ในหน้านี้
เป็ หน้าสัมผัสแห้ง คือเส้นทางการสวิตช์ที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟในตัว โดยจะทำหน้าที่เปิดหรือปิดวงจร แต่อุปกรณ์ไม่ได้จ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อ (terminal) ของหน้าสัมผัส วงจรที่ถูกตรวจสอบหรือควบคุมจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟภายนอก ส่วน A หน้าสัมผัสเปียก, ตามที่เรียกกันทั่วไปในการเดินสายไฟควบคุม คือเอาต์พุตที่มีแหล่งจ่ายไฟซึ่งแสดงแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าที่ผ่านการสวิตช์โดยอ้างอิงกับแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์หรือ COM.
อย่าระบุประเภทจากจำนวนสายไฟเพียงอย่างเดียว ให้ระบุองค์ประกอบเอาต์พุตในเอกสารข้อมูล (datasheet) ไม่ว่าจะเป็นรีเลย์ ทรานซิสเตอร์ ไตรแอค หรือสวิตช์โซลิดสเตต จากนั้นให้ไล่ตรวจสอบแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า, COM ของเอาต์พุต, โหลด และเส้นทางกลับ ทั้งนี้ “Voltage-free” ไม่ได้หมายความว่า Dry Contact จะสามารถสวิตช์แรงดันไฟฟ้าใดก็ได้ เนื่องจากยังคงต้องพิจารณาพิกัดแรงดันไฟฟ้า AC/DC, กระแสไฟฟ้า, ประเภทของโหลด, โหลดขั้นต่ำ และพิกัดความเป็นฉนวนอยู่.
ขอบเขตของคำศัพท์: “Wet contact” เป็นคำที่ไม่เป็นทางการและอาจทำให้เกิดความสับสน เอกสารบางฉบับใช้ หน้าสัมผัสเปียก สำหรับเอาต์พุตที่มีแหล่งจ่ายไฟ ในขณะที่เอกสารอื่นอาจกล่าวถึงรีเลย์แบบปรอท (mercury-wetted relays) หรือกระแสไฟฟ้าที่ทำให้หน้าสัมผัสเปียก (contact wetting current) ในข้อกำหนดและเอกสารสอบราคา (RFQ) ให้เขียนว่า powered output, เอาต์พุตทรานซิสเตอร์แบบซอร์สซิง (sourcing), เอาต์พุตทรานซิสเตอร์แบบซิงกิง (sinking), หรือ หน้าสัมผัสแห้งของรีเลย์ เมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้.
สรุปภาพรวมหน้าสัมผัสแห้งเทียบกับหน้าสัมผัสเปียก
| จุดเปรียบเทียบ | หน้าสัมผัสแห้ง | เอาต์พุตแบบมีไฟเลี้ยงหรือ “หน้าสัมผัสเปียก” |
|---|---|---|
| หน้าที่ของขั้วต่อ | เปิดหรือปิดเส้นทางนำไฟฟ้า | สลับเอาต์พุตอิเล็กทรอนิกส์ที่ได้รับไฟจากภายในหรือภายนอกโดยอ้างอิงกับแหล่งจ่าย/COM |
| เอาต์พุตจ่ายแรงดันไฟฟ้าด้วยตัวเองหรือไม่? | ไม่ | โดยปกติจะแสดงสัญญาณที่มีไฟเลี้ยงตามที่กำหนดเมื่อทำงาน |
| การใช้งานทั่วไป | หน้าสัมผัสรีเลย์แบบกลไกไฟฟ้า, หน้าสัมผัสรีด, ไมโครสวิตช์ หรือเอาต์พุตหน้าสัมผัสแบบแยกส่วน | ทรานซิสเตอร์ PNP/NPN, สเตจแบบ open-collector/open-drain, ไตรแอค หรือเอาต์พุตสารกึ่งตัวนำแบบมีไฟเลี้ยงอื่นๆ |
| แหล่งจ่ายวงจรภายนอก | จำเป็น | สถาปัตยกรรมของอุปกรณ์และเอาต์พุตจะเป็นตัวกำหนดแหล่งจ่าย ทั้งนี้อาจยังคงจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟภาคสนามที่ COM ของโมดูล |
| ขั้ว | หน้าสัมผัสทางกลโดยปกติไม่มีขั้ว ขึ้นอยู่กับพิกัดของอุปกรณ์นั้นๆ | มักขึ้นอยู่กับขั้วและจุดร่วม (common) |
| กระแสรั่วไหลในสถานะปิด (off-state) | โดยอุดมคติแล้วถือว่าน้อยมากจนไม่สำคัญสำหรับหน้าสัมผัสทางกลที่เปิดอยู่ ควรตรวจสอบอุปกรณ์เสริมและวงจรของโมดูล | เอาต์พุตแบบเซมิคอนดักเตอร์มักจะระบุกระแสรั่วไหลไว้ชัดเจน |
| การแยกตัว | เป็นไปได้ แต่ต้องตรวจสอบเอกสารข้อมูลเพื่อยืนยันขอบเขตการแยกทางไฟฟ้าและพิกัดเท่านั้น | อาจเป็นแบบแยกทางไฟฟ้า (isolated) หรือไม่แยกทางไฟฟ้า (non-isolated) ก็ได้ การมีแหล่งจ่ายไฟไม่ได้หมายความว่าเป็นแบบไม่แยกทางไฟฟ้าเสมอไป |
| ความยืดหยุ่นของแรงดันไฟฟ้า | วงจรที่ถูกสวิตช์จะเป็นตัวกำหนดแรงดันไฟฟ้า ภายในขอบเขตพิกัดของหน้าสัมผัส | จำกัดเฉพาะช่วงแรงดันไฟฟ้าและโทโพโลยีที่ระบุไว้ของเอาต์พุต |
| ประเด็นสำคัญในเอกสารข้อมูล | รูปแบบหน้าสัมผัส, พิกัดการสลับ AC/DC, ประเภทของโหลด, โหลดขั้นต่ำที่ใช้งานได้, การจัดกลุ่มทั่วไป, ข้อมูลความเป็นฉนวน | ประเภทเอาต์พุต, ตรรกะแบบ source/sink, ช่วงแรงดันไฟฟ้า, กระแสไฟฟ้า, กระแสรั่วไหล, แรงดันตกคร่อม, การจัดกลุ่มทั่วไป, การป้องกันการลัดวงจร |
การตัดสินใจในทางปฏิบัติไม่ใช่การเลือกว่าประเภทใดดีกว่าในทุกกรณี ให้ใช้อินเทอร์เฟซที่ตรงกับอินพุตหรือโหลดที่รับสัญญาณ จากนั้นตรวจสอบพิกัดทุกค่าที่ควบคุมวงจรทั้งหมด.
ขอบเขตของวงจรคือความแตกต่างที่แท้จริง
คำว่า ติดต่อ อาจทำให้ไม่ทราบว่าพลังงานที่ถูกสลับมาจากที่ใด ให้วาดขอบเขตล้อมรอบอุปกรณ์เอาต์พุตและตั้งคำถามหนึ่งข้อว่า: ขั้วต่อเอาต์พุตทำหน้าที่เพียงแค่ปิดเส้นทาง หรือทำหน้าที่ขับเคลื่อนเส้นทางนั้นให้มีศักย์ไฟฟ้าที่กำหนดไว้
Dry contact: วงจรภายนอกเป็นผู้จ่ายพลังงาน
เอาต์พุตรีเลย์ที่มีขั้วต่อ COM, NO และ NC เป็นอินเทอร์เฟซแบบ dry contact ทั่วไป อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมจะจ่ายไฟให้กับคอยล์รีเลย์ แต่ฝั่งหน้าสัมผัสจะเป็นเส้นทางการสลับสัญญาณที่แยกต่างหาก ตัวอย่างเช่น Schneider Electric อธิบายขั้วต่อรีเลย์ในชุดควบคุม System 450 ว่าเป็น dry contact ซึ่งไม่ได้จ่ายพลังงานให้กับระบบที่ถูกควบคุม และแนะนำให้ผู้ใช้งานตรวจสอบพิกัดทางไฟฟ้าก่อนทำการเดินสาย.
เส้นทางกระแสไฟฟ้าพื้นฐานคือ:
แหล่งจ่ายภายนอก → ฟิวส์/อุปกรณ์ป้องกัน → COM → หน้าสัมผัส NO ที่ปิดอยู่ → โหลด/อินพุต → สายกลับก่อนที่จะเชื่อมต่อแหล่งจ่ายภายนอก คู่หน้าสัมผัสจะไม่มีแรงดันเอาต์พุตที่สร้างขึ้นจากภายใน อย่างไรก็ตาม หลังจากติดตั้งแล้ว ขั้วต่ออาจมีแรงดันไฟฟ้าจากวงจรภายนอก ดังนั้น dry contact จึง ไม่จำเป็นต้องปลอดภัยต่อการสัมผัส ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าต่ำพิเศษ และไม่ได้หมายความว่าไม่มีกระแสไฟฟ้า.
Powered output: เอาต์พุตจะสร้างศักย์สัญญาณขึ้นมา
เอาต์พุตของเซนเซอร์แบบ PNP เป็นตัวอย่างทั่วไปของ powered output เซนเซอร์จะได้รับไฟ DC และเมื่อทำงาน จะสลับเอาต์พุตไปยังฝั่งบวกของแหล่งจ่าย ในขณะที่เซนเซอร์แบบ NPN จะสลับเอาต์พุตไปยังฝั่งสายกลับหรือฝั่ง 0 V แทน เอาต์พุตทรานซิสเตอร์ของ PLC ก็ใช้ตรรกะการจ่ายกระแส (sourcing) หรือการรับกระแส (sinking) ในลักษณะเดียวกัน แม้ว่าขั้วต่อร่วม (common) ของโมดูลและการจัดวางอุปกรณ์ป้องกันจะแตกต่างกันก็ตาม.
สัญญาณยังคงต้องการวงจรที่ครบถ้วน “Powered output” ไม่ได้หมายความว่าการเดินสายภาคสนามไม่จำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายหรือสายกลับ แต่หมายความว่าเอาต์พุตนั้นเชื่อมต่อทางไฟฟ้าเข้ากับสถาปัตยกรรมของแหล่งจ่าย/ขั้วต่อร่วมที่กำหนดไว้ แทนที่จะทำหน้าที่เป็นหน้าสัมผัสทางกลที่เป็นอิสระ.
วิธีการระบุ Dry Contact หรือ Powered Output อย่างน่าเชื่อถือ
ใช้แผนผังวงจรและข้อมูลจำเพาะของเอาต์พุต จำนวนขั้วต่ออาจบ่งบอกถึงสิ่งที่ควรตรวจสอบ แต่ไม่สามารถยืนยันประเภทของเอาต์พุตได้ เนื่องจากมีเซนเซอร์อิเล็กทรอนิกส์แบบสองสายอยู่จริง เซนเซอร์แบบสี่สายอาจมีเอาต์พุตทรานซิสเตอร์แบบเสริมกัน และโมดูล PLC ยังมีเอาต์พุตแบบรีเลย์ ทรานซิสเตอร์ และไตรแอคให้เลือกใช้.
1. ค้นหาเทคโนโลยีของเอาต์พุต
มองหาคำอธิบายที่ชัดเจนอย่างใดอย่างหนึ่งต่อไปนี้:
- เอาต์พุตรีเลย์, หน้าสัมผัสแบบไม่มีแรงดัน (volt-free contact), หน้าสัมผัสแบบไม่มีศักย์ไฟฟ้า (potential-free contact) หรือ Dry Contact;
- เอาต์พุตทรานซิสเตอร์แบบ PNP/sourcing;
- เอาต์พุตทรานซิสเตอร์แบบ NPN/sinking;
- Open collector หรือ Open drain;
- เอาต์พุตแบบไตรแอค (triac);
- เอาต์พุตแบบโซลิดสเตตรีเลย์ (SSR) หรือมอสเฟต (MOSFET) รีเลย์.
เอกสารประกอบระบบ S7-200 SMART ของ Siemens เป็นตัวอย่างที่มีประโยชน์ว่าทำไมเทคโนโลยีนี้จึงมีความสำคัญ: ข้อมูลจำเพาะของเอาต์พุตได้แยกเอาต์พุตแบบโซลิดสเตตมอสเฟตออกจากเอาต์พุตแบบหน้าสัมผัสแห้ง (dry-contact) ของรีเลย์ และกำหนดช่วงแรงดันไฟฟ้า ขีดจำกัดกระแสไฟฟ้า พฤติกรรมการรั่วไหล และคุณลักษณะขณะทำงานที่แตกต่างกัน.
2. อ่านแผนผังภายใน ไม่ใช่แค่อ่านฉลาก
| เบาะแสจากเอกสารข้อมูล | การตีความที่เป็นไปได้ | สิ่งที่ยังคงต้องตรวจสอบ |
|---|---|---|
| COM, NO และ NC ที่อยู่ข้างสัญลักษณ์หน้าสัมผัสรีเลย์ | หน้าสัมผัสรีเลย์แบบเปลี่ยนตำแหน่ง (changeover) หรือแบบขั้วเดี่ยว | แรงดัน/กระแสไฟฟ้าที่หน้าสัมผัส, การแยกทางไฟฟ้าแบบร่วม, ประเภทของโหลด, โหลดต่ำสุด |
| ขั้วต่อหน้าสัมผัสสองขั้วที่แสดงว่าแยกจากคอยล์หรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทางไฟฟ้า | เส้นทางการสวิตช์แบบไม่มีศักย์ไฟฟ้า (Potential-free) | พิกัดความเป็นฉนวนและช่องสัญญาณอื่น ๆ ใช้จุดร่วม (common) เดียวกันหรือไม่ |
| PNP, การจ่ายกระแส (sourcing) หรือลูกศรชี้ไปยังเอาต์พุตจาก +V | เอาต์พุตทรานซิสเตอร์ฝั่งบวก | อินพุตแบบรับกระแส (sinking) ที่เข้ากันได้, ช่วงแรงดันไฟฟ้า, กระแสไฟฟ้า, กระแสรั่วไหล |
| NPN, การรับกระแส (sinking) หรือทรานซิสเตอร์เอาต์พุตไปยัง 0 V | เอาต์พุตทรานซิสเตอร์ฝั่งลบ (Negative-side) | อินพุตแบบซอร์สซิง (Sourcing) ที่เข้ากันได้, ช่วงแรงดันไฟฟ้า, กระแสไฟฟ้า, กระแสรั่วไหล |
| Q, OUT หรือ DO ที่ใช้ร่วมกับขั้วต่อ COM/+V ของโมดูล | อาจเป็นรีเลย์หรือสารกึ่งตัวนำ | จำเป็นต้องมีแบบวงจรภายใน; การระบุว่า “COM” เพียงอย่างเดียวไม่สามารถยืนยันอะไรได้ |
| ข้อกำหนดกระแสรั่วไหลในสถานะปิด (Off-state) หรือแรงดันตกคร่อมในสถานะเปิด (On-state) | โดยปกติจะเป็นเอาต์พุตแบบสารกึ่งตัวนำ | ว่าโหลดที่รับสัญญาณสามารถทนต่อค่าเหล่านั้นได้หรือไม่ |
| โหลดขั้นต่ำที่ใช้งานได้หรือค่าอ้างอิงอัตราความล้มเหลวของหน้าสัมผัส | หน้าสัมผัสของรีเลย์กลไกหรือสวิตช์ | ความเหมาะสมสำหรับกระแสสัญญาณจริงและสภาพแวดล้อม |
3. ติดตามแหล่งจ่าย สวิตช์ โหลด และทางกลับ
ทำเครื่องหมายสี่จุดบนแบบวาด:
- แรงดันไฟฟ้าของวงจรมาจากที่ใด?
- องค์ประกอบใดที่ทำหน้าที่เปิดหรือปิดเส้นทางเดินกระแสไฟฟ้า?
- สิ่งใดเป็นตัวรับกระแสไฟฟ้า?
- กระแสไฟฟ้าไหลกลับไปยังแหล่งจ่ายได้อย่างไร?
หากจุดใดจุดหนึ่งขาดหายไป วงจรนั้นจะยังไม่พร้อมสำหรับการเดินสาย การตรวจสอบเส้นทางอย่างง่ายนี้จะช่วยตรวจจับข้อผิดพลาดของอินเทอร์เฟซที่พบบ่อยที่สุดสองประการ ได้แก่ การคาดหวังให้หน้าสัมผัสแบบแห้ง (dry contact) สร้างแรงดันไฟฟ้า และการเชื่อมต่อเอาต์พุตที่มีไฟเลี้ยงเข้ากับขั้ว COM ที่ไม่รองรับ.
4. ใช้การวัดค่าภายในแผนการทดสอบที่ปลอดภัยเท่านั้น
เมื่อแยกวงจรและตรวจสอบจนมั่นใจว่าไม่มีกระแสไฟฟ้าแล้ว โดยปกติจะสามารถตรวจสอบความต่อเนื่องของหน้าสัมผัสแบบแห้ง (dry contact) แบบกลไกว่าเปิดหรือปิดอยู่ได้ระหว่างขั้วต่อที่กำหนด ห้ามใช้โหมดวัดความต้านทานหรือความต่อเนื่องกับวงจรที่มีกระแสไฟฟ้าเด็ดขาด.
การทดสอบแรงดันไฟฟ้าของวงจรควบคุมที่มีกระแสไฟฟ้าควรดำเนินการโดยผู้ที่มีคุณสมบัติเหมาะสมเท่านั้น โดยใช้เครื่องมือที่ถูกต้อง พิกัดหมวดหมู่ (category rating) อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล และขั้นตอนการปฏิบัติงานที่เหมาะสม แรงดันไฟฟ้าที่ตรวจพบที่ขั้วต่อหน้าสัมผัสแบบแห้ง (dry contact) โดยปกติจะมาจากวงจรภายนอก ซึ่งไม่ได้เปลี่ยนสถานะของเอาต์พุตให้เป็นเอาต์พุตที่มีไฟเลี้ยง.
แผนภาพการเดินสายหน้าสัมผัสแบบแห้ง (dry contact): อินเทอร์เฟซทั่วไปสามรูปแบบ
ชื่อขั้วต่อและการจัดวางขั้ว COM ของอินพุตจะแตกต่างกันไปตามผู้ผลิต ให้ถือว่าข้อมูลต่อไปนี้เป็นแบบจำลองเส้นทางวงจร แล้วจึงนำไปเทียบกับแผนผังของอุปกรณ์จริง.
1. หน้าสัมผัสแบบแห้ง (dry contact) ต่อกับอินพุตดิจิทัลของ PLC ขนาด 24 VDC
+24 VDC ── การป้องกันวงจรย่อย ── หน้าสัมผัส NO แบบแห้ง ── อินพุตดิจิทัลของ PLC
0 VDC ───────────────────────────────────────── COM ของอินพุต PLCเมื่อหน้าสัมผัสปิด แหล่งจ่าย 24 VDC ภายนอกจะขับกระแสผ่านวงจรอินพุตของ PLC และไหลกลับผ่านขั้ว COM ของอินพุต หากไฟ LED ของอินพุตไม่ติดแม้ว่าหน้าสัมผัสจะปิดอยู่ ให้ตรวจสอบ COM ของอินพุต, เส้นทางไหลกลับ, ช่วงแรงดันไฟฟ้าของอินพุต และการกำหนดค่าช่องสัญญาณ.
โมดูลอินพุตบางรุ่นมีแหล่งจ่ายไฟสำหรับตรวจจับหรือแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงหน้าสัมผัสในตัว ในขณะที่บางรุ่นต้องการให้ผู้ออกแบบตู้ควบคุมเป็นผู้จัดหาให้ แผนผังการเดินสายของโมดูลจะเป็นตัวกำหนดว่าต้องใช้รูปแบบใด.
2. เอาต์พุตรีเลย์ของ PLC หรือคอนโทรลเลอร์ที่ขับโหลดภายนอก
แหล่งจ่าย +/ไลน์ ── การป้องกันวงจรย่อย ── COM ของรีเลย์
หน้าสัมผัส NO ของรีเลย์ ── โหลดหรือคอยล์ของรีเลย์คั่นกลาง ── แหล่งจ่ายไฟกลับ/นิวทรัลตรรกะของ PLC จะจ่ายไฟให้รีเลย์ภายใน แต่พลังงานสำหรับโหลดจะมาจากวงจรภาคสนาม ให้เลือกหน้าสัมผัสโดยพิจารณาจากประเภทโหลด AC หรือ DC จริง ไม่ใช่เพียงแค่กระแสไฟฟ้าขณะทำงานปกติ โซลีนอยด์, คอยล์ของคอนแทคเตอร์, หลอดไฟ และอินพุตแบบคาปาซิทีฟอาจทำให้เกิดกระแสกระชากหรือความเค้นขณะตัดวงจร ให้ใช้อุปกรณ์ลดสัญญาณรบกวนที่ผู้ผลิตโหลดแนะนำ และตรวจสอบว่าวิธีการลดสัญญาณรบกวนนั้นเข้ากันได้กับขั้ว AC/DC และเวลาในการปลดล็อกที่ต้องการ.
สำหรับรายละเอียดการจัดวางหน้าสัมผัส โปรดดู VIOX แผนผังการเดินสายรีเลย์แบบ SPDT. สำหรับเอาต์พุตของ PLC ที่ไม่สามารถขับโหลดปลายทางได้อย่างปลอดภัย ให้ใช้กระบวนการตัดสินใจใน การขับโดยตรงเทียบกับการใช้รีเลย์คั่น.
3. เซนเซอร์ชนิด PNP ที่จ่ายไฟให้กับอินพุต PLC ที่รองรับ
+24 VDC ───────── เซนเซอร์ +V
0 VDC ───────── เซนเซอร์ 0 V
เซนเซอร์ PNP OUT ── อินพุตดิจิทัล PLC
0 VDC ───────── PLC อินพุต COMเมื่อทำงาน เอาต์พุต PNP จะจ่ายแรงดัน/กระแสบวกให้กับอินพุตชนิด Sinking ที่รองรับ ส่วนเอาต์พุต NPN โดยปกติจะสลับสัญญาณไปที่ 0 V และต้องการการจัดวางอินพุตชนิด Sourcing ที่รองรับ เนื่องจากคำศัพท์ของผู้ผลิตและการเดินสายทั่วไปมีความแตกต่างกัน จึงควรตรวจสอบแผนผังอินพุตแทนการพึ่งพาเพียงฉลาก PNP/NPN เท่านั้น.
VIOX คู่มือเซนเซอร์พร็อกซิมิตี้ NPN เทียบกับ PNP ครอบคลุมการตัดสินใจเรื่อง Sourcing/Sinking แยกต่างหากในเชิงลึกมากขึ้น.
ประเภทเอาต์พุตของ PLC: ไม่ใช่ทุกเอาต์พุตจะเป็นหน้าสัมผัสแบบ Dry Contact
วลี “PLC digital output” อธิบายถึงฟังก์ชันทางตรรกะ ไม่ใช่ฮาร์ดแวร์ของมัน ฮาร์ดแวร์จะเป็นตัวกำหนดว่าเอาต์พุตนั้นทำหน้าที่เป็นหน้าสัมผัสแบบแห้ง (dry contact) หรือสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์แบบมีไฟเลี้ยง.
| เอาต์พุตของ PLC หรือคอนโทรลเลอร์ | หน้าสัมผัสแบบแห้ง (dry contact) หรือไม่? | พฤติกรรมทั่วไปของวงจร | การตรวจสอบทางวิศวกรรม |
|---|---|---|---|
| เอาต์พุตแบบรีเลย์ไฟฟ้าเครื่องกล | โดยปกติแล้ว เมื่อชุดหน้าสัมผัสถูกระบุว่าเป็นแบบไม่มีศักย์ไฟฟ้า (potential-free) | COM จะสลับไปยัง NO หรือ NC โดยวงจรภายนอกจะเป็นตัวจ่ายไฟให้กับโหลด | พิกัดหน้าสัมผัส AC/DC, โหลดความต้านทานเทียบกับโหลดเหนี่ยวนำ, การจัดกลุ่มทั่วไป, อายุการใช้งานทางกล/ทางไฟฟ้า, โหลดขั้นต่ำ |
| เอาต์พุตทรานซิสเตอร์ DC | ไม่ | จ่ายหรือรับกระแส DC ผ่านสารกึ่งตัวนำ | ขั้วไฟฟ้า, อินพุต/โหลดที่เข้ากันได้, ช่วงแรงดันไฟฟ้า, กระแสไฟฟ้า, กระแสรั่วไหล, แรงดันไฟฟ้าขณะทำงาน (on-state), การป้องกัน |
| เอาต์พุตไตรแอค AC | ไม่ | สวิตช์ AC ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์และอาจต้องใช้โหลดขั้นต่ำ/กระแสโฮลดิ้ง | ขอบเขตสำหรับ AC เท่านั้น, กระแสรั่วไหลขณะปิด (off-state), กระแสโหลด, พฤติกรรมการตัดวงจรที่จุดศูนย์ (zero-cross) ตามที่ระบุไว้ |
| เอาต์พุต SSR หรือ MOSFET | ห้ามคาดเดา | อาจถูกแยกส่วนและอาจจำลองการทำงานของหน้าสัมผัสได้ แต่ยังคงเป็นเส้นทางผ่านของสารกึ่งตัวนำ | ทิศทาง AC/DC ที่อนุญาต, ความต้านทานขณะนำกระแสหรือแรงดันตกคร่อม, กระแสรั่วไหล, ขีดจำกัดทางความร้อน, พฤติกรรมเมื่อเกิดการลัดวงจร |
เอาต์พุตแบบสารกึ่งตัวนำที่แยกส่วนสามารถแยกวงจรลอจิกออกจากวงจรภาคสนามได้โดยไม่ต้องอาศัยหน้าสัมผัสทางกลแบบแห้ง ในทางกลับกัน สัญลักษณ์รีเลย์ไม่ได้เป็นเครื่องยืนยันว่าทุกช่องสัญญาณจะถูกแยกออกจากช่องสัญญาณอื่นทั้งหมด เอาต์พุตหลายช่องอาจใช้ขั้วต่อ COM ร่วมกัน โปรดตรวจสอบข้อมูลจำเพาะของความเป็นฉนวนระหว่างช่องสัญญาณและระหว่างภาคสนามกับลอจิก.
สำหรับข้อดีข้อเสียของเทคโนโลยีในภาพรวม โปรดดูที่ รีเลย์แบบกลไกไฟฟ้าเทียบกับรีเลย์แบบโซลิดสเตต.
เมื่อใดควรเลือกใช้อินเทอร์เฟซแต่ละประเภท
| สภาวะการทำงาน | ควรเลือกใช้หน้าสัมผัสแบบแห้ง | ควรเลือกใช้เอาต์พุตแบบมีแหล่งจ่ายไฟ | พิจารณาเอาต์พุตที่มีแหล่งจ่ายไฟร่วมกับรีเลย์คั่นกลาง |
|---|---|---|---|
| วงจรรับสัญญาณสามารถเลือกแรงดันไฟฟ้าของตัวเองได้ | ได้ ภายในพิกัดของหน้าสัมผัส | เฉพาะในกรณีที่แรงดันไฟฟ้า/COM ตรงกันเท่านั้น | มีประโยชน์เมื่อแรงดันเอาต์พุตของตัวควบคุมแตกต่างจากวงจรโหลด |
| จำเป็นต้องสลับทั้ง AC และ DC ในการใช้งานที่แตกต่างกัน | เป็นไปได้เฉพาะเมื่อมีการระบุพิกัดทั้งสองค่าไว้เท่านั้น | โดยปกติจะผูกติดอยู่กับเทคโนโลยีและช่วงแรงดันไฟฟ้าเดียว | มักเป็นสถาปัตยกรรมแบบโมดูลาร์ที่ปลอดภัยกว่า |
| ความถี่ในการสลับการทำงานสูงหรือความต้องการรอบการทำงานที่ยาวนาน | การสึกหรอทางกลอาจเป็นข้อจำกัด | ทรานซิสเตอร์/SSR มักจะเหมาะสมกว่า | ใช้เมื่อการควบคุมความเร็วสูงต้องเชื่อมต่อกับวงจรโหลดแยกต่างหาก |
| กระแสตรวจจับมีขนาดเล็กมาก | ตรวจสอบโหลดขั้นต่ำที่ใช้งานได้และวัสดุของหน้าสัมผัส | ตรวจสอบกระแสรั่วไหลและเกณฑ์แรงดันอินพุตที่รับได้ | รีเลย์สัญญาณหรือโมดูลอินเทอร์เฟซที่เหมาะสมอาจช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือได้ |
| โหลดมีกระแสกระชากสูงหรือพลังงานจากการตัดวงจรแบบเหนี่ยวนำสูง | การใช้งานหน้าสัมผัสและการลดทอนสัญญาณรบกวนมีความสำคัญอย่างยิ่ง | ขีดจำกัดของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากและอุปกรณ์จำกัดแรงดันไฟฟ้าแบบเซมิคอนดักเตอร์มีความสำคัญอย่างยิ่ง | ช่วยให้ PLC สามารถสลับคอยล์ได้ในขณะที่หน้าสัมผัสพิกัดทำหน้าที่สลับวงจรภาคสนาม |
| อินพุตที่รับสัญญาณไม่สามารถทนต่อกระแสรั่วไหลในสถานะปิดได้ | หน้าสัมผัสแบบกลไกชนิดแห้ง (dry contact) อาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่า | จำเป็นต้องตรวจสอบกระแสรั่วไหล | อินเตอร์โพสซิ่งรีเลย์สามารถช่วยให้วงจรเปิดมีความชัดเจนยิ่งขึ้นในกรณีที่จำเป็น |
| จำเป็นต้องมีการสลับแบบไม่ขึ้นกับขั้วไฟฟ้า | หน้าสัมผัสทางกลอาจเหมาะสม | เอาต์พุตของเซมิคอนดักเตอร์จำนวนมากมีขั้วไฟฟ้า | ใช้รีเลย์อินเตอร์เฟซที่มีพิกัดเหมาะสม |
สถาปัตยกรรมทางอุตสาหกรรมทั่วไปมักใช้ทั้งสองประเภท ได้แก่ เอาต์พุตทรานซิสเตอร์ของ PLC จะจ่ายไฟให้กับคอยล์ของอินเตอร์โพสซิ่งรีเลย์ และหน้าสัมผัสแบบดรายคอนแทคของรีเลย์จะทำหน้าที่สลับหรือส่งสัญญาณไปยังวงจรแยกต่างหาก วิธีนี้เป็นการเพิ่มอุปกรณ์เข้ามา แต่สามารถแก้ปัญหาเรื่องแรงดันไฟฟ้าไม่ตรงกัน, การอ้างอิงจุดร่วม, ความสามารถในการซ่อมบำรุง และปัญหาภาระโหลดได้ หากพิกัดของอุปกรณ์รองรับการออกแบบดังกล่าว.
“ดรายคอนแทค” ไม่ได้อยู่เหนือพิกัดทางไฟฟ้า
ก่อนเชื่อมต่อดรายคอนแทคใดๆ ให้ตรวจสอบสิ่งต่อไปนี้ทั้งหมด:
- แรงดันไฟฟ้าในการสลับสูงสุด: ตรวจสอบ AC และ DC แยกกัน อาร์กของ DC ไม่ได้รับประโยชน์จากการข้ามศูนย์ของกระแสตามธรรมชาติ ดังนั้นหน้าสัมผัสอาจมีความสามารถในการสลับ DC ที่ต่ำกว่าพิกัด AC มาก.
- กระแสและกำลังไฟฟ้าในการสลับ: กระแสในสภาวะคงตัวเพียงอย่างเดียวอาจไม่แสดงถึงภาระงานประเภทกระแสกระชาก หลอดไฟ ตัวเก็บประจุ มอเตอร์ หรือโซลีนอยด์.
- ประเภทของโหลดหรือหมวดการใช้งาน: พิกัดสำหรับโหลดความต้านทานไม่สามารถนำไปใช้กับขดลวดเหนี่ยวนำได้โดยอัตโนมัติ.
- โหลดขั้นต่ำที่ใช้งานได้: พาวเวอร์รีเลย์ที่ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือที่กระแสสูงกว่าอาจไม่เหมาะสมสำหรับสัญญาณอินพุต PLC หรือสัญญาณเครื่องมือวัดที่มีขนาดเล็กมาก.
- รูปแบบหน้าสัมผัสและสถานะปกติ: ตรวจสอบ COM/NO/NC และสภาวะที่ไม่มีการจ่ายไฟตามที่กำหนด.
- การจัดกลุ่มร่วมและฉนวน: กำหนดว่าช่องสัญญาณใดใช้ขั้วร่วมกันและระดับความเป็นฉนวนที่แท้จริงคือเท่าใด.
- การป้องกันและการลดทอนสัญญาณรบกวน: ประสานงานการป้องกันวงจรย่อยและใช้วงจรลดทอนสัญญาณแบบ flyback, diode-plus-zener, RC, varistor หรืออุปกรณ์ลดทอนสัญญาณที่ผู้ผลิตระบุให้เหมาะสมกับโหลดและข้อกำหนดด้านเวลาในการปลดปล่อย.
- พฤติกรรมเมื่อเกิดความล้มเหลว: ตัดสินใจว่าระบบรับสัญญาณควรมีสถานะอย่างไรหลังจากสูญเสียไฟควบคุม สายไฟขาด หน้าสัมผัสเชื่อมติดกัน หรือสารกึ่งตัวนำเสียหาย.
คำแนะนำเกี่ยวกับรีเลย์ของ Omron เน้นย้ำว่าพิกัดของหน้าสัมผัสขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานและประเภทของโหลด และความน่าเชื่อถือของโหลดขั้นต่ำขึ้นอยู่กับวัสดุของหน้าสัมผัส การจัดวาง สภาพแวดล้อม และสภาวะการทำงานจริง สำหรับการสลับโหลดแบบเหนี่ยวนำ คู่มือ VIOX สำหรับ หน้าสัมผัสของไทม์รีเลย์บนโหลดแบบเหนี่ยวนำ อธิบายว่าเหตุใดการเปรียบเทียบค่าแอมแปร์เพียงอย่างเดียวจึงไม่เพียงพอ.
Wet Contact ไม่เหมือนกับ Wetting Voltage
คำถามที่ต้องการสืบค้น wetting voltage หมายถึงความน่าเชื่อถือของหน้าสัมผัส ไม่ใช่การระบุว่าเอาต์พุตมีไฟเลี้ยงหรือไม่.
พื้นผิวหน้าสัมผัสทางกลอาจเกิดฟิล์มออกไซด์หรือสิ่งปนเปื้อนได้ ในกรณีที่โหลดมีขนาดเล็กมาก พลังงานไฟฟ้าที่สลับอาจไม่เพียงพอที่จะทำลายฟิล์มดังกล่าว ส่งผลให้ความต้านทานหน้าสัมผัสไม่เสถียร ผู้ผลิตรีเลย์มักระบุขีดจำกัดนี้ว่าเป็น โหลดขั้นต่ำที่ใช้งานได้, ระดับความล้มเหลวอ้างอิง หรือพื้นที่การทำงานที่ขึ้นอยู่กับโหลด แทนที่จะเป็นแรงดันไฟฟ้ากระตุ้น (wetting voltage) แบบสากลเพียงค่าเดียว.
แยกคำศัพท์เหล่านี้ออกจากกัน:
- หน้าสัมผัสแห้ง (dry contact) / เอาต์พุตแบบไม่มีศักย์ไฟฟ้า (potential-free output): อินเทอร์เฟซที่ไม่ได้จ่ายศักย์ไฟฟ้าสำหรับการสวิตช์ด้วยตัวเอง;
- เอาต์พุตแบบมีไฟเลี้ยงหรือเอาต์พุตแบบเปียก (wet output): เอาต์พุตที่ขับสัญญาณไฟฟ้าที่กำหนดไว้;
- กระแสไฟฟ้ากระตุ้น (wetting current) หรือแรงดันไฟฟ้ากระตุ้น (wetting voltage): สภาวะกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นในการรักษาการนำไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ผ่านพื้นผิวหน้าสัมผัสทางกล;
- วงจรแห้ง (dry circuit): ในเอกสารเกี่ยวกับรีเลย์บางฉบับ หมายถึงวงจรที่ทำงานด้วยพลังงานต่ำมาก ซึ่งอาจต่ำกว่าระดับที่สามารถทำความสะอาดหน้าสัมผัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ.
ดังนั้น เอาต์พุตแบบหน้าสัมผัสแห้ง (dry-contact) จึงสามารถสลับวงจรที่โหลดสูงกว่าค่าต่ำสุดที่กำหนดไว้ได้ คำว่า หน้าสัมผัสแห้ง แล้ว วงจรแห้ง (dry circuit) ไม่ได้อธิบายถึงการตัดสินใจในการออกแบบที่เหมือนกัน.
ตารางการแยกจุดบกพร่อง
| อาการ | ข้อผิดพลาดที่ขอบเขตมีความเป็นไปได้ | การตรวจสอบ | แนวทางการแก้ไข |
|---|---|---|---|
| เอาต์พุตรีเลย์เปลี่ยนสถานะ แต่สัญญาณอินพุตของ PLC ยังคงปิดอยู่ | แหล่งจ่ายไฟสำหรับการตรวจจับภายนอก, อินพุต COM หรือเส้นทางส่งกลับขาดหายไป | เมื่อตัดกระแสไฟฟ้าแล้ว ให้ตรวจสอบความต่อเนื่องของหน้าสัมผัส; ในการทดสอบขณะมีกระแสไฟฟ้าโดยผู้ได้รับอนุญาต ให้ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไปยังอินพุตเทียบกับแผนภาพของโมดูล | เชื่อมต่อลูปภายนอกให้ครบวงจรและต่ออินพุต COM ให้ถูกต้อง |
| ขั้วต่อเอาต์พุตไม่มีแรงดันไฟฟ้าเมื่อรีเลย์ทำงาน | เอาต์พุตของรีเลย์เป็นหน้าสัมผัสแบบแห้ง (dry contact) ไม่ใช่แหล่งจ่ายไฟ | ตรวจสอบว่าเอกสารข้อมูลระบุว่าเป็นรีเลย์/แบบแห้ง/แบบไม่มีแรงดันไฟฟ้า (volt-free) หรือไม่ และระบุตำแหน่ง COM/NO/NC | เพิ่มแหล่งจ่ายไฟภายนอกที่มีพิกัดถูกต้องและอุปกรณ์ป้องกันวงจรย่อย |
| ไฟ LED ของเซนเซอร์เปลี่ยนสถานะ แต่สัญญาณอินพุตของ PLC ไม่เปลี่ยน | การไม่ตรงกันของแหล่งจ่าย/การรับกระแสแบบ PNP/NPN หรือการใช้ COM ผิด | เปรียบเทียบวงจรเอาต์พุตของเซนเซอร์กับวงจรอินพุตของ PLC | จับคู่เอาต์พุตแบบจ่ายกระแส (sourcing) เข้ากับอินพุตแบบรับกระแส (sinking) หรือเอาต์พุตแบบรับกระแสเข้ากับอินพุตแบบจ่ายกระแส |
| โหลดมีกระแสไฟเลี้ยงค้างอยู่เล็กน้อยในขณะที่เอาต์พุตปิดอยู่ | กระแสรั่วไหลของสารกึ่งตัวนำเกินค่าขีดจำกัดการปิดของโหลด | เปรียบเทียบกระแสรั่วไหลในสถานะปิดกับกระแสรีเซ็ตของโหลดหรืออินพุต | ใช้โหลด/อินเตอร์เฟซที่เข้ากันได้ หรือใช้วิธีการระบายกระแส/การต่อผ่านรีเลย์ที่ผ่านการรับรอง |
| รีเลย์ทำงานได้กับโหลดทดสอบขนาดใหญ่ แต่ไม่เสถียรเมื่อใช้กับสัญญาณขนาดเล็ก | โหลดขั้นต่ำที่ใช้งานได้หรือปัญหาฟิล์มที่หน้าสัมผัส | ตรวจสอบข้อมูลโหลดขั้นต่ำและวัสดุหน้าสัมผัสของรีเลย์ อย่าสรุปความน่าเชื่อถือจากการวัดความต่อเนื่องเพียงอย่างเดียว | เลือกสัญญาณรีเลย์/หน้าสัมผัสที่เหมาะสมกับโหลดจริง หรือใช้อินเทอร์เฟซที่เข้ากันได้ |
| หน้าสัมผัสชำรุดหลังจากสลับการทำงานของคอยล์หรือวาล์ว | ความเค้นขณะตัดวงจรโหลดเหนี่ยวนำหรือกระแสกระชากเกินกว่าพิกัดของหน้าสัมผัส | ตรวจสอบรูปคลื่นกระแสโหลด พิกัด AC/DC ประเภทการใช้งาน/โหลด และการลดทอนสัญญาณรบกวน | ใช้อุปกรณ์ลดทอนสัญญาณรบกวนที่เหมาะสมหรืออุปกรณ์ตัวกลางที่มีพิกัดเหมาะสม |
| หลายช่องสัญญาณทำงานผิดปกติหลังจากเดินสาย COM ร่วมใหม่ | ช่องสัญญาณเอาต์พุตใช้กลุ่มแหล่งจ่ายหรือกลุ่มคอมมอนร่วมกัน | ตรวจสอบแผนภาพกลุ่มคอมมอนภายในของโมดูล | เดินสายไฟใหม่ตามกลุ่มและรักษาขอบเขตการแยกทางไฟฟ้าที่ระบุไว้ |
รายการตรวจสอบอินเทอร์เฟซก่อนการจ่ายพลังงาน
ก่อนจ่ายพลังงาน ให้ยืนยันดังนี้:
- เอกสารข้อมูลระบุเอาต์พุตว่าเป็นแบบรีเลย์, ทรานซิสเตอร์, ไตรแอค, SSR หรือเทคโนโลยีอื่นที่กำหนดไว้.
- เส้นทางที่สมบูรณ์จากแหล่งจ่าย–สวิตช์–โหลด–สายกลับ สามารถมองเห็นได้ชัดเจนบนแบบวาด.
- อินพุตของ PLC และเอาต์พุตของเซนเซอร์ใช้ตรรกะแบบ sourcing/sinking ที่เข้ากันได้.
- แรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายภายนอกและขั้วไฟฟ้าต้องตรงกับอุปกรณ์ทุกตัวในลูป.
- พิกัดของหน้าสัมผัสหรือเอาต์พุตต้องครอบคลุมประเภท AC/DC, กระแสคงที่, กระแสกระชาก, ภาระทางเหนี่ยวนำ และความถี่ในการสลับการทำงาน.
- โหลดขั้นต่ำที่ใช้งานได้และกระแสรั่วไหลในสถานะปิดต้องเข้ากันได้กับอุปกรณ์รับสัญญาณ.
- กลุ่มทั่วไปและขอบเขตของฉนวนต้องเป็นที่เข้าใจ ไม่ใช่การคาดเดา.
- การป้องกันวงจรย่อยและการลดทอนสัญญาณรบกวนที่โหลดต้องเป็นไปตามเอกสารของอุปกรณ์และโหลด.
- การทดสอบความต่อเนื่องต้องทำในวงจรที่แยกส่วนและได้รับการตรวจสอบแล้วว่าไม่มีกระแสไฟฟ้าเท่านั้น.
- วงจรสุดท้ายต้องได้รับการตรวจสอบเทียบกับแผนผังการเดินสายของผู้ผลิตและข้อกำหนดของโครงการที่เกี่ยวข้อง.
คำถามที่ถูกถามบ่อย
Dry contact คืออะไร
Dry contact คืออินเทอร์เฟซการสลับที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟในตัว โดยจะทำหน้าที่เปิดหรือปิดเส้นทางนำไฟฟ้า แต่ไม่ได้สร้างแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในวงจรที่ถูกสลับ จำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายภายนอก โหลดหรืออินพุต และเส้นทางกลับเพื่อให้วงจรทำงานได้อย่างสมบูรณ์.
Dry contact มีแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์เสมอหรือไม่?
ไม่เสมอไป เนื่องจากไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่หน้าสัมผัสจากภายในก่อนที่จะเชื่อมต่อกับวงจรภาคสนาม เมื่อเดินสายไฟแล้ว ขั้วต่อของหน้าสัมผัสอาจมีแรงดันไฟฟ้าของวงจรภายนอก ซึ่งรวมถึงแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายหากพิกัดและการออกแบบเอื้ออำนวย ให้แยกวงจรออกก่อนทำการทดสอบความต่อเนื่อง.
Dry contact สามารถสลับได้ทั้ง AC และ DC หรือไม่?
ได้เฉพาะเมื่อ datasheet ระบุพิกัดที่เหมาะสมสำหรับทั้งสองประเภทเท่านั้น ความสามารถในการสลับ AC และ DC อาจแตกต่างกันอย่างมาก โดยเฉพาะกับโหลดประเภทอินดักทีฟ ให้ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ประเภทของโหลด กระแสกระชาก และการป้องกันสัญญาณรบกวน แทนที่จะเชื่อเพียงแค่ฉลากที่ระบุว่าเป็น dry contact.
เอาต์พุตของ PLC ทุกตัวเป็น dry contact หรือไม่?
ไม่เสมอไป PLC อาจใช้ dry contact แบบรีเลย์, ทรานซิสเตอร์แบบ sourcing หรือ sinking สำหรับ DC, ไตรแอคสำหรับ AC หรือเอาต์พุตแบบโซลิดสเตตอื่นๆ รหัสโมดูล แผนผังภายใน การจัดวางขั้วต่อ และข้อกำหนดทางไฟฟ้าจะเป็นตัวกำหนดประเภทของเอาต์พุต.
ความแตกต่างระหว่าง wet contact กับเอาต์พุตที่มีแหล่งจ่ายไฟคืออะไร?
ในการอภิปรายเรื่องการเดินสายควบคุม คำศัพท์เหล่านี้มักถูกใช้เพื่อสื่อถึงแนวคิดทั่วไปเดียวกัน นั่นคือเอาต์พุตจะแสดงศักย์ไฟฟ้าที่ถูกสวิตช์โดยอ้างอิงกับแหล่งจ่ายของอุปกรณ์หรือ COM เนื่องจาก หน้าสัมผัสเปียก มีความหมายอื่น, powered output, เอาต์พุต PNP, เอาต์พุต NPN, หรือ เอาต์พุตไตรแอค มีความแม่นยำมากกว่า.
Wetting voltage เหมือนกับ wet-contact voltage หรือไม่?
ไม่เหมือนกัน Wetting voltage หรือ wetting current เกี่ยวข้องกับสภาวะทางไฟฟ้าขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการนำไฟฟ้าผ่านหน้าสัมผัสทางกลที่เชื่อถือได้โดยผ่านฟิล์มที่พื้นผิว ซึ่งแยกต่างหากจากการที่อินเทอร์เฟซจะเป็นหน้าสัมผัสแบบแห้ง (dry contact) หรือเอาต์พุตที่มีการจ่ายไฟ ให้ใช้ข้อมูลโหลดขั้นต่ำที่ใช้งานได้จากผู้ผลิตรีเลย์แทนการสมมติค่าที่เป็นสากล.
คุณจะทดสอบหน้าสัมผัสแบบดรายคอนแทค (dry contact) ได้อย่างไร?
ขั้นแรกให้แยกวงจรและตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีกระแสไฟฟ้า จากนั้นใช้โหมดวัดความต่อเนื่องหรือความต้านทานคร่อมขั้วต่อ COM–NO หรือ COM–NC ที่ระบุไว้ ในขณะที่สั่งการเอาต์พุตผ่านสถานะต่างๆ การทดสอบแรงดันไฟฟ้าขณะมีกระแสไฟฟ้าต้องอาศัยผู้เชี่ยวชาญ เครื่องมือที่เหมาะสม และขั้นตอนการเดินสายของอุปกรณ์นั้นๆ.
