表2 继电器使用寿命
继电器型输出驱动电流大,响应慢,有机械寿命,适用于驱动中间继电器、接触器的线圈、指示灯等动作频率不高的场合。晶体管输出驱动电流小,频率高,寿命长,适用于控制伺服控制器、固态继电器等要求频率高、寿命长的应用场合。在高频应用场合,如果同时需要驱动大负载,可以加其他设备(如中间继电器,固态继电器等)方式驱动。
图2 驱动感性负载时产生的瞬间高压
继电器控制接触器等感性负载的开合瞬间,由于电感具有电流具有不可突变的特点,因此根据U=L*(dI/dt),将产生一个瞬间的尖峰电压在继电器的两个触点之间,该电压幅值超过继电器的触点耐压的降额;继电器采用的电磁式继电器,触点间的耐受电压是1000V(1min),若触点间的电压长期的工作在1000V左右的话,容易造成触点金属迁移和氧化,出现接触电阻变大、接触不良和触点粘接的现象。而且动作频率越快现象越严重。瞬间高压如下图2所示,持续的时间在1ms以内,幅值为1KV以上。晶体管输出为感性负载时也同样存在这个问题,该瞬时高压可能导致晶体管的损坏。
因此当驱动感性负载时应在负载两端接入吸收保护电路。当驱动直流回路的感性负载(如继电器线圈)时,用户电路需并联续流二极管(需注意二极管极性);若驱动交流回路的感性负载时,用户电路需并联RC浪涌吸收电路,以保护PLC的输出触点。PLC输出触点的保护电路如图3所示。
图3 PLC输出触点的保护电路
目前市场上经常出现继电器问题的客户现场有一个共同的特点就是:出现故障的输出点动作频率比较快,驱动的负载都是继电器、电磁阀或接触器等感性负载而且没有吸收保护电路。因此建议在PLC输出类型选择和使用时应注意以下几点:
(1)一定要关注负载容量。输出端口须遵守允许最大电流限制(如表1所示),以保证输出端口的发热限制在允许范围。继电器的使用寿命与负载容量有关,当负载容量增加时,触点寿命将大大降低(如表2所示),因此要特别关注。
(2)一定要关注负载性质。根据第4节的分析,感性负载在开合瞬间会产生瞬间高压,因此表面上看负载容量可能并不大,但是实际上负载容量很大,继电器的寿命将大大缩短,因此当驱动感性负载时应在负载两端接入吸收保护电路。尤其在工作频率比较高时务必增加保护电路。从客户的使用情况来看,增加吸收保护电路后的改善效果十分明显。
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