khối liên hệ phụ trợ: Ứng dụng, Tiêu chí lựa chọn và Hướng dẫn thực hành

Một dây chuyền đóng gói bị mất động cơ khởi động giữa ca. Cuộn dây contactor đã được kiểm tra và rơle quá tải được đặt lại, nhưng PLC vẫn hiển thị động cơ đang chạy. Kỹ thuật viên mở tủ ra thì thấy contactor đang mở. Không có phản hồi nào được nối trở lại bộ điều khiển, không có đèn trên cửa và không có cách nào để biết trạng thái thực tế nếu không mở bảng điều khiển. Thành phần còn thiếu là khối tiếp điểm phụ.

Khối tiếp điểm phụ (gọi tắt là tiếp điểm phụ) là một công tắc được điều khiển bằng cơ học đi theo vị trí tiếp điểm chính của công tắc tơ hoặc rơle. Nó cung cấp một mạch điện năng thấp, riêng biệt để phản hồi, giữ và khóa liên động. Hướng dẫn này giải thích cách thức hoạt động, cách sắp xếp tiếp điểm nào phù hợp với mạch nào và mô-đun rơle là lựa chọn tốt hơn ở đâu.

Khối liên hệ phụ là gì?

Khối tiếp điểm phụ là một cụm chuyển mạch độc lập được điều khiển bởi chuyển động cơ học giống như các tiếp điểm chính. Khi cuộn dây được cấp điện, phần ứng sẽ di chuyển và các tiếp điểm của khối mở hoặc đóng cùng với các tiếp điểm chính. Mạch phụ được tách biệt về điện và không bao giờ mang dòng tải chính.

Vì khớp nối là cơ khí nên phản hồi phản ánh vị trí thực của các tiếp điểm chính. Nếu công tắc tơ hàn đóng, tiếp điểm phụ sẽ hiển thị trạng thái thực tế. Nếu cuộn dây thiếu điện áp đón, tiếp điểm phụ sẽ ở đúng vị trí. Sự thật cơ học này là lý do tại sao các mạch điều khiển sử dụng các tiếp điểm phụ thay vì bộ hẹn giờ hoặc giả định phần mềm.

Các tiếp điểm bên trong khối sử dụng hợp kim bạc để giữ điện trở tiếp điểm ổn định ở điện áp và dòng điện thấp đặc trưng của đầu vào PLC. Một khối tiêu chuẩn được định mức từ 6 A đến 10 A ở điện áp 230 V đến 690 V AC, cao hơn hầu hết các tải điều khiển cần nhưng thấp hơn nhiều so với định mức tiếp xúc chính của thiết bị mà nó báo cáo.

Các cách sắp xếp liên hệ phổ biến là:

• 1NO: một tiếp điểm thường mở cho phản hồi trạng thái tích cực
• 1NC: một tiếp điểm thường đóng để báo lỗi và trạng thái tắt
• 1NO 1NC: tiêu chuẩn chung cho hầu hết các bảng điều khiển
• 2NO 2NC: phản hồi cộng với khóa liên động trong một khối
• 3NO 3NC: giám sát dày đặc cho hệ thống điều khiển đa kênh

Các khối được gắn ở mặt trước hoặc mặt bên của công tắc tơ hoặc như một phần của hệ thống rơle DIN-rail. Gắn bên tiết kiệm chiều cao; gắn phía trước giúp kiểm tra hệ thống dây điện dễ dàng hơn.

Tại sao liên hệ phụ trợ lại cần thiết trong Control Panel

Ba chức năng nối dây chiếm gần như mọi tiếp điểm phụ trong bảng điều khiển công nghiệp.

1. Phản hồi tới PLC hoặc DCS. Bộ điều khiển phải xác nhận rằng công tắc tơ động cơ đã thực sự đóng chứ không chỉ đơn thuần là cuộn dây được điều khiển. Một tiếp điểm phụ tạo ra một đường phản hồi cách ly về mặt điện mà bộ điều khiển có thể đọc dưới dạng đầu vào kỹ thuật số.
2. Mạch giữ (đóng dấu). Trong mạch khởi động-dừng tiêu chuẩn, một tiếp điểm phụ NO giữ cho cuộn dây được cấp nguồn sau khi nhả nút khởi động. Không có nó, động cơ sẽ rơi ra ngay khi ngón tay của người vận hành rời khỏi nút.
3. Lồng vào nhau. Trong bộ khởi động đảo chiều, tiếp điểm NC của một công tắc tơ được mắc nối tiếp với cuộn dây của công tắc tơ kia. Điều này ngăn không cho hai công tắc tơ đóng cùng lúc, điều này sẽ làm ngắn mạch các pha cung cấp với nhau.

Cách sử dụng phổ biến thứ tư là chỉ báo từ xa: một tiếp điểm phụ điều khiển đèn hoặc bộ thông báo trên cửa tủ để người vận hành có thể đọc trạng thái chuyển mạch mà không cần mở bảng điều khiển. Cùng một liên hệ có thể cung cấp bộ đếm, báo động hoặc hệ thống thu thập dữ liệu.

Thông số kỹ thuật chính cần kiểm tra trước khi mua

Bảng bên dưới liệt kê các giá trị quyết định xem một khối có phù hợp với một mạch nhất định hay không.

Lựa chọn bắt đầu với danh mục sử dụng. IEC 60947-5-1 định nghĩa AC-15 để chuyển đổi các tải điện từ như cuộn dây công tắc tơ và rơle. Một khối có nhãn AC-15 ở 10 A, 230 V AC có thể điều khiển hầu hết các cuộn dây điều khiển trong bảng tiêu chuẩn. Đối với các mạch điều khiển DC, hãy sử dụng định mức DC đã công bố, vì hồ quang DC không tự tắt ở mọi mức 0 hiện tại và yêu cầu khe hở tiếp điểm lớn hơn.

Biểu đồ bên dưới thể hiện mức định mức 10 A so với dòng điện mà mạch điều khiển thực sự chuyển mạch.

Biểu đồ so sánh các tải mạch điều khiển thông thường với dòng điện chuyển mạch định mức của khối tiếp điểm phụ tiêu chuẩn. Một đèn báo tiêu thụ khoảng nửa ampe và một cuộn dây công tắc tơ nhỏ kéo một đến hai ampe. Một cuộn dây lớn có thể đạt tới bốn ampe, trong khi một van điện từ hoạt động trực tiếp từ tiếp điểm nằm ở tám ampe, vẫn dưới mức định mức mười ampe. Các nhà sản xuất thêm biên độ vì dòng điện khởi động có thể gấp vài lần giá trị ở trạng thái ổn định. Một nguyên tắc thực tế là giữ tải liên tục dưới 80% định mức tiếp điểm. Nếu ứng dụng gần đạt đến giới hạn đó, hãy chuyển tải thông qua rơle giao diện và chỉ sử dụng tiếp điểm phụ cho cuộn dây rơle.

Chuyển đổi cuộc sống và sức chịu đựng

Độ bền là thông số kỹ thuật mà người cài đặt thường quên nhất. Biểu đồ dưới đây cho thấy độ bền điện phụ thuộc như thế nào vào dòng điện thực sự được chuyển đổi.

Đường cong cho thấy số lượng hoạt động mà một tiếp điểm phụ hợp kim bạc điển hình có thể hoàn thành ở các dòng điện chuyển mạch khác nhau. Tại một amp, liên hệ quản lý khoảng hai triệu hoạt động. Ở mức định mức 10 amp đầy đủ, cùng một tiếp điểm có thể thực hiện được khoảng 150.000 hoạt động. Nguyên nhân là do phóng hồ quang: mỗi thao tác mở sẽ tạo ra một hồ quang nhỏ làm ăn mòn bề mặt tiếp xúc, dòng điện cao hơn sẽ tạo ra hồ quang lớn hơn và ăn mòn nhanh hơn. Độ bền cơ học, được đo khi không có dòng điện, thường vào khoảng mười triệu lần hoạt động, do đó tải điện hầu như luôn quyết định tuổi thọ thực. Một van quay vòng mười giây một lần tiêu thụ khoảng 8.600 thao tác mỗi ngày, do đó, tuổi thọ hai triệu thao tác chỉ kéo dài 230 ngày. Nếu số chu kỳ của máy của bạn vượt quá phép tính đó, hãy đưa chiến lược chuyển đổi trở thành một phần của việc xem xét thiết kế.

Khi tải điều khiển vượt quá giới hạn thực tế của một tiếp điểm phụ, giải pháp tiêu chuẩn là rơle nguồn chuyên dụng có định mức tiếp điểm cao hơn. Khối aux sau đó chỉ cấp nguồn cho cuộn dây rơle và tiếp điểm chính của rơle mang tải nặng.

Rơle nguồn PCB CYF3 cho các ứng dụng tải cao và cách ly cao Rơle nhỏ gọn này cung cấp định mức tiếp điểm cách ly lên tới 17 A và 5000 V, khiến nó trở thành lựa chọn phù hợp khi tiếp điểm phụ không thể xử lý trực tiếp tải điều khiển. Lý tưởng cho các mạch gắn trên PCB. Xem sản phẩm →

Giảm điện áp và giới hạn an toàn

Một tiếp điểm phụ được đánh giá bằng dòng điện ở một điện áp cụ thể và dòng điện đó thay đổi theo điện áp hệ thống. Biểu đồ bên dưới hiển thị mô hình giảm công suất chung cho khối lớp 690 V.

Biểu đồ hiển thị cùng một khối tiếp điểm phụ bị suy giảm trên ba điện áp hệ thống. Ở 250 V AC, nó được định mức chuyển mạch là 10 A; ở 400 V AC, định mức giảm xuống 6 A; và ở 690 V AC, nó giảm xuống còn 3 A. Nguyên nhân là do điện áp trên khe hở điều khiển hồ quang: điện áp cao hơn tạo ra hồ quang dài hơn và nhiều năng lượng hơn làm ăn mòn các tiếp điểm nhanh hơn và có thể thu hẹp khe hở ngăn cách. Luôn kiểm tra bảng xếp hạng được in trên khối hoặc trong biểu dữ liệu thay vì dựa vào số cao nhất trong mô tả danh mục. Đối với đường dây 480 V, hãy xác minh khối ở điện áp hệ thống thực tế thay vì ở điểm kiểm tra 230 V. Đối với hệ thống điều khiển 24 V DC, hãy áp dụng logic giảm công suất tương tự và sử dụng định mức DC đã công bố, thường thấp hơn giá trị AC.

Danh bạ Aux trong các ứng dụng trong thế giới thực

Các mạch bên dưới xuất hiện nhiều lần trong báo cáo cuộc gọi bảo trì.

• Phản hồi trực tiếp của bộ khởi động: một tiếp điểm phụ NO được nối với đầu vào PLC và một tiếp điểm NC trong đường dẫn chỉ báo ngắt.
• Khóa liên động khởi động đảo ngược: tiếp điểm NC của một công tắc tơ được nối vào mạch cuộn dây của công tắc tơ kia để cả hai không thể đóng lại với nhau.
• Chuyển đổi sao-tam giác: công tắc tơ sao mở trước, phụ trợ NC của thiết bị sao giải phóng cuộn dây sao và phụ trợ NO của thiết bị tam giác xác nhận vị trí tam giác.
• Đèn trạng thái gắn trên cửa: tiếp điểm NO điều khiển đèn để người vận hành nhìn thấy trạng thái chuyển mạch mà không cần mở tủ.

Đối với tủ điều khiển có nhiều thiết bị DIN-rail, việc nối dây mọi điểm phản hồi đến một thiết bị đầu cuối riêng biệt sẽ làm tăng thời gian lắp ráp và nguy cơ lỏng kết nối. Mô-đun rơle mỏng có ổ cắm tích hợp, đầu nối vít và đèn chỉ báo LED thường là giải pháp sạch hơn cho PLC và lớp xen kẽ của bảng điều khiển.

Mô-đun rơle DIN-Rail mỏng M41F có mạch bảo vệ Mô-đun rơle gắn trên thanh ray có từ 1 đến 32 kênh, mỗi kênh chuyển đổi tối đa 6 A. Tính năng bảo vệ tích hợp và thiết kế nhỏ gọn giúp đơn giản hóa việc đấu dây trong các bảng điều khiển đông đúc đồng thời cách ly các đầu ra PLC. Xem sản phẩm →

Khối liên lạc phụ trợ hoặc mô-đun chuyển tiếp giao diện?

Cả hai thành phần đều chuyển đổi tín hiệu điều khiển nhưng chúng không thể thay thế cho nhau. Khối aux thuộc về công tắc tơ và đưa ra phản hồi trực tiếp, được ghép nối cơ học. Mô-đun rơle giao diện nằm trên thanh ray DIN và thực hiện chuyển đổi tín hiệu, cách ly điện và đèn LED hiển thị cho tủ PLC. Hầu hết các máy đều cần cả hai: khối aux trên thiết bị nguồn, module rơle trong tủ điều khiển.

Sử dụng khối phụ khi tín hiệu phải phản ánh vị trí tiếp điểm chính thực sự, khi mạch điện là một phần của đường khóa liên động hoặc khi không có khoảng trống đường ray. Sử dụng mô-đun rơle khi bảng điều khiển được lắp xung quanh các đầu cuối DIN-rail, khi đèn chỉ báo LED rút ngắn thời gian xử lý sự cố hoặc khi bus bộ điều khiển phải được cách ly khỏi mạch điện. Công ty mô-đun điều khiển công nghiệp được thiết kế cho lớp này, với các khối đầu cuối và đèn LED chỉ báo trạng thái sẵn sàng cho việc đi dây trong tủ.

Biểu đồ radar so sánh khối tiếp điểm phụ được gắn trên công tắc tơ với mô-đun rơle giao diện được gắn trên thanh DIN theo sáu tiêu chí lựa chọn. Khối aux đạt điểm cao hơn trong xếp hạng tiếp điểm khi chuyển mạch cuộn dây trực tiếp, không chiếm không gian đường ray và là giải pháp có chi phí thấp hơn cho mỗi chức năng. Mô-đun rơ-le đạt điểm cao hơn về tính thuận tiện trong đấu dây vì ổ cắm và đầu nối vít xuất hiện dưới dạng một sản phẩm và có đèn LED chỉ báo trạng thái. Cả hai đều cung cấp khả năng cách ly điện hoàn toàn giữa mạch chuyển mạch và mạch điều khiển. Kết luận thực tế là bộ khởi động động cơ nên giữ khối phụ của nó để phản hồi trực tiếp và khóa liên động, trong khi tủ PLC nên sử dụng các mô-đun rơle để phân phối tín hiệu. Được sử dụng cùng nhau, chúng đưa ra mạch đáng tin cậy nhất và đường dẫn khắc phục sự cố nhanh nhất.

Mô-đun rơle công nghiệp MCYF3 16A để chuyển mạch công suất cao tập trung Dựa trên nền tảng 14F, mô-đun DIN-rail này chuyển đổi dòng điện lên tới 16 A trên mỗi kênh và hỗ trợ lên đến 32 kênh, cho phép điều khiển tập trung hiệu quả nhiều tải công suất cao trong hệ thống tự động hóa. Xem sản phẩm →

Những sai lầm lựa chọn phổ biến cần tránh

Những thất bại bạn sẽ thấy trong lĩnh vực này thường đến từ một số sai lầm nhỏ lặp đi lặp lại.

• Chỉ chọn các tiếp điểm KHÔNG và sau đó thêm một rơle bên ngoài để tạo một đường dẫn NC, điều này làm phức tạp hệ thống dây điện và thêm một điểm hỏng hóc.
• Bỏ qua loại AC-15 và sử dụng con số 10 A trần như thể nó được áp dụng ở mọi điện áp.
• Chuyển đổi điện từ DC trực tiếp bằng tiếp điểm phụ mà không kiểm tra định mức DC; Vòng cung DC tồn tại lâu hơn và giảm độ bền đáng kể.
• Lắp khối lỏng lẻo nên khớp nối cơ học bị mòn và phản hồi không liên tục.
• Mua các khối không được đánh dấu mà không có dấu IEC hoặc UL, nơi không thể xác minh được vật liệu tiếp xúc và độ bền.

Rủi ro mua sắm là có thật: khối rẻ nhất có thể không có độ bền được nêu rõ và không có danh mục sử dụng. Trong mạch điều khiển, một tiếp điểm phụ không đáng tin cậy còn tệ hơn là không có gì cả, vì nó báo cáo trạng thái sai thay vì trạng thái rõ ràng.

Kết luận

Khối tiếp điểm phụ là một bộ phận nhỏ có vai trò lớn. Nó cho bộ điều khiển biết sự thật về một thiết bị chuyển mạch, xây dựng logic giữ và khóa liên động, đồng thời giữ các tín hiệu điều khiển không lọt vào đường dẫn điện. Việc chọn một sẽ bao gồm bốn bước kiểm tra: cấp điện áp, định mức dòng điện AC-15, cách bố trí tiếp điểm và độ bền ở dòng điện chuyển mạch thực. Đối với bảng điều khiển DIN-rail, hãy kết hợp các khối phụ trợ trên công tắc tơ với các mô-đun rơle trong tủ và xác minh việc đánh dấu từng khối trước khi lắp đặt. Nếu thiết kế của bạn cần xếp hạng được xác nhận hoặc bố cục thiết bị đầu cuối cụ thể, hãy so sánh xếp hạng hiện tại của các khối có sẵn và yêu cầu báo giá trực tiếp từ nhà sản xuất.