Guide to Industrial Control: SSR and Mechanical Relays for PID Temperature Control

 تعلم كيف تتقن مرحلات التحكم في درجة الحرارة باستخدام الدليل تعلم كيفية توصيل المرحلات الميكانيكية ومرحلات SSR بشكل صحيح، وإصلاح الأعطال، وتحسين أنظمة التحكم في درجة الحرارة، ومقارنة الاثنين.

1. Introduction to the Critical Role المرحلs Play in PID Control

المُرحل هو الواجهة التي تربط وحدات التحكم في تعريف المنتج مع الأنظمة الحرارية الفيزيائية. إنها تترجم قرارات ميكروثانية إلى تبديل الطاقة على نطاق الكيلوواط. ووفقًا للبيانات الصناعية، فإن 68 ٪ من عمليات إغلاق تعريف المنتج سببها فشل الترحيل. (IEEE Transactions on Industrial Electronics 2023). عندما يقوم ضابط تعريف المنتج بحساب ضبط التدفئة/التبريد المطلوب، يقوم المُرحِّل بتنفيذ هذا الأمر عن طريق توصيل/فصل الطاقة إلى السخانات أو المبردات أو المشغلات. ويمكن أن يؤدي الاختيار دون الأمثل للمرحلات أو تركيبها إلى ارتفاع في درجة الحرارة أو اللحام بالتلامس أو أعطال كارثية. يستكشف هذا الدليل بنى المرحلات، وأساليب النشر، واستراتيجيات التخفيف من الأعطال الضرورية للموثوقية الصناعية.

2. SSR ضد المرحلات الميكانيكية

والمرحلات الميكانيكية تختلف اختلافا جوهريا عن مرحلات الحالة الجامدة من حيث دورات التبديل، وتوليتة الضجيج، وعمر التشغيل، والأداء.

المعلمة

Relay

نظام الترحيل الجامد

مبدأ التشغيل

اللفافة#حقل 39;s المغناطيسي يغلق الاتصال المادي

تحميل مفاتيح أشباه موصلات تريك/ثيريستور

يعطي الدليل الهندسي لشركة أومرون الأولوية للمرحلات الميكانيكية في المنشآت المنخفضة التكلفة التي تقل عن 5A" )، مع إقرار SSRs " ؛ للتحويل العالي التردد إلى ما بعد 100 عملية/دقيقة.

وأكد التحليل الحراري لكريدوم أن أجهزة امتصاص السيروديوم SSRs تتطلب مصارف حرارة عندما تتجاوز الأحمال 5 أمبير من أجل منع التسخين الزائد (دليل كريدوم).

3. تحديد معايير الترحيل

أ.

الحمولات المقاومة (السخانات). حجمي المرحلات إلى 125% تيار حمل.

الحمولات الحثوية (المحركات/الضواغط): تطبيق خفض القدرة بنسبة 50 ٪ (على سبيل المثال، مرحل 20A للمحركات 10A).

الأحمال السعوية (صمامات الملف اللولبي): دمج محددات تدفق التيار.

المواصفات الكهربائية

التحكم في الفولتية: مطابقة معرِّف المعلمات الخاص بخرج (5 فولت تيار مستمر/12 فولت تيار مستمر/تيار متردد)

تحميل الجهد: التحقق من أن المرحل يمكن أن تدعم جهد النظام (في نطاق +-10 ٪ تحمل).

فولطية العزل: >2.5 كيلو فولط (UL 508) لنظم 240 فولت من التيار المتردد.

جيم -التقديرات البيئية

درجة الحرارة: من -40° س إلى 85° س. (أداء SSRs أفضل في درجات الحرارة القصوى).

الرطوبة: IP65 لبيئات الغسيل.

الشهادة: 508. آي إي سي 61810. م.

4. الأسلاك بروتوكول التثبيت

الإقفال الآمن الخطوة الأولى

استخدم مقياس متعدد من نوع CAT III 1000V لفصل الطاقة عن الدوائر.

الخطوة 2: تركيب المرحل

SSRs:

توضع المعجون الحراري بسمك 0.1 مم.

ركب بخاخ التسخين (>=0.5degC/W) باستخدام عزم دوران 0.6 نيوتن/متر.

المرحلات الميكانيكية

تستخدم السدادات الطرفية لتأمين قضبان DIN (متوافقة مع EN 50022).

الخطوة 4: الربط

دائرة التحكم:

قم بتوصيل ملف خرج معرِّف المعلمات بملف المُرحل الحد الأقصى لمقاومة الأسلاك هو 2O/100 قدم.

تخفيف الضوضاء مع زوج مجدول محمي

دائرة الحمل:

الكابل 12AWG مقنن بـ 15A و 105degC (THHN).

تركيب صمام سريع المفعول (150 ٪ تيار حمل).

الخطوة الرابعة: دوائر الحماية

شبكات مصدّات (100O + 0.01mF) بين اتصالات المرحل الميكانيكية.

يمكن التعامل مع SSRs مع الرشوة الاستقرائية من قبل SSRs باستخدام Varistors.

دليل مرئي: أتمتة توضح مخططات الأسلاك المباشرة توجيه EMI المصغر للمزدوجة الحرارية/الترحيل التعايش ".

5. المعايرة والضبط التكوين

أوضاع الخرج لمرحلات أجهزة تعريف المعلمات

التحكم في التناسب الزمني (PWM):

يمكن تعديل وقت الدورة (SSR 1-2 ثانية ؛ ميكانيكي 8-12 ثانية).

دورة التشغيل = أقصى قدرة x (قدرة الإخراج/أقصى قدرة).

التحكم في التشغيل/إيقاف التشغيل

ضع التخلخل (0.5-1degC). هذا سيمنع الثرثرة المتتابعة

إجراء المعايرة

الوقت المتكامل (I)، المحدد إلى 50 ٪، هو الوقت الذي تستغرقه العملية للاستجابة.

استخدام مقياس المشابك لرصد نتوءات الاندفاع (10x حالة الثبات).

ثبات صالح: +-0.25C تقلب بعد 3 دورات.

6. فشل حل المشاكل

الأعراض

التشخيص

القرار

السخان لا يعمل

ملامسة لفائف محروقة/ملحومة

أضف (RC snubber) إلى التتابع

مرحل التسخين الزائد

مغسلة حرارة صغيرة

تحسين مغسلة الحرارة (=0.3 ديسيلتر/وات)

ركوب الدراجات العشوائي

التداخل الكهرومغناطيسي

قم بحماية الكابلات بلباب من الفريت

أزيز مسموع

فولتية التحكم المنخفض

تحقق من خرج تعريف المعلمات أكثر من 80 ٪ من تقدير الترحيل

بروتوكول القياس:

تحقق من مقاومة التلامس مع الصمام 88 فولت (0.2O مغلق)

مقياس الحرارة لقياس البقع الحرارية على مصارف حرارة SSR.

المرجع: يدعي Fluke أن 85 ٪ من جميع أعطال الترحيل يمكن اكتشافها عن طريق اختبارات انخفاض الجهد ؛ (Fluke Testing).

7. التطبيقات المتقدمة

التحكم التعاقبي:

ويتحكم جهاز تعريف المعلمات الأولي في المدفأة من خلال نظام SSR.

المرحل الميكانيكي يتم تنشيطه بواسطة تعريفات المعلمات الثانوية للتبريد المساعد.

نظم الدعم الاحتياطي:

موازية SSRs ومقاومات تقاسم التيار.

إطلاق زاوية المرحلة

يقلل صليب صفر SSRs من تدفق حركة المرور أثناء ذروة التيار المتردد.

8. الأسئلة المتكررة

هل يمكنني تحديث مُرحّل ميكانيكي قديم إلى نظام الإتصالات؟

ومع ذلك، يجب عليك التأكد من أن ناتج تعريف المنتج يدعم PWM ومن ثم إعادة حساب تبديد الحرارة. تحتوي وحدات التحكم الحديثة على وضع إخراج قابل للتكوين.

Q2-لماذا تحدث الأحاديث المتتابعة أثناء الضبط الآلي؟

وتنتج التصويبات السريعة عن مكاسب تكاملية مفرطة. اضبط التخلف عند 1 وقم بتمكين وقت الدورة في إعدادات

Q3-كيف يمكنني اختبار وظيفة التتابع دون اتصال؟

1. افصلوا كل الأسلاك

2. استخدم وضع الاستمرارية على جهاز القياس المتعدد: يجب أن تظهر مسامير الملف مقاومة بين 50 و 500O.

3. إستعمل فولتية التحكم يجب أن تظهر محطات التحميل استمرارية 0.5O.

9. الاستنتاج ؛ CTA

واختيار المرحلات هو المفتاح لتحقيق الدقة الكهروميكانيكية في خوارزميات تعريفات البيانات. والمتغيرات الجامدة أكثر دواماً في التطبيقات ذات التردد العالي (أكثر من 100 دورة/يوم)، في حين يمكن استخدام المرحلات الكهربائية الميكانيكية في سيناريوهات التشغيل المعتدل. ووفقًا لمجلة إيه بي بي للأتمتة الصناعية (2024)، يمكن تخفيض معدلات الفشل بنسبة تصل إلى 73 ٪ عند الالتزام بالتخمين، والإدارة الحرارية، والتدريع الكهرومغناطيسي. تنفيذ عمليات ترحيل زائدة للتطبيقات الحرجة للبعثات وإجراء اختبارات فصلية لمقاومة التلامس.