamenti a vite in un'unica unità montata su guida. I moduli costruiti attorno alla stessa famiglia di relè nelle versioni con contatti da 10 A e 16 A condividono un ingombro, quindi un pannello può essere potenziato successivamente senza perforare nuovamente la guida o ridisegnare il layout.

La pratica del cablaggio conta tanto quanto il modulo stesso. Utilizzare puntali su fili intrecciati, mantenere il cablaggio della bobina in un condotto separato dal cablaggio dei contatti laddove consentito dalla disposizione del pannello, raggruppare i comuni per scheda di uscita anziché per posizione del terminale ed etichettare ogni uscita con il relativo indirizzo di programma. Un disegno chiaro e un relè di riserva di ciascun tipo impediranno più tempi di inattività di qualsiasi funzione diagnostica all'interno del controller.

Modulo relè a ritenuta magnetica su guida DIN MCYF1 Modulo su guida DIN che utilizza relè bistabili per potenza statica zero e memoria dello stato di spegnimento, con un massimo di 16 canali e 16 A per canale. Visualizza il prodotto →

Relè ad aggancio magnetico nel controllo PLC

Un relè ad aggancio magnetico mantiene la sua ultima posizione senza corrente nella bobina. Questa proprietà è utile in due situazioni: quando una macchina deve mantenere lo stato di una valvola o un'indicazione durante un'interruzione di corrente e quando dozzine di bobine lasciate energizzate tutto il giorno aggiungono calore e carico alla fornitura.

I relè bistabili necessitano di impulsi brevi anziché di segnali continui, quindi il programma deve impostarli e ripristinarli deliberatamente e la messa in servizio deve includere una fase di ripristino esplicita poiché i contatti possono arrivare in entrambe le posizioni. I pannelli che li utilizzano solitamente mantengono in serie un relè di interposizione standard in modo che il PLC possa anche forzare lo spegnimento di un carico quando la sequenza lo richiede.

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Dove le interfacce di controllo PLC falliscono sul campo

• Contatti saldati dopo mesi di spunto ripetuto dalla bobina di un contattore.
• Un carico che non si spegne mai completamente perché un'uscita triac o transistor perde alcuni volt.
• Bobine collegate al terminale comune sbagliato, quindi due uscite entrano in conflitto tra loro.
• Nessun diodo flyback su una bobina CC, il che riduce sia la durata dei contatti che quella dello stadio di uscita.
• Ghiere allentate e vibrazioni della macchina, che producono contatti intermittenti di cui viene attribuita la colpa al programma.
• Relè inseriti in una presa da un solo pin, funzionanti al banco e guasti sulla macchina.

Controlli di messa in servizio prima della consegna

1. Misurare la tensione della bobina su ciascun relè con l'alimentazione di campo impostata sul valore minimo previsto.
2. Forzare le uscite una alla volta dal software di programmazione e verificare che funzioni solo il relè previsto.
3. Verificare la continuità sui terminali di carico con ciascun relè eccitato e verificare che il contatto si apra quando l'uscita viene rilasciata.
4. Controllare la tensione di dispersione con tutte le uscite spente, in particolare sulle uscite triac e transistor.
5. Far funzionare il pannello per 30 minuti e controllare la temperatura della bobina e dei contatti. Una bobina calda è normale, un contatto caldo no.
6. Registrare il modello del relè, la configurazione dei contatti e l'indirizzo del programma sul disegno del pannello e conservare un ricambio di ciascun tipo nell'armadio.

Ningbo Chengyuan Chuangke Electronics produce relè a Yinzhou, Ningbo dal 1996, e oggi fornisce relè elettromagnetici per uso generale, relè reed, relè ad aggancio magnetico e moduli di controllo industriale montati su guida. Puoi leggere di più a riguardo l’azienda e il suo background produttivo sul sito.

Invia una tensione della bobina, un tipo di carico e una corrente di commutazione e l'interfaccia può essere abbinata a un relè o modulo adatto al pannello anziché alla pagina del catalogo.