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産業オートメーション業界は、何千もの小さなコンポーネントが故障することなく連携して動作することに依存しています。コンベアが停止したり、PLC が入力信号を失った場合、その原因は多くの場合、コントローラ自体ではなく、リレーの接点が溶着したり、変流器が精度クラスから外れたりしていることです。 Fanhar Electronics は、30 の完全に自動化された生産ラインを備えた浙江省に本拠を置くメーカーで、これらのシステムの稼働を維持するスイッチングおよびセンシング コンポーネントを供給しています。この記事では、産業オートメーションの定義、業界が異なるレベルにどのように分割されるか、Fanhar のコンポーネントがそのエコシステムのどこに適合するかについて説明します。
産業オートメーション業界の定義とは
産業オートメーション業界は、プログラマブル ロジック コントローラー (PLC)、センサー、アクチュエーター、ソフトウェアなどの制御システムを使用して、人間の介入を最小限に抑えて機械を操作します。目標は、一貫した生産量、予測可能な品質、労働依存の削減です。ただし、すべての自動化ラインには、物理的なアクションが発生するフィールド レベルがあります。リレー、変流器、分路はそのフィールドレベルで動作して回路を完成させ、負荷電流を検出し、上位の制御層にフィードバックを提供します。
業界は次の 3 つの自動化タイプに分類できます。
- 固定自動化 自動車組立ラインなどの大量の専用プロセスに最適です。
- プログラム可能な自動化 食品加工など、レシピが変更されるバッチ生産向け。
- 柔軟な自動化 エレクトロニクス組立において一般的な、迅速な切り替えを伴う混合モデル製造向け。
3 つすべてにおいて、制御層は信頼性の高い電気機械コンポーネントに依存しています。リレーが定格 100,000 回ではなく 50,000 回の動作後に故障すると、ライン全体が停止します。
産業オートメーション業界と他の分野の違い
産業オートメーション業界は、より広範なオートメーションのサブセットです。主な違いは、デューティ サイクル、環境ストレス、安全要件です。商業用ビルオートメーションでは、1 日に数回照明を切り替える場合があります。産業用オートメーションでは、12 VDC ～ 415 VAC の電圧下で、多くの場合 60°C を超える筐体内で、モーター、ソレノイド、ヒーターを 1 時間に何百回も切り替えます。
産業環境向けのリレー選択基準
産業用制御パネルの設計者がリレーを選択する場合、次の 4 つの要素が重要になります。
- 接点切替機能 - モーターと容量性負荷の突入電流要件は、定常電流の 5 倍になる場合があります。
- コイル電圧範囲 —PLC 出力は通常、12、24、または 48 VDC を提供しますが、リレー コイルの許容差は 10 ～ 15% の電圧変動に対応する必要があります。
- 温度定格 —工業用パネルでは、標準の 70°C 部品ではなく、105°C の周囲温度に対応したリレーが必要になることがよくあります。
- 認証の認識 —ULおよびTUVの承認により、輸出向け機械のパネル受け入れが簡素化されます。
Fanhar の FH55T 8 A 産業用リレーは、これらの条件向けに設計されたコンポーネントの一例です。 UL、TUV、および CQC の承認を取得しており、制御パネルの用途として世界的に認められています。
パネル筐体は周囲の機器からの熱を閉じ込めるため、温度許容差が重要になります。定格 70°C の標準リレーは、夏の生産ピーク時に 85°C に達するキャビネット内で故障する可能性があります。産業用リレーの動作定格は 105°C であり、その仕様の範囲内にあります。
センシング側: 自動化チェーンにおける変流器とシャント
リレーはスイッチングを処理しますが、自動化ループにはモーター電流、負荷の不均衡、またはエネルギー消費に関するフィードバックも必要です。ここで、変流器 (CT) とシャントが登場します。 CT は、産業用配電監視に不可欠な電流測定用のガルバニック絶縁を提供します。シャントは、通信機器の電源などの DC 回路の高精度低抵抗測定を実現します。
工場出荷時の設定では、三相 CT セットはモーター コントロール センターへの入力ラインを監視します。巻線の過負荷により 1 つの相がドリフトすると、CT が不均衡を検出して PLC に信号を送信し、警告を発したり、過熱する前にモーターを停止したりできます。配置と精度クラスは非常に重要です。
| アプリケーション | 精度クラス | 一般的な比率 |
|---|---|---|
| モーター過負荷保護 | クラス1 | 100/5A |
| エネルギー計測 | クラス0.5 | 250/5A |
| プロセス監視 | クラス3 | 50/5A |
PLC がプロセス制御に電流フィードバックを使用する場合、間違ったクラスを選択するとリスクが生じます。たとえば、クラス 3 CT は実際の負荷が 80% であるときに 90% の負荷を示す可能性があり、これにより制御アルゴリズムが不必要にプロセスを抑制したり、意図した安全マージンを超えて動作したりすることがあります。
ファンハルさんの FHDCT004 産業用配電監視用変流器 まさにこのアプリケーションをターゲットとしています。工場内の受電または分岐配電キャビネットの監視です。
産業用配電監視用変流器 受電または分岐配電キャビネット用に設計されたこの変圧器は、高精度かつ低損失で 5A ～ 240A を測定し、ANSI/IEC 規格に適合します。シールドされたバージョンは改ざんを防止し、電力品質とシステム管理のための信頼できるデータを保証します。 製品を見る→ DC自動化回路用シャント
ロボット工学、バッテリー駆動のコンベア、および UPS システムで使用される DC オートメーション システムには、正確な電流検出が必要です。シャント抵抗は、電流を測定可能な電圧降下に変換します。シャントの許容差と温度係数によって、PLC またはコントローラーが電流をどの程度正確に読み取るかが決まります。たとえば、75 mV 出力および 0.1% 許容誤差を備えた 100 A シャントでは、予測可能な信号が得られます。しかし、シャントの温度係数が高い場合、抵抗器が加熱するにつれて測定値がドリフトし、誤ったトリップ信号が生成されたり、バッテリーの充電状態が不正確に計算されたりします。
Fanhar は、産業機器向けに、耐振動、耐老化、耐電磁干渉特性を備えた設計のシャント シリーズを提供しています。の FHS012 産業用オートメーション機器シャント はオートメーション機器向けに特別に開発されており、工場環境で一般的な振動や EMI に対する安定性を統合しています。
産業用オートメーション機器用シャント抵抗器 このシャントは、オートメーション システムのモーター制御と電源管理に安定した電流検出を提供します。高出力、低インピーダンス、耐振動性および耐EMI性により、正確な測定値を保証し、長期信頼性を実現するための熱放散の管理に役立ちます。 製品を見る→ さらに重要なのは、シャントの選択では消費電力を考慮する必要があります。抵抗が 0.75 mΩ の 100 A シャントは、全電流で 7.5 W を消費します。適切な取り付けと換気がないと、熱により抵抗値が変動し、測定の長期安定性が低下する可能性があります。
産業オートメーション システムのコンポーネントを選択する方法
信頼性の高い産業オートメーション設計では、コンポーネントのコストと故障リスクのバランスがとれます。リレーを選択するときの最初のステップは、カタログ価格を確認することではなく、最悪の場合の動作プロファイルを定義することです。リレーを認定するには、次のデータ ポイントを使用します。1 日あたりの最大スイッチング サイクル、接点が閉じた瞬間の突入電流、負荷が抵抗性、誘導性、容量性のいずれであるか、エンクロージャ内の周囲温度、および必要なコイル動作電圧範囲です。
ファンハルさんの industrial relay series provides options for various contact arrangements, including bifurcated crossbar contacts. A bifurcated contact uses two parallel contact blades, offering more reliable contact for signal-level loads. It helps when the load current is low (10 mA) and oxide film build-up could otherwise prevent conduction. Relying on a standard double-contact relay may yield intermittent operation.
PLC アナログ モジュールへの入力監視用に変流器を指定する場合は、CT の 2 次電流がモジュールの定格入力を超えないよう注意してください。ほとんどの工業用メーターは 2 A の 5 A を受け入れますが、安価な PLC は 2 A を受け入れる場合があります。1000/5 A CT を 2 A の最大入力に接続すると、過負荷時に入力が 10 A に達し、モジュールが損傷する危険な状態が生じます。
コンポーネントのリードタイムとサプライヤーの安定性
パネル製造業者が認定コンポーネントを大量に調達できない場合、産業オートメーション プロジェクトはスケジュールの遅延に見舞われることがよくあります。大規模な生産能力と厳格な品質管理を備えた安定したサプライヤーは、このリスクを軽減します。 Fanhar の 30 の完全に自動化された生産ラインと 20 か国以上での 40% の輸出シェアは、継続的な産業需要をサポートする製造能力を示しています。
同社も推奨している リレーの選択が産業用制御システムの信頼性をどのように形作るか 、パネル設計を最終決定する前に詳細な参照が必要なエンジニア向けに、コンタクト フォーム、コイル オプション、環境への配慮について説明しています。
産業オートメーション産業の実世界への応用
産業オートメーション業界は多くの業種にまたがっており、それに応じてコンポーネントの要件も変化します。
巻上機械および鉄道輸送機
エレベーターの制御パネルと鉄道交通信号システムは、高振動や頻繁な切り替えに耐えられるリレーに依存しています。鉄道輸送用途のリレーは耐震性をテストし、狭い電圧範囲で確実に動作する必要があります。 Fanhar の産業用リレー シリーズは、交通インフラの制御パネルの一般的な要件である UL 508 認定を必要とするアプリケーションをサポートしています。
工作機械と CNC
CNC マシンはリレーを使用して、冷却剤ポンプ、スピンドル ブレーキ、ワーク保持ソレノイドを切り替えます。スイッチング負荷は誘導性であり、接点アーク放電を引き起こして接点材料を侵食します。 AgSnO2接点を備えたリレーを使用すると、銀ニッケル接点と比較して耐溶接性と耐アーク侵食性が向上します。 Fanhar は、このような目的のために、AgSnO2 接点材料を使用したパワー リレーを提供しており、加工環境でのメンテナンス頻度を削減します。
包装および食品加工
包装ラインは 24 時間年中無休で洗浄サイクルを実行します。このような環境でのリレーには、湿気の侵入を防ぐために密閉されたケースが必要です。 Fanhar のフラックス防止または透明ダスト カバー オプションは、ほこりや水蒸気に対する追加のバリアを提供します。
Fanhar が産業オートメーションのサプライチェーンに適合する理由
Fanhar Electronics はコンポーネントのサプライヤーとして、オートメーション産業の現場レベルに位置しています。製品ポートフォリオは、リレーを介した電流のスイッチングと、変流器とシャントを介した電流の測定という 2 つの重要な機能をカバーしています。同社の認証 (ISO9001、ISO14001、ISO45001 に加え、UL、TUV、CQC 製品承認) により、パネル製造業者による個別の認定テストの必要性が減り、プロジェクトのスケジュールが短縮されます。
承認済みのコンポーネントを使用すると、輸出の機会も広がります。機械メーカーがヨーロッパの工場にオートメーション ラインを販売する場合、パネルは CE 要件を満たさなければなりません。 TUV 認証を取得したリレーにより、適合性評価プロセスが簡素化されます。
新しい産業オートメーション プロジェクトについては、Fanhar への直接のお問い合わせは、以下から開始できます。 産業用制御アプリケーションセクション では、リレーとセンシング コンポーネントがセクター全体にどのように適用されるかを説明します。
よくある質問
Q1: 産業オートメーションにおけるリレーの主な機能は何ですか?
リレーは、低電圧制御電子機器を高電力負荷から絶縁します。これにより、PLC またはマイクロコントローラーがモーター、ヒーター、ソレノイドを安全に切り替えることができると同時に、制御回路とフィールド回路間の論理絶縁も可能になります。
Q2: AC 電流測定にシャントの代わりに変流器を使用するのはなぜですか?
変流器は、被測定回路と測定器の間にガルバニック絶縁を提供します。これは、安全性と AC 電源システムのグランド ループの防止にとって重要です。シャントは通常、測定に直列抵抗のみが必要で絶縁が必要ない DC 回路に好まれます。
Q3: 配電アプリケーションでリレーが故障する原因は何ですか?
最も一般的な原因は、過剰な突入電流による接点の溶着です。モーターの突入電流を考慮したスイッチング容量を持つリレーを選択し、AgSnO2 などの接点材料を選択すると、リスクが軽減されます。
Q4: Fanhar はカスタマイズされたリレー構成を提供できますか?
はい。 Fanhar は、カスタム接点配置やコイル電圧などの非標準設計要件を小バッチで処理することで業界で評判を得ています。
Q5: 変流器の精度等級とは何を意味しますか?
精度クラスは、定格電流における最大許容誤差を示します。クラス 1 は 1% の誤差を意味し、クラス 0.5 は 0.5% の誤差を意味します。自動化制御ループの場合は、通常、クラス 1 以上 (小さい番号) が許容されますが、エネルギー請求の場合は、クラス 0.5 または 0.2 が使用されます。
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