Um engenheiro liga porque uma placa de saída do CLP falhou duas vezes na mesma semana. A carga é um contator de 2,2 kW cuja bobina puxa cerca de 3 A por alguns milissegundos a cada partida, e a saída é nominal de 0,5 A. Um módulo de saída com classificação mais alta não resolverá isso. A resposta correta é um relé de interface entre o controlador e a bobina, e a mesma resposta se aplica a quase todas as cargas indutivas no painel.
O controle elétrico do PLC é decidido menos pelo programa do que pelo que acontece no terminal de saída. Este artigo percorre os estágios de saída de um controlador, o relé ou módulo de relé que o segue e as verificações que mantêm um painel funcionando bem após seu primeiro ano de serviço.
O que um estágio de saída do CLP pode e não pode alternar
Uma saída PLC não é uma fonte de energia. É um switch que conecta um dispositivo de campo a uma fonte que você fornece. Os três estágios de saída comuns se comportam de maneira muito diferente, e tratá-los como intercambiáveis é o caminho mais rápido para uma placa queimada.
Capacidade de comutação direta dos três estágios de saída comuns do CLP e das cargas adequadas a cada um. | Estágio de saída | Elemento de comutação | Cargas que pode dirigir diretamente | Pontos a verificar |
| Saída de contato de relé | Contato mecânico selado | Lâmpadas indicadoras, pequenos contatores, válvulas solenóides, cargas resistivas de até cerca de 2 A | Vida útil do contato sob cargas indutivas, corrente de partida, carga mínima necessária para umedecimento confiável dos contatos |
| Saída transistorizada | Semicondutor NPN ou PNP | Solenóides DC, indicadores LED, módulos de entrada de estado sólido | Polaridade, fiação de ânodo comum ou cátodo comum, sem isolamento galvânico, corrente de fuga |
| Saída Triac | Chave semicondutora CA | Válvulas solenóides AC, pequenos aquecedores AC | Vazamento residual que pode manter uma carga parcialmente energizada, corrente de carga mínima, calor no módulo |
O padrão é simples. Cargas resistivas e de baixa corrente podem ficar diretamente em uma saída. Qualquer coisa com uma bobina, uma entrada de capacitor ou um filamento que consuma várias vezes sua corrente de estado estacionário ao ser ligado pertence a um relé de interface.
Por que um relé de interface ainda merece seu lugar
A remoção do relé intermediário economiza alguns centímetros de trilho e alguns dólares por ponto. Na maioria dos gabinetes industriais, ele volta após a primeira chamada de serviço, por três motivos.
Separação galvânica entre lógica e campo
A bobina do relé é acionada pela saída do CLP e o contato transporta a corrente de campo. Portanto, um curto-circuito no cabo de uma válvula para no relé em vez de atingir a placa de saída. Em uma máquina com quarenta saídas, essa diferença é de um relé versus um controlador.
Inrush, retrocesso e material de contato
Uma bobina do contator pode consumir de cinco a dez vezes sua corrente de retenção durante os primeiros milissegundos e, em seguida, gerar um pico de tensão reversa quando for aberta. Um relé classificado como 16 A a 250 V CA com contatos de óxido de estanho prateado absorve essa tarefa e uma substituição custa uma fração de uma placa de saída. Para circuitos secos que quase não transportam corrente, os contatos folheados a ouro são a melhor escolha, porque os contatos simples de prata podem desenvolver uma película de óxido que impede a passagem de sinais de baixo nível.
Facilidade de manutenção e peças de reposição
Um relé montado em trilho ou em soquete é substituído em dois minutos durante um desligamento no fim de semana. Um módulo de saída com falha geralmente significa uma linha interrompida, um atraso na entrega e um download de programa que ninguém deseja realizar às duas da manhã.
Escolhendo um relé de interface para uma saída PLC
A seleção se resume a um punhado de números. Trabalhe com eles nesta ordem e a especificação geralmente se escreve sozinha.
- Tensão da bobina e tensão de operação obrigatória. Uma bobina de 24 V CC é o padrão nos painéis de controle da máquina. Confirme se a tensão de operação obrigatória está abaixo da tensão de saída mínima da alimentação do CLP e se a tensão de liberação obrigatória está acima de qualquer vazamento residual de uma saída de triac ou transistor.
- Corrente da bobina em relação à classificação de saída. Uma bobina de 24 V CC com potência nominal de 0,4 W consome aproximadamente 17 mA. Reduza a capacidade da saída do CLP para cerca de 60% de sua classificação declarada quando a carga for indutiva e some a corrente total de todas as saídas que compartilham um terminal comum.
- Classificação de contato e tipo de carga. Combine a classificação com a carga real e não com a etiqueta no painel. Um contato de 16 A acionando um solenóide de 1 A está bom, enquanto um contato de 2 A acionando uma bobina de 3 A não está.
- Corrente de irrupção. Procure uma classificação de contato que indique o valor de curta duração ou adicione um resistor em série ou um termistor para cargas de irrupção altas, como grandes contatores e bancos de capacitores.
- Ciclo de trabalho e vida. A vida mecânica de vários milhões de operações é normal. A vida elétrica sob carga da bobina do contator é muito menor e deve ser comparada com o número de partidas que a máquina realiza por dia.
Se você quiser relembrar a mecânica por trás da bobina e da armadura, este explicador cobre o que um relé eletromagnético de uso geral faz em termos simples.
Relé eletromagnético montado em PCB CYF1 para comutação de uso geral Relé unipolar montado em PCB com opções de contato de 10 A ou 16 A, bobinas de 3 a 48 VCC e área compacta de 5 pinos para comutação de alta densidade. Ver Produto → Módulos de relé e prática de fiação em trilho DIN
Um módulo de relé agrupa o relé, os terminais da bobina e as conexões roscadas em uma única unidade montada em trilho. Os módulos construídos em torno da mesma família de relés nas versões de contato de 10 A e 16 A compartilham uma área ocupada, de modo que um painel pode ser atualizado posteriormente sem precisar perfurar novamente o trilho ou redesenhar o layout.
A prática de fiação é tão importante quanto o próprio módulo. Use ponteiras em fios trançados, mantenha a fiação da bobina em um duto separado da fiação de contato sempre que o layout do painel permitir, agrupe os pontos comuns por placa de saída em vez de por posição de terminal e rotule cada saída com seu endereço de programa. Um desenho claro e um relé sobressalente de cada tipo evitarão mais tempo de inatividade do que qualquer função de diagnóstico dentro do controlador.
Módulo de relé de travamento magnético em trilho DIN MCYF1 Módulo de trilho DIN usando relés de travamento para alimentação estática zero e memória de estado de desligamento, com até 16 canais e 16 A por canal. Ver Produto → Relés de travamento magnético no controle PLC
Um relé de travamento magnético mantém sua última posição sem corrente na bobina. Essa propriedade é útil em duas situações: quando uma máquina deve manter o estado de uma válvula ou indicação durante uma falha de energia e quando dezenas de bobinas deixadas energizadas o dia todo estão adicionando calor e carga ao fornecimento.
Os relés de travamento precisam de pulsos curtos em vez de sinais contínuos; portanto, o programa deve ativá-los e reinicializá-los deliberadamente, e o comissionamento deve incluir uma etapa de reinicialização explícita, pois os contatos podem chegar em qualquer posição. Os painéis que os utilizam costumam manter um relé de interposição padrão em série para que o PLC também possa forçar o desligamento de uma carga quando a sequência assim o exigir.
Relé de travamento magnético CYF1-S para memória de estado de baixa potência Relé PCB biestável que mantém o estado do contato sem alimentação da bobina, adequado para projetos de economia de energia, backup e retenção de falta de energia com comutação de até 16 A. Ver Produto → Onde as interfaces de controle PLC falham em campo
- Contatos soldados após meses de inrush repetidos de uma bobina do contator.
- Uma carga que nunca desliga totalmente porque a saída de um triac ou transistor vaza alguns volts.
- Bobinas conectadas ao terminal comum errado, então duas saídas brigam entre si.
- Não há diodo flyback em uma bobina CC, o que reduz a vida útil do contato e do estágio de saída.
- Anilhas soltas e vibração da máquina, produzindo contatos intermitentes que são atribuídos ao programa.
- Relés inseridos em um soquete por apenas um pino, funcionando na bancada e falhando na máquina.
Verificações de comissionamento antes da entrega
- Meça a tensão da bobina em cada relé com a alimentação de campo ajustada para seu menor valor esperado.
- Force as saídas uma de cada vez do software de programação e confirme se apenas o relé pretendido opera.
- Verifique a continuidade nos terminais de carga com cada relé energizado e confirme se o contato abre quando a saída é liberada.
- Verifique se há vazamento de tensão com todas as saídas desligadas, especialmente nas saídas triac e transistor.
- Deixe o painel funcionar por 30 minutos e verifique as temperaturas da bobina e dos contatos. Uma bobina quente é normal, um contato quente não.
- Registre o modelo do relé, a configuração dos contatos e o endereço do programa no desenho do painel e mantenha um sobressalente de cada tipo no gabinete.
A Ningbo Chengyuan Chuangke Electronics fabrica relés em Yinzhou, Ningbo desde 1996, e hoje fornece relés eletromagnéticos de uso geral, relés de palheta, relés de travamento magnético e módulos de controle industrial montados em trilhos. Você pode ler mais sobre a empresa e seu histórico de fabricação no site.
Envie uma tensão de bobina, um tipo de carga e uma corrente de comutação, e a interface pode ser combinada com um relé ou módulo que se ajuste ao painel em vez da página do catálogo.
