Guide to Industrial Control: SSR and Mechanical Relays for PID Temperature Control (bằng tiếng Anh)

 Học cách điều khiển nhiệt độ PID chuyển tiếp bằng cách sử dụng hướng dẫn. Học cách làm thế nào để dây cơ khí và XÔ viết chạy lại đúng, sửa chữa thất bại, tối ưu hóa các hệ thống điều khiển nhiệt độ, và so sánh cả hai.

1. Giới thiệu các rơ le vai trò quan trọng đóng trong điều khiển PID

Tiếp âm là giao diện kết nối các bộ điều khiển PID với các hệ thống nhiệt vật lý. Nó chuyển các quyết định thứ hai thành kilowatt chuyển mạch công suất quy mô. Theo dữ liệu công nghiệp, 68% sự tắt máy PID là do thất bại tiếp sức. IEEE Transactions on Industrial Electronics 2023 (bằng tiếng Anh). Khi một bộ điều khiển PID tính toán việc điều chỉnh nhiệt/làm mát theo yêu cầu, relay thực hiện lệnh này bằng cách kết nối/mất kết nối công suất với máy sưởi, máy lạnh hoặc thiết bị truyền động. Một lựa chọn sơ bộ của rếp hoặc cài đặt có thể dẫn đến tăng nhiệt độ, hàn tiếp xúc hoặc thất bại thảm khốc. Hướng dẫn này khám phá các kiến trúc của rơ le, các phương pháp triển khai và chiến lược cho sự giảm thiểu thất bại cần thiết cho độ tin cậy công nghiệp.

2. SSR vs. Các rơ-le cơ học (bằng tiếng Anh)

Rơle cơ học về cơ bản khác với rơle trạng thái rắn (SSR) về chu kỳ chuyển mạch, dung nạp tiếng ồn, tuổi thọ hoạt động và hiệu suất.

Tham số

Relay

Chuyển tiếp trạng thái rắn

Nguyên tắc hoạt động

Chai coil' từ trường s đóng tiếp xúc vật lý

Tải thiết bị chuyển mạch bán dẫn TRIAC/Thyristor

Hướng dẫn kỹ thuật của Omron ưu tiên các chuyển tiếp cơ khí trong &Quot; cài đặt chi phí thấp dưới 5A" Trong khi ủng hộ SSRs " cho việc chuyển đổi tần số cao vượt quá 100 operations/minute".

Phân tích nhiệt của Crydom xác nhận rằng SSR yêu cầu bồn nhiệt khi tải vượt quá 5A để tránh quá nóng (Sổ tay Crydom).

3. Chọn tiêu chuẩn Relays

A. A.

Điện trở (Tiếng Anh: Resistive burden). Kích thước các rơle đến 125% tải hiện tại.

Tải cảm ứng (động cơ/máy nén) : Áp dụng 50% derating (ví dụ, 20A relay cho 10A động cơ).

Tải điện dung (van Solenoid) : Kết hợp giới hạn dòng trong rush.

Thông số điện tử B. B.

Điện áp điều khiển: Đầu ra khớp với PID (5VDC / 12VDC/AC)

Điện áp tải: Xác minh rằng relay có thể hỗ trợ điện áp hệ thống (trong khả năng chịu đựng + -10%).

Điện áp cô lập: > 2.5kV (UL 508) cho các hệ thống 240VAC.

C. Xếp hạng môi trường

Nhiệt độ: từ -40degC lên đến 85degC. (SSR hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ khắc nghiệt).

Độ ẩm: IP65 dùng để rửa môi trường.

Số liệu: UL 508. Viện Hàn Lâm 61810. CE.

4. Hệ thống điện và công nghệ thông tin Giao thức lắp đặt

Khóa an toàn bước 1

Sử dụng CAT III multimeter 1000V để giảm năng lượng cho các mạch.

Bước 2: gắn tiếp âm

SSRs:

Hỗn hợp nhiệt được áp dụng với độ dày 0, 1mm.

Cài đặt heatsink (> = 0.5degC/W) sử dụng mô-men xoắn 0.6Nm.

Mechanical Relays

Các thanh chắn sóng được sử dụng để đảm bảo an toàn đường ray (phù hợp với EN 50022).

Bước 4: kết nối

Mạch điều khiển:

Kết nối vòng đầu ra PID với vòng nối tiếp. Điện trở dây tối đa là 2O / 100ft.

Giảm tiếng ồn với cặp có khiên xoắn.

Mạch tải:

Cáp 12AWG được đánh giá là = 15A và 105degC (THHN).

Cài đặt một kíp nổ hoạt động nhanh (150 % dòng tải).

Bước 4: bảo vệ mạch

Mạng Snubber (100O + 0,01MF) giữa các tiếp điểm cơ học.

SSRs với kickback quy nạp có thể được xử lý bởi SSRs bằng cách sử dụng Varistors.

Visual Guide: AutomationDirect Wiring Sơ đồ minh họa &Quot; EMI giảm thiểu định tuyến cho Thermocouple/Relay Coexistence".

5. Hiệu chuẩn & Cấu hình

Chế độ đầu ra cho các rơ-le PID

Điều khiển tỷ lệ thời gian (PWM)

Thời gian chu kỳ có thể được điều chỉnh (SSR 1 — 2 giây; Cơ học 8-12 giây.

Chu kỳ làm việc = công suất Max x (công suất đầu ra/công suất Max).

Tắt điều khiển:

Thiết lập hysteresis (0, 5 — 1deGC). Điều này sẽ ngăn chặn cuộc nói chuyện tiếp âm.

Thủ tục chuẩn hóa

Thời gian tích phân (I), đặt đến 50%, là thời gian cần thiết để một tiến trình đáp ứng.

Sử dụng kẹp kế để theo dõi bước đột phá (10X steady State).

Ổn định xác nhận: + -0.25degC dao động sau 3 chu kỳ.

6. Giải quyết vấn đề tiếp sức thất bại

Triệu chứng

Chẩn đoán

Nghị quyết

Lò sưởi không hoạt động

Tiếp xúc với các cuộn dây bị cháy/hàn

Thêm bột RC vào để chuyển tiếp

- Tiếp sức nóng quá mức

1 bồn tắm nước nóng cỡ nhỏ

Nâng cấp heatsink (< = 0.3degC/W)

Di chuyển ngẫu nhiên

EMI Can thiệp

Cáp khiên với lõi ferrit

Nghe ồn ào

Điện thế điều khiển thấp

Kiểm tra đầu ra PID > 80% đánh giá relay

Nghị định thư đo lường:

Kiểm tra điện trở tiếp xúc với Fluke 87V (0.2O đóng)

Nhiệt kế để đo những đốm nóng trên chậu CHXHCN Xô viết.

Giới thiệu: Fluke tuyên bố rằng " 85% của tất cả các thất bại tiếp sức có thể được phát hiện thông qua điện áp drop Tests" (Thử nghiệm Fluke).

7. Những ứng dụng tiên tiến

Điều khiển Cascade:

PID chính điều khiển máy sưởi thông qua SSR.

Chuyển tiếp cơ học được kích hoạt bởi PID thứ cấp để làm mát phụ.

Hệ thống dự phòng:

SSR song song và các điện trở chia sẻ hiện tại.

Góc phóng điện.

Các SSR Zero làm giảm sự tràn ngập của giao thông trong điểm cao AC.

8. Thường xuyên

Tôi có thể trang bị thêm 1 bộ chuyển tiếp cơ khí cũ sang chế độ xô viết không?

Tuy nhiên bạn có thể xác nhận rằng đầu ra PID hỗ trợ PWM và sau đó tính toán lại tản nhiệt. Bộ điều khiển hiện đại có chế độ đầu ra có thể cấu hình được.

Q2 - Tại sao âm thanh chạy tiếp âm xảy ra trong quá trình autotuning?

Sự sửa chữa nhanh chóng được gây ra bởi lợi ích tích cực quá mức. Thiết lập hysteresis tại 1degC và kích hoạt " chu kỳ thời gian " Lựa chọn trong thiết lập PID.

Q3 - Làm thế nào tôi có thể kiểm tra chức năng tiếp âm offline?

1. Ngắt tất cả các dây.

2. Sử dụng chế độ liên tục trên multimeter: Các ống xoắn phải hiển thị điện trở giữa 50 và 500O.

3. Sử dụng điện áp điều khiển. Đầu cuối tải phải hiển thị tính liên tục 0.5O.

9. Kết luận và amp; Lô

Việc lựa chọn rơle là chìa khóa để đạt được độ chính xác cơ điện trong các thuật toán PID. Các biến thể rắn - trạng thái bền hơn trong các ứng dụng với tần số cao (> 100 chu kỳ/ngày), trong khi rái lực điện có thể được sử dụng cho các kịch bản nhiệm vụ vừa phải. Theo TẠP chí ABB về Tự động hóa công nghiệp (2024), tỷ lệ thất bại có thể giảm tới 73% khi derating, quản lý nhiệt, và EMI che chắn được tuân thủ. Thực hiện các rưc tiếp dư cho các ứng dụng nhiệm vụ quan trọng và tiến hành kiểm tra kháng tiếp xúc hàng quý.