درایو مستقیم در مقابل Interposing رله است: "گوسفند قربانی" بحث

این نسخه مهندسان کنترل از بحث “تب‌ها در مقابل فاصله‌ها” است.

شما در حال طراحی یک تابلوی کنترل هستید. یک شیر برقی 24 ولت DC دارید که یک سیلندر پنوماتیک را کنترل می‌کند. یک خروجی یدکی روی کارت PLC خود دارید.

آیا شما:

• الف) شیر را مستقیماً به خروجی PLC وصل می‌کنید؟
• ب) یک “رله واسط” بین PLC و شیر نصب می‌کنید؟

اگر این سوال را در اتاقی پر از مهندسان (یا در انجمن r/PLC) بپرسید، یک دعوا راه می‌اندازید.

“قدیمی‌ها” به شما می‌گویند که راه‌اندازی مستقیم یک شیر، سهل‌انگاری بی‌ملاحظه‌ای است که هزاران دلار برای شما هزینه خواهد داشت. “مدرنیست‌ها” به شما می‌گویند که اضافه کردن رله‌ها اتلاف فضا و پول است که نقاط خرابی غیرضروری را معرفی می‌کند.

هر دو طرف درست می‌گویند. و هر دو طرف اشتباه می‌کنند.

پاسخ مربوط به تعصب نیست؛ بلکه مربوط به مدیریت ریسک. است. بیایید بحث “قربانی کردن” را بررسی کنیم و قانون طلایی را پیدا کنیم که در واقع باید طراحی شما را هدایت کند.

1. استدلال محافظه‌کارانه: “قربانی کردنی”

برای مهندسی که بر تعمیر و نگهداری متمرکز است، رله واسط غیرقابل مذاکره است. منطق آنها بر اساس عدم تقارن مالی ساخته شده است.

• دارایی: یک ماژول خروجی Allen-Bradley یا Siemens. هزینه: 300 تا 500+ دلار.
• سپر: یک رله ساده پلاگین. هزینه: 5 تا 10 دلار.

منطق:
شیرهای برقی “پسران بد” دنیای صنعت هستند. آنها اتصال کوتاه می‌کنند. سیم‌پیچ‌ها می‌سوزند. کابل‌ها توسط لیفتراک‌ها له می‌شوند.

اگر آن شیر را مستقیماً به کارت PLC 500 دلاری خود وصل کنید، یک اتصال کوتاه در محل می‌تواند ترانزیستور داخلی آن کانال خروجی را بسوزاند. در بدترین حالت، کل کارت را از بین می‌برد.

حالا یک دستگاه از کار افتاده در ساعت 3:00 صبح دارید. برای تعمیر آن، باید رک را خاموش کنید، بلوک ترمینال, را باز کنید، کارت گران‌قیمت را تعویض کنید (اگر یدکی دارید) و دوباره سیم‌کشی کنید.

اما اگر از یک رله واسط استفاده کنید؟ رله ضربه را می‌گیرد. این قربانی کردنی.
است. PLC سالم می‌ماند. تکنسین می‌آید، رله سوخته را از سوکتش بیرون می‌کشد، یک مکعب 5 دلاری جدید را وصل می‌کند و دستگاه در 30 ثانیه دوباره کار می‌کند.

专业提示： برای مهندس “محافظه‌کار”، هدف فقط محافظت از سخت‌افزار نیست؛ بلکه محافظت از میانگین زمان تعمیر (MTTR). است. تعویض رله همیشه سریع‌تر از تعویض ماژول است.

2. استدلال مدرنیست‌ها: “مالیات پیچیدگی”

طرف دیگر استدلال می‌کند که استراتژی “قربانی کردنی” تفکری منسوخ شده از دهه 1980 است.

1. PLCهای مدرن شکننده نیستند

بیست سال پیش، کارت‌های خروجی ظریف بودند. امروز؟ اکثر ماژول‌های خروجی ترانزیستوری با کیفیت دارای حفاظت الکترونیکی داخلی در برابر اتصال کوتاه هستند. اگر یک شیر اتصال کوتاه کند، کارت آن را تشخیص می‌دهد، کانال را خاموش می‌کند و منتظر می‌ماند تا خطا برطرف شود. از خود محافظت می‌کند. نیازی به نیاز محافظ ندارد.

2. محدودیت‌های عمر مکانیکی

رله یک دستگاه مکانیکی است. قطعات متحرک دارد. یک چرخه عمر دارد (شاید 100000 تا 1 میلیون چرخه).
اگر یک برنامه مرتب‌سازی با سرعت بالا دارید که در آن یک شیر هر 2 ثانیه یک بار فعال می‌شود، آن رله از نظر مکانیکی در چند ماه خراب می‌شود.
خروجی ترانزیستوری PLC حالت جامد است. عمر نظری آن بی‌نهایت است. با اضافه کردن یک رله، شما یک سیستم قوی را برمی‌دارید و یک “قطعه مصرفی” را اضافه می‌کنید که تضمین تعمیر و نگهداری آینده را می‌کند.

3. “مالیات پیچیدگی”

هر قطعه‌ای که اضافه می‌کنید یک نقطه خرابی بالقوه است. اضافه کردن یک رله به معنای:

• اضافه کردن یک سوکت (هزینه فضا).
• اضافه کردن 4+ نقطه اتصال (خطر شل شدن پیچ).
• اضافه کردن سیم اضافی (هزینه نیروی کار).

استدلال مدرنیست‌ها این است: “شما با پرداخت مالیات در فضا، نیروی کار و پیچیدگی، حس امنیت کاذبی را می‌خرید.”

3. “قاتل” واقعی: پس‌زدگی القایی

در حالی که محافظه‌کاران و مدرنیست‌ها در مورد چگونه اینکه چه چیزی چه بار را قطع کند بحث می‌کنند، اغلب نادیده می‌گیرند که چه چیزی.

سوئیچ را از بین می‌برد. دشمن واقعی اتصال کوتاه نیست. بلکه.

پس‌زدگی القایی (Surge) خاموش است. سیم‌پیچ برقی یک القاگر است. وقتی برق یک سیم‌پیچ مغناطیسی را قطع می‌کنید، میدان مغناطیسی در حال فروپاشی یک ولتاژ معکوس عظیم ایجاد می‌کند. یک سیم‌پیچ 24 ولتی می‌تواند یک ولتاژ منفی 500 تا 1000 ولت.

• را در یک میکروثانیه ایجاد کند. اگر از PLC استفاده می‌کنید:.
• این ولتاژ لحظه‌ای از محل اتصال ترانزیستور عبور می‌کند. اگر از رله استفاده می‌کنید:.

حکم: مهم نیست که از رله استفاده می‌کنید یا نه—اگر استفاده نکنید از سرج ساپرشن (محافظت در برابر افزایش ولتاژ) (دیود برای DC، یا MOV/RC اسنابر برای AC)، دستگاه سوئیچینگ خود را از بین خواهید برد.

专业提示： هرگز یک شیر برقی را بدون دیود (دیود هرزگرد) در سراسر سیم پیچ نصب نکنید. بسیاری از کانکتورهای شیر مدرن (کانکتورهای DIN) با LED و دیودهای داخلی عرضه می‌شوند. از آنها استفاده کنید. آنها واقعی بیمه ارزان هستند.

4. قانون طلایی: “داخل در مقابل خارج”

پس، چه کسی برنده می‌شود؟

این بحث توسط یک “قانون طلایی” عمل‌گرایانه که یکپارچه‌سازان سیستم با تجربه از آن استفاده می‌کنند، حل شد. این قانون تصمیم می‌گیرد که چه زمانی از رله بر اساس موقعیت.

سناریو A: بار در داخل کابینت است

• مثال ها: چراغ‌های نشانگر، سایر ورودی‌های PLC، رله‌های کنترل کوچک، سیگنال‌های فعال‌سازی VFD.
• حکم: درایو مستقیم.
• چرا: محیط کنترل شده است. هیچ لیفتراکتی از داخل کابینت شما عبور نمی‌کند. خطر اتصال کوتاه تقریباً صفر است. استفاده از رله در اینجا اتلاف پول و فضا است.

سناریو B: بار در خارج از کابینت است (میدان)

• مثال ها: شیرهای برقی روی دستگاه، کنتاکتورهای موتور، بوق‌ها.
• حکم: رله میانی (یا ترمینال فیوزدار).
• چرا: میدان یک منطقه جنگی است. کابل‌ها گیر می‌کنند، آب وارد جعبه‌های اتصال می‌شود و موش‌ها سیم‌ها را می‌جوند. خطر اتصال کوتاه زیاد است.
• مصالحه: شما به یک رله بزرگ و حجیم “مکعب یخی” نیاز ندارید. از رله‌های باریک (مانند رله‌های 6 میلی‌متری از Phoenix Contact، Finder یا VIOX) استفاده کنید. آنها همان عرض یک بلوک ترمینال را اشغال می‌کنند اما جداسازی کامل را ارائه می‌دهند.

سناریو C: استثنای “جریان بالا”

• حکم: اگر شیر برقی بیش از 0.5 آمپر جریان بکشد (یا نزدیک به حد مجاز کارت PLC باشد)،, همیشه از رله استفاده کنید.
• چرا: اجرای یک کارت PLC با ظرفیت 90٪ گرما تولید می‌کند و عمر آن را کوتاه می‌کند. اجازه دهید یک رله ارزان قیمت کارهای سنگین را انجام دهد.

خلاصه: جزم‌اندیش نباشید، استراتژیک باشید

بحث “مستقیم در مقابل رله” باینری نیست. این یک مقیاس لغزنده از خطر است.

1. خطر را ارزیابی کنید: آیا کابل در سراسر کف کارخانه کشیده شده است؟ رله. آیا در فاصله دو اینچی روی همان صفحه پشتی قرار دارد؟ مستقیم.
2. سرج را سرکوب کنید: هر سیم پیچ DC را با دیود کلمپ کنید. بدون استثنا.
3. فضا را ذخیره کنید: اگر از رله استفاده می‌کنید، از سبک رابط فوق‌العاده باریک 6 میلی‌متری استفاده کنید.
4. ترمینال‌های فیوزدار را در نظر بگیرید: یک بلوک ترمینال فیوزدار یک حد وسط عالی است. این بلوک سیم PLC را از اتصال کوتاه میدانی بدون سایش مکانیکی رله محافظت می‌کند.

لازم نیست برای هر خروجی “قربانی بدهید”. اما اگر در حال ارسال 24 ولت به غرب وحشی کف کارخانه هستید، خوب است که یک "بادیگارد" در مقابل کنترلر 500 دلاری شما ایستاده باشد.

یادداشت دقت فنی

استانداردها و منابع ارجاع شده: مفاهیم با NFPA 79 (استاندارد الکتریکی برای ماشین‌آلات صنعتی) در مورد حفاظت در برابر جریان اضافه و جداسازی مدارهای کنترل همسو هستند.

اصطلاحات: “رله میانی” به رله‌ای اطلاق می‌شود که به طور خاص برای جداسازی یک کنترلر کم‌توان (PLC) از یک بار پرقدرت‌تر یا پرخطرتر استفاده می‌شود.

بهنگام بودن: بهترین شیوه‌ها در مورد حفاظت خروجی حالت جامد و رله‌های باریک تا نوامبر 2025 جاری هستند.