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库顿研究 | 工业自动化中固态继电器控制强电的原理与操作措施

库顿研究 | 工业自动化中固态继电器控制强电的原理与操作措施

发布时间:
2021/04/12
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在工业生产自动化控制中,弱电比强电在应用上具有更高的安全性,且围绕着弱电的各项操作也比较简单,实际上消耗的电能也比较有限。库顿电子从弱电对工业自动化控制中强电的实际控制原理进行研究分析,并对其中的关键技术问题进行探讨,提出具体的可行措施,为一线工作人员提供参考。 

1 自动化控制领域弱电控制强电概述 

对于电力而言,基本标准就是强电与弱电。参照人体安全电压对弱电与强电进行划分,这种划分与以往的划分标准明显不同,以前通常按照电压高低直接划分。从日常生活中的强电上看,高低压电工接触的基本情况可以归到强电中,实际包含的类别也非常多,首先是对正常运行中电网电压的维 护,其次是在各种值班中关联的电压。从工业生产运行来看,为提高生产作业效率,需要控制基本的能耗,工业中的用电一般选择强电,这些强电自身的电流非常大,而且电压值非常高,这是其一个显著的特点。 

 

随着信息化时代的到来,在工业生产信息控制及信息传递中,集成电路芯片发挥了非常重要的作用, 在这其中,强电在很多方面都表现出了某些不适应, 存在较多的安全隐患问题。基于此,人们开始对弱电进行深入的研究,以此将其应用到信息的传递中。目前,在以往的发电领域广泛应用强电的情况已经有了显著改变,弱电有了一定的应用,尤其是在工业生产中的自动化控制上发挥着越来越重要的影响。

 

2 关键技术问题 

随着社会的发展,尤其是“互联网+”的提出, 推动着信息技术与各个领域的结合不断加快,自动化技术的应用就是一个典型代表,在自动化控制中,弱电控制强电技术有了很大发展,其中在智能化上表现越发深入,现阶段的信息收集变得更加简单与高效。由于各种原因,在我国工业生产自动化控制领域中,弱电控制强电技术的应用时间相对要晚一些,在很多方面和美国、德国等这些国家相比还有一定的差距。

 

2.1 平台的选择 

从自动化控制平台分析来看,OPC平台在其中 发挥着非常重要的作用,借助于该平台,有助于弱 电控制强电技术的发挥,研究发现,为确保控制的 基本效果,还需要融合其他相关技术的应用。 

 

2.2 接口的标准化 

在以往,PLC实际的接口标准非常多,不同产品或代码不同,表现出的差异自然也存在不同之处,这样就让产品在相互结合上遇到了非常多的问题和困难。在颁布IEC61131后,各种类型的规定及解释相继跟进,这些对于接口标准化建设都起到了非常重要的作用。新形势下,随着IEC61131的有效性得到广泛的认可,为PLC的标准化应用带来了非常大的便利。 

 

2.3 电器自动化的Windows平台系统 

近年来,信息技术的发展不断加快,不同行业对于计算机的依赖充分体现出来。Windows系统方便快捷,在应用上受到了各个层面的欢迎与认可, 在办公领域的应用中体现出了非常好的集成性,这些都为弱电控制强电技术的应用拓宽了空间。

 

2.4 现场总线和控制系统的设计 

现场总线的设计有非常多的注意事项,例如对于电解设备等要按照串行进行设计,这样能够满足PLC、CPU等不同系统设备之间的远程连接需要,进而将终端设备的相关信息内容传输到控制器,这样整个系统的控制才能落到实处。 

 

3 自动化控制领域中弱电控制强电原理及措施 

对于弱电控制强电而言,我国在单片机的研发上还是占有一定优势的,在技术应用上也比较成熟。这里所提到的单片机,主要是实现弱电对强电进行控制的一种方法。结合实际来看,在生产中,如果实现5V电压对220V电压的弱电对强电的有效控制,相关的电气器件必须要准备好,具体如图1所示。通过这些电气器件的组合,可以建立起一个弱电电路, 这对于强电的自动化控制发挥着重要作用。 

 

3.1 弱电控制强电的工作原理 

调查发现,在弱电对强电的控制中,HT46R47型单片机有着非常广泛的应用,具体应用成效也非常明显。这种类型的单片机可以实现对传感器温度的精准把握,并结合实际情况发布相关指令。从具体应用上看,这种单片机主要应用到时钟电路及复位中。 

 

3.2 弱电控制强电的电路动作 

为实现对电路中各种类型元件自身动作以及控制成效的把握,可以从比较常见的加热电路上切入。三极管对于电路具有放大作用,在控制电力中有较大的应用,在与5V电源连接之后,需要把二极管与三极管的电极连接起来,基极和单片机需要 按照要求连接起来。在通路形成后,就可以向可控硅胶发出相关信号,而PTC热元件就会很好地被触发,热水的加热工作就开始了。这种情况下,热传感器会持续收到来自单片机的相关控制信号,在水温达到一定程度后,三极管会及时自动断开,这样电路的连接会被切断,热水加热工作就会停止,这是自动控制水温的一个过程缩影。 

 

3.3 系统内部形成电路 

针对自动化控制过程中的弱电控制强电问题,研究人员首先想到的是电源,电源部分包括稳压管、电容、整流桥、变压器等。当系统运行处于正常状态时,电源能够提供稳定的电压,并保证直流电与交流电的顺利转化。同时,单片机能够得到稳定的电压。需要注意的是,电压转化时以整流桥形式执行具体的任务,同时要保证电容滤波和稳压管 发挥作用,降低直流电压,从而获得更加稳定的电压。其次,发挥单片机的作用。该设施中配置了温控元件,以实现实时收集传感器测温数据的目的。 

 

将这些数据收集之后,单片机能够进行接收状态下的实时反馈。如果正常工作,单片机还能加热系统中的器件。系统还包含一些其他类型的元件, 如RISC元件,这种元件可以直接对各种模拟信号实施处理,以实现控制的目的。在系统内部,单片机包含了发挥模数转换功能的多通道装置,可以实现调制功效,并输出多种脉冲宽度。另外,唤醒功能、暂停 功能也是单片机所具有的,能够高效处理低功耗、高性能的A/D系统,以此实现集成。单片机已经被广泛地应用在了工艺领域,并且得到认可。 

 

3.4 系统的测温及电路加热 

测温时,温度传感器及定值电阻会通过单片机相联,以此为基础可以建设出测温所用的分压电路。对于动态变化的过程而言,传感器非常重要, 它能够测量出水温变化规律和阻值变化规律。单片机还能实现系统分压值测量的功能,可以有效判定 出加热过程。单片机与三级管实现互相连接后,可 控制加热电路,从而通过系统,依据相应程度进行 控制,让PTC处于正常的运行状态。 

 

3.5 控制强电措施 

为了实现对强电的更好控制,首先程序接口一 定要实现标准化,其次网络结构在规格上一定要确 保一致。为了确保这2个任务的顺利完成,以下相关工作必须做好:加大对程序接口标准化的研究力度,制定相关的标准化问题解决方案,可以实现监 控及控制系统各种信息的共享及信息的交换。基于 整个社会快速发展的需要,必须尽快制定出规定的行业标准,这样才能很好地提高相关设备的通用性,对于设备之间各种数据信息的传输共享起着重要作用,这对于弱电控制强电技术具有重要意义。在网络结构规格一致构建上,可以实现信息更 加有效的传递,有助于各种设备等的控制。而且, 实践证明,通过网络结构平台的构建,可以帮助人们监控运行中的设备,一旦出现问题可以第一时间处理,从而有效防范了相关安全事故问题的出现。 

 

3.6 固态继电器 

固态继电器最为突出的特点是适配了无触点开关,相较于传统继电器,全新的固态继电器操作时具备便捷化特性,适用范围较广。这是一种典型半导体元件,耐久性良好、功耗低、运行速度快等优势都尤为突出,但在实际应用中需注重如下3点内容: 

 

(1)散热措施,伴随着设备温度与所处工作 环境的改变,会对固态继电器的负载能力造成影 响,对此,宜设置散热片,起到降低温度的效果。 

(2)过压与过流保护,当出现负载短路或过 流现象后,原本存在于固态继电器中的可控硅将遭 到破坏,且不具备修复的可能,鉴于此,需要密切 关注负载变化,避免出现过压或是过流问题。 

(3)分析是否出现漏电流现象,当处于小功 率负载状态时,需要控制漏电流所带来的影响,确 保负载处于高度可控状态。 

 

4 弱电控制强电的发展趋势 

技术的发展深化了电气设备的自动化程度,并得到了一套通用网络结构,借助于网络监控体系可以达到远程监控的效果,为设备与线路的运行提供保障。但要实现这一效果依然有诸多待解决的问题,最为典型的是接口的标准化。当前智能控制的发展需要得到人工智能诊断技术的支持,在自动化 控制中发挥出不容忽视的作用。在智能化技术的推 动下,有助于创建出综合型智能控制体系,这是解决控制精度低的有效途径。由此得知,基于智能化技术的合理应用,对于推动电力系统发展起到了积极作用,这也是未来的主流方向。 

 

5 结语 

通过分析可以看出,以往的强电控制在很多方面存在不足,例如实际操作存在很大难度、多方面存在危险性等,这些都为弱电的应用创造了条件,也预示着弱电控制强电技术将会实现更为广泛的应用。 

 

★库顿产品简介:KSQC系列三相交流输出固态继电器,外观专利产品,专利号:ZL201230128220.4KSQC智能三相固态继电器,内置MCU控制电路,提供底板过温检测、内部可控硅故障检测功能、负载断线检测功能、输入三相电缺相检测功能等。LED指示工作状态,可选配报警节点输出功能。控制电压10-32V,负载电压48-660VAC,输出额定电流为25A40A60A80A

 

★产品特性:

过零或随机导通开关 

负载电流:25-80A @48-660VAC 

过温保护功能 

可控硅故障检测功能 

负载断线检测功能 

输入三相电缺相检测功能 

带故障指示功能                                               

内置RCMOV保护电路 

故障报警节点输出功能(选配)

 

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库顿具有丰富的产品线和解决方案

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