Przekaźnik interfejsowy stawiasz między wyjściem sterownika PLC a odbiornikiem wtedy, gdy wyjście nie może bezpośrednio sterować obciążeniem, potrzebujesz innego napięcia albo chcesz oddzielić sterowanie od obwodu wykonawczego. Dobór sprowadza się do czterech pytań: ile styków, co załączasz, czym sterujesz cewką i jak to zamontujesz na szynie DIN. Poniżej przechodzimy przez nie na przykładzie systemu Finder MasterIN (serie 39, 48, 4C i 58).
Materiał powstał na bazie 22. odcinka Warsztatów Automatyka, nagranego w siedzibie Finder Polska w Sadach. Szymon z ControlByte rozmawia w nim z Jakubem z Finder Polska, który na co dzień pomaga klientom dobrać przekaźniki do konkretnej aplikacji. Jak działa sam przekaźnik (cewka, zwora, zestyki), opisaliśmy we wpisie Przekaźniki - jak działają.
Co to jest przekaźnik interfejsowy (przekaźnikowy moduł sprzęgający)?
Przekaźnik interfejsowy, czyli przekaźnikowy moduł sprzęgający, to przekaźnik miniaturowy osadzony w gnieździe do montażu na szynie 35mm (szyna DIN TH35), zwykle razem z modułem sygnalizacji i tłumienia przepięć. Ma sprzęgać sygnały pomiędzy sterownikami PLC a urządzeniami wykonawczymi. Dzięki niewielkim rozmiarom takie przekaźniki przemysłowe to standardowe zastosowanie w automatyce: w szafach sterowniczych maszyn i w rozdzielnicach.
Jak mówi Jakub z Finder Polska, najważniejsze jest porównanie parametrów wyjścia sterownika z parametrami odbiornika. Jeżeli wyjście PLC może bezpośrednio sterować danym obciążeniem, a producent sterownika dopuszcza takie rozwiązanie, dodatkowy przekaźnik nie zawsze jest potrzebny. Typowy przypadek, w którym jest potrzebny: wyjście tranzystorowe 24V DC sterownika, a cewka stycznika na 230V AC. Więcej o samych wyjściach przeczytasz w artykule Wyjścia cyfrowe w sterowniku PLC Siemens S7-1200.
Co daje przekaźnik interfejsowy w układzie sterowniczym:
- separację - rozdział galwaniczny między obwodem cewki a obwodem styków, więc zakłóceń i przepięć z obwodów wykonawczych nie przenosisz na wyjście PLC,
- inne napięcie lub rodzaj prądu - sterujesz z 24 V DC, a załączasz 230 V AC albo obciążenie, którego nie chcesz podłączyć do sterownika,
- tańszy serwis - gdy po latach zużyją się styki, wymieniasz sam przekaźnik w gnieździe, a nie kartę wyjść czy cały sterownik,
- łatwiejszą diagnostykę - dioda LED i dostęp do zacisków pokazują, czy sygnał ze sterownika dociera do modułu.
Jakub zastrzega: przekaźnik nie zastępuje zabezpieczeń obwodu. Nadal dobierasz zabezpieczenie nadprądowe i elementy tłumiące przepięcia na cewkach styczników i elektrozaworów.
Gotowy moduł czy osobny przekaźnik i gniazdo?
Gotowy moduł MasterIN to pod jednym oznaczeniem przekaźnik, gniazdo i moduł dodatkowy. Przy dużych projektach z wieloma podobnymi obwodami łatwiej przygotować zamówienie, dokumentację i utrzymać powtarzalność szafy. Osobny przekaźnik i gniazdo dają większą swobodę przy nietypowych wymaganiach. Jak podsumował Jakub, żadne z tych rozwiązań nie jest zawsze lepsze.
Zaciski push-in czy zaciski śrubowe?
MasterIN bazuje na gniazdach push-in, a nie na bazie gniazd śrubowych. Przewód jednożyłowy albo linkę z tulejką wkładasz bezpośrednio do zacisku, a do wyjęcia wciskasz przycisk śrubokrętem lub palcem (linkę bez tulejki wkładasz i wyjmujesz z wciśniętym przyciskiem). Siłę docisku utrzymuje sprężyna, a nie moment dokręcenia śruby, więc połączenie jest mniej podatne na luzowanie przy drganiach maszyny, pod warunkiem właściwie przygotowanego przewodu.
Przekaźnik interfejsowy 1P, 2P czy 4P - cztery serie Finder MasterIN
System MasterIN łączy cztery serie modułowych przekaźników interfejsowych, które różnią się prądem znamionowym, liczbą zestyków i szerokością, oraz wspólny zestaw gniazd i akcesoriów. W oznaczeniach "P" to zestyk przełączny (1P = jeden styk przełączny), a "Z" to zestyk zwierny (np. 1Z 6A w SSR). Prądy znamionowe w tabeli dotyczą kategorii AC1, czyli obciążenia rezystancyjnego przy 250 V AC.
| Seria | Szerokość | Zestyki i prąd (AC1) | Cechy szczególne | Przykładowe zastosowania |
|---|---|---|---|---|
| 39 MasterINTERFACE | 6,2 mm | 1P 6 A (EMR), 1Z do 6 A (SSR) | wersje BASIC, PLUS, INPUT, OUTPUT, TIMER; opcja ATEX i HazLoc | maszyny pakujące, etykieciarki, rozlewnie wody, panele sterownicze |
| 48 | 15,8 mm | 1P 10 A, 1P 16 A, 2P 8 A, 2P 10 A | 48.P2 z wymuszonym prowadzeniem zestyków | rozdzielnice, windy, regały karuzelowe, sprzęt medyczny i stomatologiczny |
| 4C | 15,8 mm | 1P 10 A, 2P 8 A | przycisk testowy na przekaźniku | schody ruchome, oświetlenie dróg i tuneli, podnośniki i dźwigi |
| 58 | 31 mm | 3P 10 A, 4P 7 A | najwięcej styków w jednym module | maszyny włókiennicze i stolarskie, stocznie i statki |
Jakub podkreśla, że te wartości prądu trzeba czytać razem z warunkami podanymi w katalogu. Inaczej dobiera się styki do obciążenia rezystancyjnego, a inaczej do cewki stycznika czy odbiornika z dużym prądem załączania (obciążenia indukcyjne i pojemnościowe). Zastosowania z tabeli to przykłady z poradnika - moduł zawsze dobierasz do obwodu i aplikacji.
Seria 39 - przekaźnik interfejsowy wąskoprofilowy 6,2 mm
Seria 39 MasterINTERFACE to najwęższy, kompaktowy przekaźnik interfejsowy w systemie: 6,2 mm szerokości. Osiem modułów zajmuje niecałe 5 cm szyny DIN, więc oszczędność miejsca przy wielu sygnałach z PLC jest ogromna. Wersja elektromechaniczna (EMR) ma jeden styk przełączny 1P 6A, półprzewodnikowa (SSR) jeden styk zwierny do 6 A. Cewki są dostępne na napięcia od 6 do 125 V AC/DC i 230 V AC, a także w wersjach z uniwersalnym zasilaniem 24-240 V AC/DC.
Nazwy BASIC, PLUS, INPUT i OUTPUT nie dotyczą samego przekaźnika (w modułach EMR to zawsze przekaźnik 34.51, w SSR 34.81), tylko gniazda i sposobu jego wykorzystania:
- MasterBASIC (39.01 EMR / 39.00 SSR, gniazdo 93.60) - konfiguracja podstawowa,
- MasterPLUS (39.61 / 39.60, gniazdo 93.66) - dodatkowo moduł bezpiecznikowy i inne zastosowania napięciowe,
- MasterINPUT (39.71 / 39.70, gniazdo 93.67) - zacisk BB (bus-bar) do rozprowadzenia napięcia mostkami do czujników i wyłączników krańcowych,
- MasterOUTPUT (39.51 / 39.50, gniazdo 93.65) - wspólne zasilanie po stronie wyjść, np. elektrozaworów i styczników,
- MasterTIMER (39.91 EMR / 39.90 SSR, gniazdo 93.69) - moduł z funkcją czasową, cewki 12-24 V AC/DC. O samych funkcjach czasowych piszemy w artykule Przekaźniki czasowe.
Dla wybranych modułów (MasterBASIC i MasterTIMER) dostępne są wykonania z dopuszczeniem ATEX (Ex ec nC) oraz HazLoc Klasa I Dział 2. Takiego dopuszczenia nie zakładasz po nazwie serii - sprawdzasz pełne oznaczenie produktu.
Seria 48 i seria 4C - ta sama szerokość, inne zastosowania
Obie serie mają 15,8 mm szerokości i cewki na 12, 24 i 125 V DC oraz 12, 24, 110, 120 i 230 V AC. W praktyce o wyborze decydują trzy rzeczy:
- prąd - seria 48 dochodzi do 16 A (48.P6, 1P), seria 4C do 10 A (4C.P1, 1P) albo 2P 8 A (4C.P2),
- przycisk testowy - przekaźnik serii 4C ma przycisk, którym wymusisz przełączenie styków bez podawania napięcia na cewkę, co przy serwisie pozwala sprawdzić obwód bez zasilania sterowania,
- gniazdo - przekaźniki różnią się wyprowadzeniami (w 4C szersze nóżki), więc przekaźnik serii 48 nie wejdzie do gniazda 4C i odwrotnie.
W serii 4C sygnalizację i zabezpieczenie można mieć wbudowane w przekaźnik, a w gotowym module jest osobny moduł sygnalizacyjny i tłumiący 99.02.
48.P2 - wymuszone prowadzenie zestyków
Dwa moduły serii 48 mogą wyglądać niemal tak samo, a różnić się w środku. W typie 48.P2 (2P 8 A) zastosowano przekaźnik z wymuszonym prowadzeniem zestyków zgodnie z EN 61810-3 typ B (wcześniej EN 50205). Zestyki zwierne i rozwierne są sprzężone mechanicznie: jeśli zestyk zwierny się sklei, powiązany z nim zestyk rozwierny nie wróci do pozycji zamkniętej. Układ nadzorujący może wtedy wykryć nieprawidłowy stan. Ma to znaczenie wszędzie tam, gdzie trzeba kontrolować działanie przekaźnika.
Przy sprzęcie medycznym i stomatologicznym (np. fotel podnoszący pacjenta) Jakub dodał, że samo zastosowanie w tej branży nie oznacza, że każdy wariant serii 48 będzie odpowiedni.
Seria 58 - trzy lub cztery styki w jednym module
Seria 58 zajmuje 31 mm, ale w zamian daje trzy styki przełączne 10 A (58.P3) albo cztery 7 A (58.P4). Cewki dostępne są na 12, 24, 48 i 125 V DC oraz 12, 24, 48, 110, 120 i 230 V AC. Jeśli w jednym module potrzebujesz trzech lub czterech obwodów zmieniających stan jednocześnie, spośród tych czterech serii wybierasz właśnie 58.
EMR czy SSR - przekaźnik do 24V DC i 230V AC
W serii 39 wybierasz między przekaźnikiem elektromechanicznym (EMR) a półprzewodnikowym (SSR). Różnice, o których mówił Jakub:
- żywotność - SSR bez zestyków mechanicznych ma w dobrych warunkach praktycznie nieograniczoną trwałość i nadaje się do częstego przełączania; EMR ogranicza liczba cykli,
- temperatura - kluczowa dla SSR: inaczej pracuje w temperaturze pokojowej, a inaczej powyżej 50°C,
- rodzaj prądu - SSR jest albo na AC, albo na DC; styk EMR przełączy zarówno AC, jak i DC,
- obciążalność - w przykładzie z filmu SSR na DC przy 24 V przełącza 6 A, a wersja na 230 V AC około 2 A; EMR w obu przypadkach do 6 A,
- zabezpieczenie - SSR wymaga bardzo szybkich zabezpieczeń dla półprzewodników, przy EMR wystarczy standardowe zabezpieczenie.
Przy SSR przydaje się płytka separacyjna między sąsiednimi modułami. Przy zamianie EMR na SSR zawsze sprawdź kod produktu w karcie katalogowej.
Akcesoria: zamontowane złącza grzebieniowe, bezpieczniki, oznaczniki
Akcesoria najłatwiej zaplanować na gotowym rzędzie modułów. Według Jakuba właśnie ich najczęściej brakuje w pierwszym zamówieniu.
Mostki grzebieniowe
Mostkiem rozprowadzasz wspólny potencjał (np. 24 V DC albo COM) na kilka modułów naraz, bez dodatkowych przewodów. Dla serii 39 jest mostek grzebieniowy 16-polowy o wartościach znamionowych 36 A - 250 V w trzech kolorach do rozróżniania potencjałów: 093.16 (niebieski), 093.16.0 (czarny) i 093.16.1 (czerwony). Do serii 48 i 4C dobierasz mostek 8-polowy 097.58, a do serii 58 mostek 6-polowy 094.56 (oba 10 A - 250 V). Dopuszczalny prąd mostka i zacisków zawsze sprawdzasz w katalogu.
Moduł bezpiecznikowy 093.63
Do gniazd serii 39 (MasterPLUS) wpinasz moduł bezpiecznikowy 093.63 na wkładki 5x20 mm 6 A, 250 V. Wkładkę dobierasz do zabezpieczanego obwodu. Wersje ze wskaźnikiem LED to 093.63.0.024 (6-24 V AC/DC) i 093.63.8.230 (110-240 V AC). Jakub tłumaczył diagnostykę tak: gdy LED świeci, a odbiornik na zacisku 14 nie rusza, bezpiecznik jest do wymiany. Gdy LED nie świeci wcale, problem leży po stronie zasilania zacisku COM (11).
Płytka separacyjna, oznaczniki i adaptery
- 093.60 - podwójna płytka separacyjna dająca odstęp 1,8 mm albo 6,2 mm między sąsiednimi modułami serii 39,
- 093.48 - płytki opisowe 6x10 mm do serii 39, 060.48 - płytki 6x12 mm do drukarek termotransferowych CEMBRE, a 097.00 - adapter do tabliczek opisowych w seriach 48, 4C i 58,
- 093.62 - adapter do podłączenia dwóch przewodów w jednym zacisku push-in,
- 093.68.14.1 MasterADAPTER - łączy do 8 modułów serii 39 ze źródłem zasilania i 14-żyłową taśmą płaską do wyjścia PLC (zgodność złącza ze sterownikiem trzeba sprawdzić).
Oznaczenia zgodne ze schematem są kluczowe przy serwisie - zobacz jak oznaczyć szafę sterowniczą.
SMA czy SPA - mocowanie przekaźnika w gnieździe
W seriach 48, 4C i 58 przekaźnik w gnieździe zabezpieczasz metalową obejmą SMA (sztywne mocowanie, odporne na drgania, wstrząsy i temperaturę) albo plastikowym klipem SPA (szybki montaż i demontaż). Wybierasz według warunków pracy i częstotliwości wymian.
Jak dobrać przekaźnik interfejsowy do PLC w 4 krokach
Całość da się zebrać w kolejność przydatną w każdym projekcie szafy i w innych aplikacjach elektrycznych:
- Krok 1. Styki i ich funkcja. Ile styków potrzebujesz i co mają robić? Czy wystarczy jeden styk przełączny, czy kilka obwodów ma zmieniać stan jednocześnie? To od razu zawęża wybór: 1P lub 2P - seria 39, 48 albo 4C; 3P lub 4P - seria 58.
- Krok 2. Parametry obciążenia. Co załączasz? Napięcie, rodzaj obciążenia, prąd w pracy i przy załączeniu oraz częstotliwość przełączania. Sama wartość prądu z katalogu nie wystarcza.
- Krok 3. Napięcie i sposób sterowania. Czym sterujesz cewką? Napięcie AC lub DC i parametry wyjścia PLC. Każda seria ma wykonania na 24 V DC i na napięcia AC, ale w zamówieniu musisz wskazać właściwy wariant cewki. Pamiętaj też o zasilaczu, który to wszystko pociągnie - zobacz jak dobrać zasilacz 24 V DC.
- Krok 4. Montaż i akcesoria. Gniazdo, mostki, oznaczniki, moduł bezpiecznikowy, SMA lub SPA i sprawdzenie, czy wszystko mieści się na szynie DIN.
Specjalne funkcje i dopuszczenia (wymuszone prowadzenie zestyków, ATEX) uwzględniasz od początku, a na końcu sprawdzasz pełny kod modułu w dokumentacji. Pełne tabele kompatybilności znajdziesz w poradniku doboru MasterIN System (PDF) oraz na stronie Finder Polska. Cztery kroki doboru działają niezależnie od producenta, bo automatyka przemysłowa wszędzie stawia te same pytania.
Ciekawostka: komputer Z3 zbudowany z przekaźników
Konrad Zuse zbudował w 1941 roku Z3, jeden z pierwszych programowalnych komputerów, oparty na przekaźnikach. Pamięć mieściła 64 słowa po 22 bity. Jak opowiadał Jakub, w późniejszej rekonstrukcji tej maszyny wykorzystano przekaźniki Finder.
Przekaźnik interfejsowy - najczęściej zadawane pytania
Czy zawsze trzeba stosować przekaźnik interfejsowy między PLC a stycznikiem?
Nie. Jeśli wyjście sterownika ma wystarczające parametry, a producent PLC dopuszcza bezpośrednie sterowanie danym obciążeniem, przekaźnik nie jest konieczny. Stosujesz go, gdy potrzebna jest separacja, inne napięcie (np. cewka 230 V AC przy wyjściu 24 V DC) albo ochrona wyjścia i prostszy serwis.
Czym różni się przekaźnik interfejsowy od stycznika?
Przekaźnik interfejsowy przełącza obwody sterujących sygnałów i niewielkie obciążenia (w MasterIN do 16 A na styk w AC1). Stycznik załącza obwody mocy, np. silniki. Typowo wyjście PLC steruje przekaźnikiem interfejsowym, a ten cewką stycznika.
Jaki przekaźnik interfejsowy wybrać do wyjścia 24 V DC?
Szukasz wariantu z cewką 24 V DC - jest w każdej serii MasterIN. Dalej decyduje liczba styków i obciążenie: przy jednym sygnale i małym obciążeniu wystarczy wąskoprofilowa seria 39 (6,2 mm), przy większym prądzie seria 48 lub 4C, a przy trzech lub czterech stykach seria 58.
Kiedy przekaźnik SSR, a kiedy elektromechaniczny?
SSR przy częstym przełączaniu - pamiętając, że jest albo na AC, albo na DC, wymaga szybkich zabezpieczeń i jest wrażliwy na temperaturę. EMR jest uniwersalny dla AC i DC, ale ogranicza go liczba cykli.
Podsumowanie
Dobór przekaźnika interfejsowego nie musi być skomplikowany, jeśli idziesz krok po kroku: styki, obciążenie, sterowanie, montaż. W Finder MasterIN seria 39 oszczędza miejsce, 48 daje najwyższy prąd i wymuszone prowadzenie zestyków, 4C ma przycisk testowy, a 58 mieści 3 lub 4 styki. Jeśli chcesz przejść przez cały projekt szafy od schematu do doboru aparatury, sprawdź kurs Podstawy projektowania automatyki - jak czytać schematy elektryczne.
