رله متوسط ​​در سیستم کنترل PLC: راهنمای سیم کشی اساسی 2026

هنگامی که یک سیستم کنترل PLC را طراحی می کنید، با یک تصمیم مهم روبرو می شوید. چگونه خروجی‌های دیجیتال PLC را به دستگاه‌های واقعی{1}}وصل می‌کنید؟ چالش واضح است: شما باید به طور ایمن فاصله بین-لوازم الکترونیکی ظریف و کم توان PLC و دنیای پر سر و صدای برقی موتورها، شیر برقی و لامپ ها را پر کنید.

راه حل یک جزء اساسی به نام رله میانی است. به این دستگاه به عنوان "بادیگارد" ضروری برای ماژول خروجی PLC خود فکر کنید. این فقط یک افزودنی نیست-. این سنگ بنای طراحی پانل کنترل حرفه ای است.

استفاده از رله میانی بهترین روش اساسی است. این به شما کمک می کند تا سیستم های اتوماسیون قوی، ایمن و به راحتی قابل نگهداری ایجاد کنید. ارزش آن از سه مزیت اصلی ناشی می شود که به تفصیل بررسی خواهیم کرد.

جداسازی سیگنال

تقویت بار

حفاظت از خروجی PLC

رله میانی چیست؟

یک رله میانی یک جزء رابط مهم در یک سیستم کنترل PLC است. برخی از افراد آن را رله درونی یا رله کنترل می نامند. این به عنوان یک سوئیچ الکتریکی عمل می کند که یک سیگنال{2}}کم انرژی از PLC را به یک عمل{3}}پر انرژی در میدان تبدیل می کند.

دستیار سنگین-PLC

در اینجا یک قیاس ساده برای روشن شدن عملکرد آن وجود دارد. تصور کنید خروجی PLC انگشت شماست. می تواند یک دکمه کوچک را با حداقل نیرو فشار دهد. رله میانی مکانیزمی است که این دکمه فعال می کند.

این مکانیزم قدرت درگیر کردن استارت را برای یک موتور صنعتی بزرگ دارد. انگشت شما نمی تواند مستقیماً موتور را روشن کند. اما می تواند به راحتی و با خیال راحت دستگاهی را که این کار را انجام می دهد کنترل کند.

رله میانی یک سوئیچ حالت الکترومکانیکی{0} یا جامد است. برای کنترل یک مدار الکتریکی کاملاً مجزا و غالباً{2}}قدرت بسیار بالاتر، از مقدار کمی توان از خروجی PLC استفاده می کند.

اجزای رله کلیدی

یک پلاگین استاندارد-در رله میانی از چند قسمت اولیه تشکیل شده است که با هم کار می کنند. اینها در کنترل پنل ها رایج هستند.

سیم پیچ: این سمت ورودی رله است. هنگامی که آن را با ولتاژ صحیح از خروجی PLC انرژی می دهید، میدان مغناطیسی ایجاد می کند.

مخاطبین: این سمت سوئیچ خروجی است. میدان مغناطیسی سیم پیچ پرانرژی مکانیسمی را به حرکت در می آورد که به طور فیزیکی این تماس ها را باز یا بسته می کند. آنها شامل پایانه های معمولی (C)، به طور معمول باز (NO) و به طور معمول بسته (NC) هستند.

پایه/سوکت: این محفظه مستقیماً روی ریل DIN در صفحه کنترل نصب می شود. دارای پایانه های پیچی برای سیم کشی است و اجازه می دهد رله را بدون دست زدن به سیم کشی وصل یا جدا کنید. این کار تعویض را ساده می کند.

رله در مقابل خروجی در مقابل کنتاکتور

تکنسین های جدید اغلب هنگام تمایز بین خروجی داخلی PLC، رله میانی و کنتاکتور قدرت بزرگتر گیج می شوند. هر کدام نقش و ظرفیت مشخصی دارند.

سه ستون غیرقابل مذاکره-

ما عملکردهای اصلی یک رله میانی را سه ستون رابط حرفه ای PLC می نامیم. درک این موارد نشان می دهد که چرا آنها اجزای ضروری در هر طراحی سیستم کنترل جدی هستند.

ستون 1: جداسازی سیگنال

مهمترین عملکرد یک رله میانی، ایزولاسیون گالوانیکی است. این بدان معناست که هیچ مسیر الکتریکی مستقیمی بین مدار کنترل کننده سیم پیچ رله (PLC) و مداری که توسط کنتاکت های رله سوئیچ می شود (بار) وجود ندارد.

این شکاف هوا یا جداسازی فیزیکی ابزار قدرتمندی برای یکپارچگی سیستم و ایمنی الکتریکی است.

سمت بار یک سیستم می تواند یک محیط خصمانه الکتریکی باشد. این شامل موتورها، درایوهای فرکانس متغیر و شیرهای برقی است. این دستگاه‌ها می‌توانند نویزهای ولتاژ قابل توجه، نویز الکتریکی و فرکانس‌های بالا{2}} را به خط برق بازگردانند.

بدون رله میانی، این نویز الکتریکی مستقیماً به کارت خروجی حساس PLC برمی گردد. این می تواند باعث رفتار نامنظم یا آسیب دائمی شود. رله به عنوان یک بافر قوی عمل می کند که این اختلالات را جذب می کند.

یکی دیگر از مسائل مهم در سیستم های بزرگ، پتانسیل برای حلقه های زمین است. هنگامی که PLC و یک دستگاه میدانی از منابع مختلف تغذیه می شوند یا از نظر فیزیکی از هم دور هستند، نقاط مرجع "زمین" یا 0 ولت آنها ممکن است در پتانسیل های الکتریکی کمی متفاوت باشند.

اتصال مستقیم آنها می تواند باعث جاری شدن جریان های ناخواسته شود. این منجر به سیگنالینگ غیر قابل اعتماد می شود. از آنجایی که سیم پیچ و مدارهای تماس رله ایزوله هستند، این حلقه های زمین بالقوه را می شکند و انتقال سیگنال تمیز را تضمین می کند.

رایج ترین مورد استفاده، اتصال سطوح مختلف ولتاژ است. یک سیستم کنترل PLC برای منطق خود تقریباً همیشه با 24 ولت DC کار می کند. با این حال، دستگاه هایی که باید آن را کنترل کند اغلب با برق 120 ولت متناوب یا 230 ولت AC کار می کنند. اینها شامل استارت موتور، پمپ ها یا چراغ های نشانگر بزرگ است.

یک رله میانی این ترجمه را ساده و ایمن می کند. خروجی 24 ولت DC PLC به سیم پیچ 24 ولت DC رله انرژی می دهد. کنتاکت های رله برای ولتاژ بالاتر درجه بندی می شوند. سپس با خیال راحت برق 120 ولت AC را به بار تغییر می دهند.

ستون 2: تقویت بار

ماژول های خروجی PLC برای سیگنال دهی طراحی شده اند، نه برای تحویل برق. اجزای سوئیچینگ داخلی آنها معمولاً ترانزیستور هستند. اینها کوچک هستند و قابلیت‌های{2}}حرکتی بسیار محدودی دارند.

یک خروجی ترانزیستور PLC استاندارد ممکن است تنها 0.5A درجه بندی شود. در مقابل، سیم‌پیچ یک کنتاکتور موتور کوچک می‌تواند جریان هجومی ۲ آمپر یا بیشتر را برای چند میلی‌ثانیه در ابتدا داشته باشد.

اتصال مستقیم این سیم پیچ کنتاکتور به خروجی PLC باعث ایجاد شرایط اضافه جریان می شود. این کار بلافاصله ترانزیستور خروجی را از بین می برد. این باعث می شود که کانال خروجی در ماژول PLC برای همیشه بی فایده باشد.

رله میانی به عنوان تقویت کننده جریان عمل می کند. یک سیگنال ورودی بسیار کوچک از PLC برای فعال کردن سیم پیچ آن می گیرد. این اغلب به اندازه 15 میلی آمپر (0.015 آمپر) است.

در پاسخ، کنتاکت های داخلی آن می توانند با خیال راحت جریان بسیار بزرگتری را تغییر دهند. این معمولاً در محدوده 5A تا 10A است. این شکاف توان قابل توجه بین سیگنال PLC و تقاضای بار را پر می کند.

همچنین درک تفاوت بین انواع بار بسیار مهم است. یک بار مقاومتی کشش جریان ثابت و قابل پیش بینی دارد. به عنوان مثال می توان به یک بخاری ساده یا لامپ رشته ای اشاره کرد.

یک بار القایی بسیار سخت تر است. به عنوان مثال می توان به سیم پیچ موتور، شیر برقی یا کنتاکتور اشاره کرد. این بارها دارای یک سیم پیچ مغناطیسی هستند که جریان هجومی بالایی را با انرژی دهی ایجاد می کند. آنها همچنین چالش های دیگری را با{3}}کاهش انرژی ارائه می کنند. کنتاکت های مستحکم یک رله میانی به گونه ای طراحی شده اند که سختی های سوئیچینگ این بارهای القایی را کنترل کنند.

رکن 3: حفاظت از قربانی

از نقطه نظر عملی و مالی، رله میانی به عنوان بیمه ارزان برای سخت افزار گران قیمت PLC شما عمل می کند. این یکی از قانع کننده ترین استدلال ها برای استفاده از آنها است.

هزینه را در نظر بگیرید. یک پلاگین استاندارد-در رله متوسط ​​و پایه آن ممکن است بین 10 تا 20 دلار قیمت داشته باشد. یک ماژول خروجی دیجیتال 16 نقطه ای جایگزین برای یک برند بزرگ PLC می تواند به راحتی 300 تا 500 دلار یا حتی بیشتر قیمت داشته باشد.

اگر یک وضعیت خطا رخ دهد، رله میانی قطعه ای خواهد بود که از کار می افتد. به عنوان مثال می توان به اتصال کوتاه در سیم کشی میدان یا خرابی بار اشاره کرد. این یک کار ساده، سریع و کم هزینه است که رله خراب را جدا کنید و رله جدیدی را وصل کنید. بدون آن، خرابی یک کانال در ماژول PLC را از بین می برد. این نیاز به جایگزینی بسیار گران‌تر و زمان‌بر-دارد.

قاتل شماره یک خاموش خروجی های PLC DC پدیده ای است که به عنوان ضربه القایی یا EMF برگشتی شناخته می شود.

هنگامی که یک ولتاژ DC را به یک سیم پیچ القایی اعمال می کنید، یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود. به عنوان مثال می توان به سیم پیچ رله یا شیر برقی اشاره کرد. وقتی آن ولتاژ را حذف می کنید، میدان مغناطیسی به سرعت فرو می ریزد. این میدان در حال فروپاشی باعث افزایش ولتاژ در جهت معکوس در سراسر سیم پیچ می شود. برای یک میکروثانیه می تواند به صدها یا حتی هزاران ولت برسد.

این ولتاژ بالا-به خروجی PLC که سیم پیچ را کنترل می‌کرد بازمی‌گردد. می تواند مواد نیمه هادی ظریف ترانزیستور سوئیچینگ را در داخل ماژول PLC سوراخ کرده و آن را از بین ببرد.

یک رله میانی به ما این امکان را می دهد که به راحتی یک جزء حفاظتی ساده اضافه کنیم. ما یک دیود فلای بک را مستقیماً روی پایانه های سیم پیچ رله قرار می دهیم تا به طور ایمن این انرژی دفع شود. این از PLC که هدف اصلی است محافظت می کند.

در نهایت، تمام دستگاه های مکانیکی طول عمر محدودی دارند. یک رله برای تعداد معینی از سیکل های سوئیچینگ رتبه بندی می شود. در یک برنامه با فرکانس بالا، یک رله ممکن است پس از چند سال کارکرد فرسوده شود.

جایگزین کردن یک پلاگین 15 دلاری-در رله بسیار ساده تر و مقرون به صرفه تر از جایگزینی یک ماژول کامل PLC است. ممکن است ماژول PLC اجزای خروجی خود را مستقیماً به برد مدار لحیم کرده باشد. رله طوری طراحی شده است که یک قطعه قابل مصرف و قابل نگهداری باشد.

راهنمای انتخاب رله

حرکت از تئوری به عمل مستلزم انتخاب رله میانی صحیح برای کاربرد خاص شما است. ما این را به عنوان یک فرآیند تصمیم گیری سیستماتیک و چهار مرحله ای-برای جلوگیری از اشتباهات رایج و پرهزینه می بینیم.

مرحله 1: سیم پیچ را با PLC مطابقت دهید

اولین قدم اطمینان از سازگاری ورودی رله (کویل) با خروجی PLC است.

ولتاژ سیم پیچ رله باید با ولتاژ خروجی PLC شما مطابقت داشته باشد. در سیستم های کنترل مدرن، این ولتاژ 24 ولت DC است. با این حال، شما باید این را در دیتاشیت ماژول PLC خود تأیید کنید. استفاده از رله 12 ولت DC با خروجی 24 ولت DC باعث سوختن سیم پیچ می شود. معکوس آن را فعال نمی کند.

همچنین باید کشش فعلی سیم پیچ رله را بررسی کنید. این مقدار در دیتاشیت رله یافت می شود. معمولاً بسیار کم است (مثلاً 10-50 میلی آمپر). اطمینان حاصل کنید که حداکثر جریان خروجی PLC بالاتر از جریان جریان سیم پیچ است.

مرحله 2: مخاطبین را برای بارگیری مطابقت دهید

در مرحله بعد، باید اطمینان حاصل کنید که خروجی رله (مخاطبین) می تواند با خیال راحت دستگاهی را که قصد کنترل آن را دارید کنترل کند.

کنتاکت های رله دارای حداکثر درجه ولتاژ خواهند بود. به عنوان مثال می توان به 250 ولت AC یا 30 ولت DC اشاره کرد. ولتاژ مدار بار شما نباید از این درجه تجاوز کند.

حداکثر جریان ثابت{0}}حالتی که بار شما می کشد را محاسبه کنید. سپس، امتیاز جریان تماس رله را پیدا کنید. توصیه می‌کنیم رله‌ای با درجه تماس حداقل 50 درصد بالاتر از نیاز بار خود انتخاب کنید. این یک بافر عملیاتی ایمن را فراهم می کند و عمر رله را افزایش می دهد.

به مشخصات دقت کنید. درجه بندی تماس ها اغلب برای مدارهای AC و DC متفاوت است. یک کنتاکت با ولتاژ 10 آمپر در ولتاژ 120 ولت AC ممکن است فقط برای 2 آمپر در ولتاژ 24 ولت DC رتبه بندی شود. این به این دلیل است که خاموش کردن قوس DC نسبت به قوس AC در هنگام باز شدن مخاطبین دشوارتر است. این منجر به سایش بیشتر می شود.

مرحله 3: فرم تماس را تعیین کنید

شما باید پیکربندی تماس مناسب را برای منطق مدار خود انتخاب کنید.

NO (به طور معمول باز): مسیر مدار از طریق رله زمانی باز است که سیم‌پیچ برق-را قطع کند. زمانی که سیم پیچ برق می زند، مسیر بسته می شود. این رایج ترین پیکربندی برای روشن کردن دستگاه است.

NC (معمولاً بسته): مسیر مدار بسته می‌شود که سیم‌پیچ برق-را قطع کند. مسیر با روشن شدن سیم پیچ باز می شود. این برای شکست{3}}منطق ایمن یا خاموش کردن دستگاه مفید است.

SPDT (Single Pole Double Throw): این یک ترمینال مشترک (C) را فراهم می کند که بین یک NO و یک کنتاکت NC سوئیچ می کند. همچنین به عنوان تماس "تغییر" شناخته می شود. برای جابجایی بین دو مدار یا حالت مختلف مفید است.

DPDT (پرتاب دو قطبی دو قطبی): این دو مجموعه مستقل از کنتاکت های SPDT را فراهم می کند که هر دو توسط یک سیم پیچ واحد کنترل می شوند. این مانند داشتن دو رله در یک بسته است. این برای سوئیچینگ هر دو جریان برق و نول یک مدار AC یا برای کنترل دو مدار جداگانه به طور همزمان مفید است.

مرحله 4: ویژگی های فیزیکی را در نظر بگیرید

در نهایت، فاکتور فرم فیزیکی و ویژگی های قابلیت استفاده را در نظر بگیرید که نصب و عیب یابی را ساده می کند.

استاندارد صنعت استفاده از رله هایی است که به سوکت های قابل نصب ریل DIN متصل می شوند. این امکان نصب منظم و ایمن را در داخل یک کنترل پنل فراهم می کند. این جایگزینی را به یک کار{2}}رایگان و ۱۰ ثانیه‌ای تبدیل می‌کند.

ما به شدت توصیه می کنیم رله ها یا پایه هایی را انتخاب کنید که دارای نشانگر LED یکپارچه هستند. این نور کوچک تأیید بصری فوری وضعیت سیم پیچ را فراهم می کند. در یک نگاه به شما نشان می دهد که آیا PLC دستور روشن یا خاموش شدن رله را می دهد. در هنگام راه اندازی و عیب یابی بسیار ارزشمند است.

برخی از رله ها دارای دکمه تست دستی یا اهرم قفل هستند. این به یک تکنسین اجازه می دهد تا به صورت دستی رله را برای آزمایش سیم کشی سمت بار بدون نیاز به اجرای برنامه PLC فعال کند. این می‌تواند زمان قابل توجهی-در حین پرداخت سیستم صرفه‌جویی کند.

سیم کشی رمزگشایی شده است

سیم کشی صحیح یک رله میانی در سیستم کنترل PLC یک مهارت حیاتی است. این شامل دو مدار جداگانه است: سمت کنترل ولتاژ پایین از PLC و سمت بار ولتاژ بیشتر-. ما یک راهنمای گام به گام برای ایجاد ایمن و صحیح این اتصالات ارائه خواهیم کرد.

ایمنی اول: LOTO

قبل از دست زدن به هر سیمی، باید رویه‌های مناسب Lockout/Tagout (LOTO) را دنبال کنید. همه منابع برق به پانل کنترل باید-خاموش شوند، تأیید شود که خاموش هستند، و در موقعیت خاموش قفل شوند. این شامل هر دو قدرت کنترل و بار است. این اولین و مهمترین مرحله در هر کار برقی است.

سمت کنترل: سیم پیچی

سیم‌کشی سیم‌پیچ رله به PLC مستلزم درک این است که آیا ماژول خروجی PLC شما از نوع فرورفتگی یا منبع‌یابی است. این یک منبع اصلی سردرگمی و خطاهای سیم کشی است. بسیاری از ما ساعت‌های خسته‌کننده‌ای را صرف عیب‌یابی یک مدار کرده‌ایم تا متوجه شویم که مدار معمولی برای نوع خروجی اشتباه سیم‌کشی شده است.

خروجی های منبع یابی (نوع PNP) یا "منبع" +24V DC را به بار ارائه می دهند. خروجی های فرورفتگی (نوع NPN) مسیری را به جریان 0 ولت DC یا "سینک" از بار ارائه می دهند.

[نمودار 1: سیم کشی برای خروجی منبع (PNP). یک سیم از ترمینال خروجی دیجیتال PLC به ترمینال سیم پیچ A1 رله می رود. یک سیم جداگانه از ترمینال سیم پیچ A2 رله به ریل مشترک منبع تغذیه 0 ولت DC می رود.]

برای خروجی منبع (PNP)، ترمینال خروجی PLC را مستقیماً به ترمینال A1 (مثبت) سیم پیچ رله وصل می کنید. سپس ترمینال A2 (منفی) سیم پیچ رله را به باس معمولی 0 ولت DC وصل می کنید.

[نمودار 2: سیم کشی برای خروجی غرق (NPN). یک سیم از ریل منبع تغذیه V DC به ترمینال سیم پیچ A1 رله می رود. یک سیم جداگانه از ترمینال سیم پیچ A2 رله به ترمینال خروجی دیجیتال PLC می رود.]

برای خروجی غرق (NPN)، سیم کشی معکوس است. شما منبع تغذیه DC +24V را به ترمینال A1 سیم پیچ رله وصل می کنید. سپس ترمینال A2 سیم پیچ را به ترمینال خروجی PLC وصل می کنید.

سمت بار: سیم کشی تماس

سیم کشی سمت بار مستقل از سمت کنترل است. در اینجا، شما به سادگی برق را از طریق کنتاکت های سوئیچ رله به دستگاه خود منتقل می کنید.

ما از مثال تعویض لامپ AC 120 ولت با استفاده از یک کنتاکت Normally Open (NO) استفاده می کنیم.

[نمودار 3: سیم کشی بار AC 120 ولت. یک سیم از قطع کننده مدار 120 ولت AC Live/Hot به ترمینال تماس مشترک (C) رله می رود. سیم دوم از ترمینال تماس معمولی باز (NO) رله به یک پایانه لامپ می رود. یک سیم نهایی از ترمینال دیگر لامپ به باس بار 120 ولت AC خنثی می‌رود.]

در این تنظیمات، مدار کنترل 24 ولت DC و مدار بار 120 ولت AC کاملاً جدا نگه داشته می شوند. آنها فقط توسط میدان مغناطیسی داخل رله به هم متصل می شوند. این جوهر انزوا است.

دیود ضروری

همانطور که قبلاً بحث شد، محافظت از خروجی DC حساس PLC در برابر ضربه القایی سیم پیچ رله بسیار مهم است. این کار با افزودن دیود فلایبک انجام می شود.

این دیود به صورت موازی با ترمینال های سیم پیچ DC رله (A1 و A2) سیم کشی می شود. بسیار مهم است که در بایاس معکوس نصب شده باشد.

[نمودار 4: نمایش محل قرارگیری دیود فلایبک. یک دیود کوچک، مانند یک 1N4001، نشان داده شده است که در سراسر پایانه های A1 و A2 پایه رله متصل است. کاتد یا انتهای راه راه دیود به ترمینال A1 (سمت مثبت تر) متصل است. آند، یا انتهای غیر راه راه، به ترمینال A2 (سمت منفی تر) متصل است.]

انتهای راه راه دیود (کاتد) باید همیشه به سمت مثبت مدار سیم پیچ متصل شود. انتهای غیر راه راه (آند) به قسمت منفی متصل می شود.

بسیار مراقب باشید. اگر دیود به عقب نصب شود، به محض روشن شدن خروجی PLC، یک اتصال کوتاه مستقیم از منبع تغذیه به زمین ایجاد می کند. این احتمالاً فیوز را منفجر می کند یا به منبع تغذیه آسیب می رساند.

سنگ بنای طراحی

در نتیجه، استفاده از یک رله میانی در یک سیستم کنترل PLC یک عارضه غیر ضروری نیست. این نشانه یک طراح حرفه ای-متفکر آینده است که واقعیت های محیط های صنعتی را درک می کند.

اگرچه ممکن است به عنوان یک جزء اضافی و یک مرحله اضافی در فرآیند طراحی و سیم کشی به نظر برسد، مزایای آن بسیار زیاد است. این یک سرمایه گذاری کوچک است که سود زیادی را در طول عمر دستگاه به همراه دارد.

با ترکیب یک رله میانی، شما در حال ساختن یک سیستم جامع هستید که کنترل PLC، جداسازی سیگنال، رله میانی، ایمنی الکتریکی را در اولویت قرار می دهد. به دلیل عایق الکتریکی اساسا ایمن تر است. به دلیل ایمنی در برابر صدا، قابل اعتمادتر است. و نگهداری آن بسیار ساده تر و ارزان تر است. این بهترین شیوه ها یک نمونه اولیه شکننده را از یک راه حل اتوماسیون قوی جدا می کند که در آزمون زمان مقاومت می کند.

ظرفیت شکست امتیازی چیست؟ راهنمای ایمنی الکتریکی 2026 را کامل کنید

سوئیچ های بدون تماس در مقابل مکانیکی: کدام یک برای شما در سال 2026 مناسب است؟

قوس تماس سوئیچ: چرا مخاطبین شما بسته می شوند و چگونه می توان آن را متوقف کرد

Switch Selection Guide 2026 را لمس کنید: سوئیچ کامل را انتخاب کنید