利用固态继电器改造包装机加热系统.pdf

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第4期(总第161期)
机械エ程与自动化
2010年8月
MECHANICAL ENGINEERING &L AUTOMATION
Au
文章编号:1672-6413(2010)04-0184-02
利用固态继电器改造包装机加热系统
李荣芳,胡正权2
(1.无锡交通高等职业技术学校电气控制教研室,江苏无锡214151;2.纽迪希亚制药(无锡)有限公司技
术服务部,江苏无锅214111)
摘要:交流接触器是利用线圈得失电时电磁力的有无来吸合、释放衔铁,并联动其主触点相应动作,从而达到
通、新主电路的目的,在一般的控制电路中应用十分广泛。但是对于触点通断过于频繁的电路,交流接触器常
会出现机械动作不可靠、触点打火烧毁等故障。利用固态继电器无机械触点、囲合次数高达10°的特性来取代
交流接触器,并在实际应用中得到了验证。
关键词:交流接触器;固态继电器;包装机;加热系统
中图分类号:TM572.2:TM58
文献标识码:B
1问题的提出
2交流接触器与固态继电器
纽迪希亚制药厂有两台包装机,其加热电路釆用2.1交流接触器
的是交流接触器控制。触摸屏HMI上设定加热参数
交流接触器主要由4部分组成:①电磁系统,包括
(温度),温度值由热电偶TC1测定并传送给PLC的吸引线圈、动铁芯和静铁芯;②触头系统,包括3副主
输人模块K1314(见图1)?P-C将温度实际值与触头和2个常开、2个常闭辅助触头,它们与动铁芯联
HMI中的设定值比较后将结果传给其输出模块
KL.2408(见图2)。当温度未达到设定值时,KL2408输
动;③灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭
出端O1输出高电平(+24V),此时接触器线圈两端
弧装置,以便迅速切断电弧,保护主触头;⑨绝缘外壳
获得24电压,其串联在主加热电路中的3对常开触
及附件,包括弹簧、传动机构、短路环和接线柱等
点闭合,加热单元开始工作;当温度达到目标值时,
输出模块K2108
加热控制单元
KL2408输出端O1输出低电平(0V),3对常开触点
D Do
复位,加热电路停止工作。加热主电路见图3。由于温
度设定只允许在土士5℃内变化,交流接触器K的3对
主触点频繁通断,加之生产任务繁重,包装机基本处
于每周6d、每天22h工作,所以对应加热单元的3个
加热
交流接触器平均每半年需更换一次,与之相关故障时
有发生,对生产造成了很大的影响。
一D.TC0
D. TCO1
-
0V
加热:re
图2加热控电路
其工作原理为:当线圈得电时,静铁芯产生的电
磁力吸引动铁芯,动铁芯带动与其联动的动触片,使
触点闭合,从而接通电路;当断电时,线圈失电,电
热电偶
温度输入模块KL3314
磁力消失,动铁芯依靠弹簧作用力使触点分断,电路
图1温度测定电路
断开。接触器主要用于频繁通断的交、直流电路,具
收稿口期:2009-11-30;修回日期:2010-02-25
作者简介:李荣芳(1981-),女,江苏南京人,助教,硕士:。
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2010年第4期
李荣芳,等:利用固态继电器政造包装机加热系统
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有控制容量大、可远距离操作的特点,配合继电器可目的在于防止开关电路产生的射频干扰。吸收电路是
实现定时控制、联锁控制、矢量控制、失压及欠压保为了防止从电源中传来的尖峰、浪涌对双向可控硅管
护。其主要的控制对象是电机,在电热器、照明、电产生冲击和干扰,一般采用RC电路
焊机、电容器等电力负载上也有广泛应用
3电路改造
SSR由固态电子元件组成,没有任何可动的机械
12B
部件,工作中也没有任何机械动作,由电路的工作状
态变换实现“通”和“断”的开关功能,没有电接触
N」PE
点,所以与交流接触器相比,具有很多优点:工作可
靠、寿命长(其开关次数可达108次~10°次,而传统的
交流接触器为10°次);无动作噪声;抗震、耐机械冲
击。此外,SSR还能承受最大10倍额定电流的浪涌电
流。但是,固态继电器对温度的敏感性很强,工作温
度超过允许值后,必须降热或外加散热器。
选择固态继电器时,所选额定输出电压必须大于
两倍电源电压值,而且所选产品的击穿电压应高于负
载电源电压峰值的两倍。对于额定输出电流,一般生
产厂家都提供热降额曲线(见图5),如周围温度上升
加热电阻丝
应按曲线作降额使用。图5中共2条曲线,4种类型的
图3加热主电路
固态继电器(曲线下方)符合其中一条曲线,另外4种
2.2固态继电器
固态继电器SSR( Solid State Relay),是全部由固类型的固态继电器(曲线右上方)符合另一条曲线。
态电子元件组成的新型无触点开关器件,它是利用电
子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的
开关特性,达到无触点、无火花接通和断开电路的目
356346-2N
的,实现了弱信号对强电(输出端负载电压)的控制。图
4为固态继电器工作原理示意图。
A耦合电路
负载
输?
触发电蹈关电路吸收电路
输出MC电源
20254
环境温度/"℃C
过零控制电路
图5欧姆龙双振幅三相加热器用固态继电器的热降额曲线
根据原电路,我们采用欧姆龙G3PB-545B-3N
图4固态继电器工作原理示意图
VD双振幅三相加热器用固态继电器,其相关参数
以交流型为例,其工作原理如下:SSR有2个输见表
人端(A、B)及2个输出端(C、D),是一种4端元器件
表1G3PB-545B-3N一VD技术参数表
工作时只要在A、B端加控制信号,就可以控制C、D
「额定操作电压DC(V)
1と~24
端之间“通”、“断”,实现开关功能。它主要包括耦合
使用电压范固DC(V)
9.630
额定输入电流(阻抗〉(mA)
<10
电路、触发电路、过零控制电路、开关电路和吸收电
控制部分动作电压DC(V)
9.6
路
复位电压DC(V)
耦合电路为A、B端输入的控制信号提供输入/输
绝缘方式
光电三端双向可控硅开关方式
动作显示
黄色LED
出通道,并且采用“光耦合”在电气上断开输人/输出
额定使用电压AC(V)
200~480
之间的电联系,防止输出端对输人端的影响。触发电
使用电压范围AC(V)
180~~528
路产生标准触发信号,驱动开关电路。过零控制电路主地路
额定通电电流(25℃)(A)
45
最小负载电流(A)
是在加入控制信号、交流电压过零时,固态继电器为
接通电流耐量《峰值)
440A60Hz一周期
通态;当控制信号断开,继电器要等待正弦交流电正
适用负载(kW)
31.1
半周与负半周交界点(即零电位)时,继电器才断开,其
(下转第187页)