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        庫頓研究 | 工業自動化中固態繼電器控制強電的原理與操作措施

        庫頓研究 | 工業自動化中固態繼電器控制強電的原理與操作措施

        發布時間:
        2021/04/12
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        在工業生產自動化控制中,弱電比強電在應用上具有更高的安全性,且圍繞著弱電的各項操作也比較簡單,實際上消耗的電能也比較有限。庫頓電子從弱電對工業自動化控制中強電的實際控制原理進行研究分析,并對其中的關鍵技術問題進行探討,提出具體的可行措施,為一線工作人員提供參考。 

        1 自動化控制領域弱電控制強電概述 

        對于電力而言,基本標準就是強電與弱電。參照人體安全電壓對弱電與強電進行劃分,這種劃分與以往的劃分標準明顯不同,以前通常按照電壓高低直接劃分。從日常生活中的強電上看,高低壓電工接觸的基本情況可以歸到強電中,實際包含的類別也非常多,首先是對正常運行中電網電壓的維 護,其次是在各種值班中關聯的電壓。從工業生產運行來看,為提高生產作業效率,需要控制基本的能耗,工業中的用電一般選擇強電,這些強電自身的電流非常大,而且電壓值非常高,這是其一個顯著的特點。 

         

        隨著信息化時代的到來,在工業生產信息控制及信息傳遞中,集成電路芯片發揮了非常重要的作用, 在這其中,強電在很多方面都表現出了某些不適應, 存在較多的安全隱患問題?;诖?,人們開始對弱電進行深入的研究,以此將其應用到信息的傳遞中。目前,在以往的發電領域廣泛應用強電的情況已經有了顯著改變,弱電有了一定的應用,尤其是在工業生產中的自動化控制上發揮著越來越重要的影響。

         

        2 關鍵技術問題 

        隨著社會的發展,尤其是“互聯網+”的提出, 推動著信息技術與各個領域的結合不斷加快,自動化技術的應用就是一個典型代表,在自動化控制中,弱電控制強電技術有了很大發展,其中在智能化上表現越發深入,現階段的信息收集變得更加簡單與高效。由于各種原因,在我國工業生產自動化控制領域中,弱電控制強電技術的應用時間相對要晚一些,在很多方面和美國、德國等這些國家相比還有一定的差距。

         

        2.1 平臺的選擇 

        從自動化控制平臺分析來看,OPC平臺在其中 發揮著非常重要的作用,借助于該平臺,有助于弱 電控制強電技術的發揮,研究發現,為確??刂频?基本效果,還需要融合其他相關技術的應用。 

         

        2.2 接口的標準化 

        在以往,PLC實際的接口標準非常多,不同產品或代碼不同,表現出的差異自然也存在不同之處,這樣就讓產品在相互結合上遇到了非常多的問題和困難。在頒布IEC61131后,各種類型的規定及解釋相繼跟進,這些對于接口標準化建設都起到了非常重要的作用。新形勢下,隨著IEC61131的有效性得到廣泛的認可,為PLC的標準化應用帶來了非常大的便利。 

         

        2.3 電器自動化的Windows平臺系統 

        近年來,信息技術的發展不斷加快,不同行業對于計算機的依賴充分體現出來。Windows系統方便快捷,在應用上受到了各個層面的歡迎與認可, 在辦公領域的應用中體現出了非常好的集成性,這些都為弱電控制強電技術的應用拓寬了空間。

         

        2.4 現場總線和控制系統的設計 

        現場總線的設計有非常多的注意事項,例如對于電解設備等要按照串行進行設計,這樣能夠滿足PLC、CPU等不同系統設備之間的遠程連接需要,進而將終端設備的相關信息內容傳輸到控制器,這樣整個系統的控制才能落到實處。 

         

        3 自動化控制領域中弱電控制強電原理及措施 

        對于弱電控制強電而言,我國在單片機的研發上還是占有一定優勢的,在技術應用上也比較成熟。這里所提到的單片機,主要是實現弱電對強電進行控制的一種方法。結合實際來看,在生產中,如果實現5V電壓對220V電壓的弱電對強電的有效控制,相關的電氣器件必須要準備好,具體如圖1所示。通過這些電氣器件的組合,可以建立起一個弱電電路, 這對于強電的自動化控制發揮著重要作用。 

         

        3.1 弱電控制強電的工作原理 

        調查發現,在弱電對強電的控制中,HT46R47型單片機有著非常廣泛的應用,具體應用成效也非常明顯。這種類型的單片機可以實現對傳感器溫度的精準把握,并結合實際情況發布相關指令。從具體應用上看,這種單片機主要應用到時鐘電路及復位中。 

         

        3.2 弱電控制強電的電路動作 

        為實現對電路中各種類型元件自身動作以及控制成效的把握,可以從比較常見的加熱電路上切入。三極管對于電路具有放大作用,在控制電力中有較大的應用,在與5V電源連接之后,需要把二極管與三極管的電極連接起來,基極和單片機需要 按照要求連接起來。在通路形成后,就可以向可控硅膠發出相關信號,而PTC熱元件就會很好地被觸發,熱水的加熱工作就開始了。這種情況下,熱傳感器會持續收到來自單片機的相關控制信號,在水溫達到一定程度后,三極管會及時自動斷開,這樣電路的連接會被切斷,熱水加熱工作就會停止,這是自動控制水溫的一個過程縮影。 

         

        3.3 系統內部形成電路 

        針對自動化控制過程中的弱電控制強電問題,研究人員首先想到的是電源,電源部分包括穩壓管、電容、整流橋、變壓器等。當系統運行處于正常狀態時,電源能夠提供穩定的電壓,并保證直流電與交流電的順利轉化。同時,單片機能夠得到穩定的電壓。需要注意的是,電壓轉化時以整流橋形式執行具體的任務,同時要保證電容濾波和穩壓管 發揮作用,降低直流電壓,從而獲得更加穩定的電壓。其次,發揮單片機的作用。該設施中配置了溫控元件,以實現實時收集傳感器測溫數據的目的。 

         

        將這些數據收集之后,單片機能夠進行接收狀態下的實時反饋。如果正常工作,單片機還能加熱系統中的器件。系統還包含一些其他類型的元件, 如RISC元件,這種元件可以直接對各種模擬信號實施處理,以實現控制的目的。在系統內部,單片機包含了發揮模數轉換功能的多通道裝置,可以實現調制功效,并輸出多種脈沖寬度。另外,喚醒功能、暫停 功能也是單片機所具有的,能夠高效處理低功耗、高性能的A/D系統,以此實現集成。單片機已經被廣泛地應用在了工藝領域,并且得到認可。 

         

        3.4 系統的測溫及電路加熱 

        測溫時,溫度傳感器及定值電阻會通過單片機相聯,以此為基礎可以建設出測溫所用的分壓電路。對于動態變化的過程而言,傳感器非常重要, 它能夠測量出水溫變化規律和阻值變化規律。單片機還能實現系統分壓值測量的功能,可以有效判定 出加熱過程。單片機與三級管實現互相連接后,可 控制加熱電路,從而通過系統,依據相應程度進行 控制,讓PTC處于正常的運行狀態。 

         

        3.5 控制強電措施 

        為了實現對強電的更好控制,首先程序接口一 定要實現標準化,其次網絡結構在規格上一定要確 保一致。為了確保這2個任務的順利完成,以下相關工作必須做好:加大對程序接口標準化的研究力度,制定相關的標準化問題解決方案,可以實現監 控及控制系統各種信息的共享及信息的交換?;?整個社會快速發展的需要,必須盡快制定出規定的行業標準,這樣才能很好地提高相關設備的通用性,對于設備之間各種數據信息的傳輸共享起著重要作用,這對于弱電控制強電技術具有重要意義。在網絡結構規格一致構建上,可以實現信息更 加有效的傳遞,有助于各種設備等的控制。而且, 實踐證明,通過網絡結構平臺的構建,可以幫助人們監控運行中的設備,一旦出現問題可以第一時間處理,從而有效防范了相關安全事故問題的出現。 

         

        3.6 固態繼電器 

        固態繼電器最為突出的特點是適配了無觸點開關,相較于傳統繼電器,全新的固態繼電器操作時具備便捷化特性,適用范圍較廣。這是一種典型半導體元件,耐久性良好、功耗低、運行速度快等優勢都尤為突出,但在實際應用中需注重如下3點內容: 

         

        (1)散熱措施,伴隨著設備溫度與所處工作 環境的改變,會對固態繼電器的負載能力造成影 響,對此,宜設置散熱片,起到降低溫度的效果。 

        (2)過壓與過流保護,當出現負載短路或過 流現象后,原本存在于固態繼電器中的可控硅將遭 到破壞,且不具備修復的可能,鑒于此,需要密切 關注負載變化,避免出現過壓或是過流問題。 

        (3)分析是否出現漏電流現象,當處于小功 率負載狀態時,需要控制漏電流所帶來的影響,確 保負載處于高度可控狀態。 

         

        4 弱電控制強電的發展趨勢 

        技術的發展深化了電氣設備的自動化程度,并得到了一套通用網絡結構,借助于網絡監控體系可以達到遠程監控的效果,為設備與線路的運行提供保障。但要實現這一效果依然有諸多待解決的問題,最為典型的是接口的標準化。當前智能控制的發展需要得到人工智能診斷技術的支持,在自動化 控制中發揮出不容忽視的作用。在智能化技術的推 動下,有助于創建出綜合型智能控制體系,這是解決控制精度低的有效途徑。由此得知,基于智能化技術的合理應用,對于推動電力系統發展起到了積極作用,這也是未來的主流方向。 

         

        5 結語 

        通過分析可以看出,以往的強電控制在很多方面存在不足,例如實際操作存在很大難度、多方面存在危險性等,這些都為弱電的應用創造了條件,也預示著弱電控制強電技術將會實現更為廣泛的應用。 

         

        ★庫頓產品簡介:KSQC系列三相交流輸出固態繼電器,外觀專利產品,專利號:ZL201230128220.4。KSQC智能三相固態繼電器,內置MCU控制電路,提供底板過溫檢測、內部可控硅故障檢測功能、負載斷線檢測功能、輸入三相電缺相檢測功能等。LED指示工作狀態,可選配報警節點輸出功能??刂齐妷?/b>10-32V,負載電壓48-660VAC,輸出額定電流為25A、40A、60A、80A。

         

        ★產品特性:

        過零或隨機導通開關 

        負載電流:25-80A @48-660VAC 

        過溫保護功能 

        可控硅故障檢測功能 

        負載斷線檢測功能 

        輸入三相電缺相檢測功能 

        帶故障指示功能                                               

        內置RCMOV保護電路 

        故障報警節點輸出功能(選配)

         

        ★聯系方式:

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