Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2012 №2

Отечественные промышленные программируемые реле времени фирм «ОВЕН» и «КонтрАвт»

Шишкин Сергей


В статье представлены одно- и двухканальные промышленные програмируемые реле времени двух российских компаний.

Реле времени — устройства, предназначенные для коммутации (включения/выключения) внешних цепей питания или управления, с нормированными интервалами времени. В настоящее время на отечественном рынке представлен широкий спектр различных одно-, двух- и трехцепных реле времени (таймеров) с несложным алгоритмом работы, периодическим включением и выключением подключаемой нагрузки, с суточным, недельным, месячным или годовым циклами. Программируемых реле времени, алгоритм которых подразумевает работу по записанным в памяти диаграммам, а также с разными диапазонами программируемых уставок и функционально законченным выходным интерфейсом, представлено на рынке значительно меньше. Автор делает акцент именно на такие приборы, насколько позволяет это сделать формат публикации.

Напомним, что основной нормативный отечественный документ, определяющий общие технические условия для реле времени, — ГОСТ 22557-84. Согласно этому документу реле времени классифицируют следующим образом:

  • по числу выходных цепей с независимыми уставками выдержек времени;
  • по числу команд, поступающих в одну цепь на одну управляющую команду;
  • по наличию регулировки выдержки времени и шкалы;
  • по месту расположения регулятора выдержек времени;
  • по способу монтажа на панели и способу присоединения внешних проводов;
  • по виду входной воздействующей величины (команды);
  • по виду исполнительной части реле.

Функциональная схема двухканального реле времени представлена на рис. 1.

 Функциональная схема двухканального реле времени

Рис. 1. Функциональная схема двухканального реле времени

Реле времени может включать в себя следующие функциональные узлы:

  • селектор входов;
  • программно-временные контроллеры (таймеры);
  • клавиатуру;
  • устройство индикации;
  • встроенный формирователь сигналов интерфейса RS-485;
  • встроенный блок питания.

На рис. 1 реле имеет четыре входа для подключения управляющих сигналов, два независимых программно-временных контроллера (таймера) для отсчета временных интервалов и селектор входов для коммутации входов прибора на входы таймеров. Каждый таймер имеет свое выходное устройство, которое в зависимости от модификации прибора может представлять собой либо реле, либо транзисторную оптопару, либо оптосимистор. Селектор входов может и отсутствовать. В этом случае сигналы управления и разрешения поступают сразу на программно-временные контроллеры (таймеры).

Обзор рынка начнем с отечественного микропроцессорного двухканального реле времени ОВЕН УТ24. Фотография лицевой панели этого реле представлена на рис. 2.

 Микропроцессорное двухканальное реле времени ОВЕН УТ24

Рис. 2. Микропроцессорное двухканальное реле времени ОВЕН УТ24

Универсальное двухканальное программируемое реле времени УТ24 предназначено для включения и выключения нагрузки по заранее заданной оператором программе. В зависимости от выбранного режима выполнение программы начинается либо по команде оператора, либо при подаче питания на прибор. Прибор применяется в качестве таймера, устройства задержки включения или формирователя последовательности импульсов, длительность которых задается пользователем. Прибор может быть использован при выполнении технологических процессов, начало выполнения которых не связано с календарным временем. Основные технические характеристики реле времени УТ24 приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные технические характеристики реле времени УТ24

Питание
Напряжение питания
– переменное, В
– постоянное, В
130–265
180–310
Потребляемая мощность, ВА, не более 4
Входы
Количество входов управления 3
Напряжение низкого (активного) уровня на входах, В 0–4
Напряжение высокого уровня на входах, В 12–30
Характеристики таймеров
Количество таймеров 2
Длительность временных интервалов 0–99 ч 59 мин. 59,9 с
Дискретность установки длительности временных интервалов, с 0,1
Количество программируемых шагов в цикл До 30
Количество циклов в программе От 1 до 9999 или бесконечное
Время задержки начала выполнения программы 0–9 ч 59 мин. 59,9 с
Параметры встроенных выходных устройств
Максимальный ток, коммутируемый контактами реле, А 8 (при напряжении 220 В и cosφ >0,4)
Максимальный ток нагрузки транзисторной оптопары, А 0,2 (при напряжении +50 В)
Максимальный ток нагрузки оптосимистора, мА 50 (при 300 В или 0,5 А при tимп = 5 мс, 50 Гц)
Максимально допустимый ток нагрузки дублирующего выхода второго канала, мА 30 (при напряжении +30 В)
Характеристики корпусов
Тип корпуса Настенный Н Щитовой Щ1 Щитовой Щ2 DIN-реечный
Степень защиты корпуса IP44 IP54* IP20* IP20
Габаритные размеры корпуса, мм 130×105×65 96×96×70 96×48×100 90×72×58
Масса прибора, кг (не более) 1
Условия эксплуатации
Допустимая температура воздуха, окружающего корпус прибора, °С +1…+50
Относительная влажность воздуха (при температуре 25 °С), % (не более) 80
Атмосферное давление, кПа 86–106,7

Примечание. * Со стороны передней панели.

Функциональная схема реле приведена на рис. 3. Реле имеет три входа для подключения управляющих сигналов, два независимых таймера для отсчета временных интервалов и селектор для коммутации входов прибора на входы таймеров. Каждый таймер имеет свое выходное устройство, которое в зависимости от модификации прибора может представлять собой либо реле, либо транзисторную оптопару, либо оптосимистор.

 Функциональная схема реле

Рис. 3. Функциональная схема реле

Рассмотрим алгоритм работы. Два независимых таймера прибора выполняют свою программу, состоящую в выдаче на соответствующее выходное устройство повторяющейся заданное количество раз последовательности импульсов произвольной длительности, называемой циклом (рис. 4).

 Цикл работы реле

Рис. 4. Цикл работы реле

Количество циклов для каждого таймера задается в параметре nX, который может принимать значения от 1 до 9999 или CYCL. Если nX от 1 до 9999, то после выполнения соответствующего числа циклов таймер останавливается, оставляя выходное устройство в выключенном состоянии. Если nX = CYCL, то таймер, не останавливаясь, до бесконечности повторяет выполнение заданной последовательности. Параметр tXon задает время длительности импульса, в течение которого выходное устройство должно быть включено. Параметр tXoF задает длительность паузы, в течение которой выходное устройство должно быть выключено. Каждый из 30 шагов последовательности имеет свою пару параметров tXon и tXoF, которая выбирается при программировании прибора параметром SttX (рис. 5). Каждый цикл может содержать от одного до тридцати шагов, длительность каждого из которых задается параметрами tXon и tXoF.

 Последовательность импульсов

Рис. 5. Последовательность импульсов

Количество шагов, которое должно быть выполнено в цикле, можно изменять. Для этого в приборе предусмотрен параметр StnX. Например, если задать StnX = 2, то таймер будет выполнять не все 30, а только первые два шага последовательности. После выполнения очередного цикла время длительности импульса в каждом шаге последовательности может автоматически изменяться на величину dXon, а время длительности паузы — на величину dXoF. Для этого необходимо задать значения этих параметров отличными от нуля (рис. 6).

 Последовательность импульсов

Рис. 6. Последовательность импульсов

На каждый таймер подаются четыре сигнала: «Пуск», «Стоп», «Блокировка», «Сброс».

Импульс «Пуск» запускает выполнение программы с начала или с места установки. Длительность импульса — не менее 0,1 с. Задержка реакции прибора на сигнал «Пуск» составляет не более 0,1 мс. При необходимости можно задержать начало выполнения программы каждого таймера относительно сигнала «Пуск» на время, заданное в параметре tXdL.

Сигнал «Стоп» останавливает выполнение программы. При этом выходное устройство остается в том состоянии, в котором оно было в момент прихода сигнала «Стоп». Выполнение программы продолжается после поступления сигнала «Пуск», если отсутствует активный уровень на входе «Стоп». Задержка реакции прибора на сигнал «Стоп» составляет не более 0,1 мс.

Низкий уровень сигнала «Блокировка» останавливает выполнение программы. При этом выходное устройство остается в том состоянии, в котором оно было в момент прихода сигнала. Задержка реакции прибора на изменение сигнала блокировки составляет не более 0,1 мс. После снятия сигнала выполнение программы продолжится с момента остановки.

Сигнал «Сброс» прекращает выполнение программы и возвращает таймер в исходное состояние. Время задержки реакции прибора на сигнал «Сброс» составляет не более 0,1 мс.

Руководство по эксплуатации написано ясно и понятно. Программирование прибора не вызывает сложностей.

Далее рассмотрим двухканальное реле времени ЭРКОН-224. Фотография лицевой панели реле времени ЭРКОН-224 представлена на рис. 7.

 Двухканальное реле времени ЭРКОН-224

Рис. 7. Двухканальное реле времени ЭРКОН-224

Основные выполняемые функции этого реле:

  • формирование временных интервалов и замыкание/размыкание выходных реле;
  • светодиодная индикация состояния выходных реле;
  • индикация отсчета временных интервалов в режимах прямого или обратного счета;
  • задание параметров работы реле с помощью кнопок на лицевой панели с контролем по цифровому дисплею;
  • сохранение параметров реле при отключении напряжения питания.

Функционально реле состоит из блока питания, программно-временного контроллера, устройства управления, устройства индикации и исполнительного устройства (выходные устройства). Программно-временной контроллер предназначен для формирования выдержек времени и подачи команд на исполнительные устройства в соответствии с отрабатываемыми временными диаграммами и заданными уставками. Устройство управления предназначено для изменения режимов работы реле, а также для изменения значений его параметров. Устройство индикации служит для индикации отсчитанного времени или времени до изменения состояния исполнительного устройства того канала, для работы с которым в настоящий момент настроены органы индикации и управления, а также для индикации значений параметров выбранного канала реле: уставок, номера диапазона уставок, номера временной диаграммы и способа взаимодействия каналов. Также оно предназначено для индикации состояний исполнительных устройств. Выходные устройства служат для коммутации внешних нагрузок, подключенных к реле.

В зависимости от напряжения питания и диапазонов временных уставок выпускается четыре модификации этого реле. Основные технические характеристики реле времени ЭРКОН-224 приведены в таблице 2.

Таблица 2. Основные технические характеристики реле времени ЭРКОН-224

Питание
Напряжение питания, В
ЭРКОН-224-220-1-Х
ЭРКОН-224-24-1-Х
220 (+10%…–15%),
50 Гц (±0,5 Гц)
12–36 (постоянное напряжение)
Потребляемая мощность, ВА, не более 2
Входы
Количество входов управления 4
Напряжение низкого (активного) уровня на входах Входные контакты замкнуты
Напряжение высокого уровня на входах Выходные контакты разомкнуты
Характеристики таймеров
Количество таймеров 2
Диапазоны временных уставок:
ЭРКОН-224-х-1-1
0,1–99,9 с — дискретность 0,1 с;
1–999 с — дискретность 1 с;
0,1–99,9 мин. — дискретность 0,1 мин.;
1–999 мин. — дискретность 1 мин.
Диапазоны временных уставок:
ЭРКОН-224-х-1-2
0,1–99,9 мин. — дискретность 0,1 мин.;
1–999 мин. — дискретность 1 мин.;
0,1–99,9 ч — дискретность 0,1 ч;
1–999 ч — дискретность 1 ч
Класс точности, не хуже 0,02
Параметры встроенных выходных устройств
Количество выходных устройств 2
Тип выходного устройства Реле, 1 группа на переключение
Максимальный ток, коммутируемый контактами реле:
– при работе с активной нагрузкой, А
– при работе с индуктивной нагрузкой, А
5
3
Максимальные значения коммутируемого напряжения:
– постоянное напряжение, В
– переменное напряжение, В
110
250 (действующее значение)
Максимальные значения коммутируемой мощности:
– для переменного тока, ВА
– для постоянного тока, ВА
1100
240
Коммутационная износостойкость, циклов:
при токе 1 А
при токе 5 А
3×105
1,5×105
Сопротивление замкнутых контактов, не более, Ом 0,1
Механическая износостойкость, циклов 106
Характеристики корпусов
Тип корпуса DIN-реечный
Габаритные размеры корпуса, мм 96×84×44
Масса прибора, кг 0,3
Условия эксплуатации
Климатическое исполнение УХЛ 4 (ГОСТ 15150-69)
Допустимая температура воздуха, окружающего корпус прибора, °С 0…+50
Относительная влажность воздуха (при температуре 35 °С), % (не более) 80
Атмосферное давление, кПа 84–106
Общие характеристики
Помехозащищенность по степени жесткости испытаний
по ГОСТ Р 51317.4.4-99,
ГОСТ Р 50007-92,
ГОСТ Р 51317.4.11-99,
ГОСТ Р 51317.4.2-99
Класс 3
Соответствие требованиям электробезопасности
по ГОСТ 12997-84 и ГОСТ 12.2.007.0
Класс 2
Наработка на отказ, ч, не менее 30 000
Средний срок службы, лет 10
Режим эксплуатации Продолжительный или прерывисто-продолжительный

В реле предусмотрено два варианта взаимодействия каналов: независимая и зависимая работа. При независимой работе каналов реле ЭРКОН-224 представляет собой два совершенно независимых реле времени в одном корпусе. В данном случае управление запуском и исполнением временных диаграмм в каждом канале производится при помощи своих сигналов управления и разрешения. Исполнение временной диаграммы в первом канале обеспечивают «Сигнал разрешения 1» и «Сигнал управления 1». Исполнение временной диаграммы во втором канале обеспечивают «Сигнал разрешения 2» и «Сигнал управления 2». При независимой работе каждый канал реле может функционировать в соответствии с одной из одиннадцати временных диаграмм № 0–№ 10, выбираемой пользователем при конфигурировании независимо для каждого канала. Номера заданных при конфигурировании каналов временных диаграмм сохраняются в энергонезависимой памяти. На рис. 8 показана диаграмма № 0 для канала № 1.

 Диаграмма № 0 для канала № 1

Рис. 8. Диаграмма № 0 для канала № 1

При зависимой работе каналов «Сигнал управления 2» заблокирован и не влияет на работу второго канала. «Сигнал разрешения 2» не заблокирован, при этом его отсутствие запрещает исполнение диаграммы во втором канале. Запуск временных диаграмм во втором канале осуществляется при помощи внутреннего сигнала управления, который вырабатывается в процессе исполнения временных диаграмм в первом канале.

Следует отметить, что питание реле необходимо производить от сети, не связанной с питанием мощных электроустановок. Подключение к источнику питания нескольких реле осуществляется отдельными проводами для каждого реле. Питание одного реле от другого не допускается. Для реле модификаций ЭРКОН-224-220-1-Х при наличии значительных импульсных помех в питающей сети для повышения помехозащищенности рекомендуется использовать разделительный трансформатор с заземленной экранной обмоткой либо сетевой фильтр.

По классификации ГОСТ 22557-84 реле относится:

  • по числу выходных цепей с независимыми уставками выдержек времени (далее уставками) — к двухцепным реле;
  • по числу команд, поступающих в одну выходную цепь, — к программным реле;
  • по наличию регулировки выдержек времени и шкалы — к реле со ступенчатой регулировкой и шкалой;
  • по месту расположения регулятора выдержек времени — к реле с регулятором выдержек времени на наружной поверхности оболочки;
  • по способу монтажа на панели и способу присоединения внешних проводов — к предназначенным для выступающего монтажа с задним подключением проводов;
  • по виду входной воздействующей величины — к управляемым замыканием или размыканием входной цепи при предварительно поданном напряжении питания;
  • по виду исполнительной части реле — к реле с контактным выходом.

Реле ЭРКОН-214 — универсальное одноканальное реле времени. На рис. 9 — фотография лицевой панели реле времени ЭРКОН-214.

 Универсальное одноканальное реле времени ЭРКОН-214

Рис. 9. Универсальное одноканальное реле времени ЭРКОН-214

Реле ЭРКОН-214 выпускается в том же корпусе, что и ЭРКОН-224, и по своим функциональным возможностям фактически соответствует одному каналу реле ЭРКОН-224. По классификации ГОСТ 22557-84 реле ЭРКОН-214 относится по числу выходных цепей с независимыми уставками выдержек времени (далее уставками) — к одноцепным реле.

Если необходимо встроить реле в сеть, законченную систему управления какого-либо изделия или системы, то можно применить реле ЭРКОН-215. Фотография лицевой панели реле времени ЭРКОН-215 приведена на рис. 10.

Реле времени ЭРКОН-215

Рис. 10. Реле времени ЭРКОН-215

Это реле предназначено для автоматического замыкания-размыкания внешних цепей с выдержками времени в соответствии с заданными пользователем временными диаграммами в схемах автоматики и управления. Коммутация внешних цепей осуществляется посредством группы переключающих контактов встроенного электромеханического реле. Реле времени ЭРКОН-215 имеет развитую индикацию, и его можно применять там, где оператор должен следить за ходом исполнения временной диаграммы. Модификация реле ЭРКОН-215-220-Р-1 обладает программно-аппаратной поддержкой интерфейса RS-485, что позволяет использовать его для работы в сети в составе системы управления. Кроме того, интерфейс RS-485 может быть использован для конфигурирования реле.

Основные выполняемые функции реле ЭРКОН-215:

  • замыкание и размыкание выходных реле в соответствии с заданной пользователем временной диаграммой;
  • возможность задания количества временных интервалов во временной диаграмме (до 99 интервалов) и длительности каждого из них независимо от других;
  • возможность задания однократного или циклического режимов исполнения временных диаграмм;
  • возможность выбора режима запуска временной диаграммы: по переднему фронту, по заднему фронту или по уровню сигнала управления;
  • возможность оперативно изменять длительность временных интервалов в течение исполнения временной диаграммы;
  • возможность выбора временного диапазона, внутри которого будут формироваться временные диаграммы;
  • временная трансформация входного сигнала управления (задержка на включение и задержка на выключение);
  • прямой и обратный отсчет временных интервалов, возможность оперативного изменения направления счета;
  • светодиодная индикация состояния исполнения временной диаграммы (блокировка исполнения, ожидание запуска, исполнение) и состояния выходных реле;
  • задание параметров работы реле с помощью кнопок на лицевой панели с контролем по цифровому дисплею;
  • возможность полного задания параметров работы реле с помощью персонального компьютера и удобной программы конфигурирования;
  • защита от несанкционированного изменения параметров с помощью пароля;
  • сохранение параметров реле при отключении напряжения питания;
  • гальваническая изоляция между собой входов, выходов, интерфейса и питания прибора;
  • поддержка протоколов Modbus RTU и RNet по интерфейсу RS-485 при скорости обмена до 115,2 кбит/с;
  • формирование напряжения 24 В для питания внешних устройств с помощью встроенного источника.

Основные технические характеристики реле времени ЭРКОН-215 приведены в таблице 3.

Таблица 3. Основные технические характеристики реле времени ЭРКОН-215

Питание
Номинальное значение напряжения питания, В 220 (+10%…–15%), 50 Гц
Допустимый диапазон напряжений питания, В 85–265 (50 Гц)
Потребляемая мощность, В•А (не более) 15
Входы
Количество входов управления 2
Типы входных сигналов «Сухой контакт»;
«NPN-транзистор с открытым коллектором»;
«Логический сигнал»
Максимальный входной ток (вытекающий) для всех типов сигналов, мА (не более) 10
Характеристики входного сигнала типа «сухой контакт»
Максимально допустимое сопротивление замкнутого «сухого контакта» и подводящих проводов, Ом (не более) 100
Характеристики входного сигнала типа «открытый коллектор»
Максимальное напряжение на «открытом коллекторе» в закрытом состоянии, В (не более) 6
Максимально допустимое напряжение на «открытом коллекторе» в открытом состоянии, В (не более) 0,6
Характеристики входного сигнала типа «логический сигнал»
Уровень единицы для входного логического сигнала, В 0–2
Уровень нуля для входного логического сигнала, В 4–30
Максимальное напряжение входного логического сигнала, В (не более) 30
Характеристики таймера
Диапазоны временных уставок 0,1–999 с; 0,1–999,9 мин.; 0,1–999,9 ч
Количество временных интервалов 99
Параметры встроенных выходных устройств
Количество выходных устройств 1
Тип выходного устройства Реле, 2 группы на переключение
Максимальный ток, коммутируемый контактами реле:
– при работе с активной нагрузкой, А
– при работе с индуктивной нагрузкой, А
5
3
Максимальные значения коммутируемого напряжения:
– постоянное напряжение, В
– переменное напряжение, В
110
250 (действующее значение)
Максимальные значения коммутируемой мощности:
– для переменного тока, ВА
– для постоянного тока, ВА
1100
240
Коммутационная износостойкость, циклов:
– при токе 1 А
– при токе 5 А
3×105
1,5×105
Сопротивление замкнутых контактов, Ом (не более) 0,1
Механическая износостойкость, циклов 106
Характеристики корпуса
Габаритные размеры корпуса, мм 96×48×132
Масса прибора, кг 0,8
Условия эксплуатации
Допустимая температура воздуха, окружающего корпус прибора, °С 0…+50
Относительная влажность воздуха (при температуре 35 °С), % Не более 80
Атмосферное давление, кПа 84–106
Общие характеристики
Помехозащищенность по степени жесткости испытаний
по ГОСТ Р 51317.4.4-99,
ГОСТ 51317.4.11-99,
ГОСТ Р51317.4.2-99
Класс 3
Соответствие требованиям электробезопасности ГОСТ 12.2.007.0-75 Класс 2
Наработка на отказ, ч, не менее 30 000
Средний срок службы, лет 10
Режим эксплуатации Продолжительный или прерывисто-продолжительный
Максимальная скорость обмена данными по интерфейсу RS-485, КБод 115,2

Временные диаграммы и выполняемые функции программируются пользователем. Широкий спектр функциональных возможностей позволяет заменить одним реле времени ЭРКОН-215 практически всю номенклатуру реле времени типа ВЛ, РВО, РВЦ и РВ. Реле времени ЭРКОН-215 имеет развитую индикацию, и его также можно применять там, где оператор контролирует исполнение временной диаграммы.

Заключение

Представленные реле времени, предназначенные для работы в различных системах локальной автоматизации и как средства автоматизации, легко встраиваются в различные системы управления. Уровень цен таких реле времени, с учетом их функциональных возможностей, примерно одинаковый.

Модификация реле ЭРКОН-215-220-Р-1 обладает программно-аппаратной поддержкой интерфейса RS-485, что позволяет использовать реле для работы в сети в составе распределенных систем управления. Кроме того, интерфейс RS-485 может быть использован для конфигурирования реле с персонального компьютера с помощью сервисного программного обеспечения SetMaker, доступного на сайте [2].

Достаточно интересным представляется применение приведенных в статье реле времени в автоматизированных системах управления технологическими процессами. Примеры технических решений приведены на сайтах [12]. Применение этих реле времени позволяет упростить схемотехнику автоматизированных систем управления технологических процессов, а также сократить время на их разработку.

Литература

  1. http://www.owen.ru
  2. http://www.contravt.ru

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке