PLC MODULE 6ES7222-1HF22-0XA8 6ES7 222-1HF22-0XA8 6ES7222-1HF22-OXA8

Siemens 6ES7222-1HF22-0XA8 | SIMATIC S7-200 CN EM 222 — 8 đầu ra rơ le, 2A mỗi tiếp điểm, chỉ dành cho CPU S7-22X, phê duyệt CE, 62×45×80mm, 0.25kg

Tổng quan

Mô-đun Siemens 6ES7222-1HF22-0XA8 là mô-đun mở rộng tám đầu ra rơ le cho dòng micro-PLC SIMATIC S7-200 CN. Nó kết nối với phía bên phải của CPU S7-22X — hoặc nối chuỗi qua một mô-đun mở rộng hiện có — bổ sung tám tiếp điểm rơ le không điện áp vào khả năng đầu ra của hệ thống.

Đối với nhiều ứng dụng điều khiển máy móc và thiết bị nhỏ được xây dựng dựa trên nền tảng S7-200 CN trong hai thập kỷ qua, mô-đun rơ le EM 222 vẫn là một bộ phận thay thế thiết yếu ngay cả khi bản thân nền tảng này đã ngừng sản xuất.

Đặc điểm xác định của mô-đun này là loại đầu ra rơ le của nó. Rơ le là một công tắc điện cơ: một cuộn dây được cấp điện bởi mạch đầu ra của PLC làm cho một bộ tiếp điểm cơ học đóng lại.

Các tiếp điểm và cuộn dây được cách ly về điện — không có đường dẫn dòng điện nào giữa chúng. Sự cách ly này làm cho đầu ra rơ le trở nên linh hoạt từ góc độ đấu dây thực địa. Tám tiếp điểm trên EM 222 có thể chuyển đổi tải hoạt động ở bất kỳ điện áp nào lên đến mức tối đa được định mức của rơ le, độc lập với điện áp cung cấp của PLC.

Một kênh có thể chuyển đổi cuộn dây công tắc tơ động cơ 230VAC; kênh tiếp theo, một van điện từ 24VDC; kênh tiếp theo, một rơ le tín hiệu khẩn cấp 48VDC — tất cả từ cùng một mô-đun mở rộng, mà không có bất kỳ tương tác điện nào giữa chúng.

Sự linh hoạt về điện áp này đi kèm với những hạn chế. Các tiếp điểm rơ le chuyển mạch trong mili giây thay vì micro giây của đầu ra transistor, khiến chúng không phù hợp cho các ứng dụng chuyển mạch tần số cao.

Và các tiếp điểm rơ le bị hao mòn trong suốt vòng đời hoạt động của chúng — hàng triệu lần chuyển mạch cơ học, nhưng ít hơn nhiều về mặt điện ở dòng định mức — làm cho EM 222 transistor trở thành lựa chọn tốt hơn cho bất kỳ đầu ra nào phải chuyển mạch thường xuyên.

Thông số kỹ thuật chính

Sự linh hoạt về điện áp của tiếp điểm rơ le — Tại sao nó vẫn quan trọng

Trong một máy chỉ sử dụng 24VDC, nơi mọi bộ truyền động, van và đèn báo hoạt động ở 24V DC, mô-đun đầu ra transistor thường là lựa chọn kỹ thuật tốt hơn — nhanh hơn, không bị hao mòn tiếp điểm, bảo vệ lỗi điện tử. Nhưng hầu hết các cài đặt công nghiệp không chỉ sử dụng 24VDC. Nhiều nhà máy vẫn vận hành các mạch điều khiển 230VAC hoặc 110VAC cũ cùng với các hệ thống 24VDC hiện đại. Các nhà máy xử lý sử dụng tín hiệu 48VDC hoặc 110VDC.

Hệ thống an toàn có thể sử dụng điện áp cung cấp chuyên dụng được cách ly với nguồn điện điều khiển thông thường.

Trong các môi trường có điện áp hỗn hợp này, sự cách ly điện giữa mạch PLC và tải được chuyển mạch của mô-đun đầu ra rơ le làm cho nó trở thành lựa chọn thực tế duy nhất để chuyển đổi trực tiếp các tải không phải 24VDC mà không cần phần cứng trung gian bổ sung.

Một mô-đun rơ le EM 222 trong một máy có hỗn hợp đầu ra 24VDC và 230VAC xử lý cả hai từ cùng một mô-đun, với mỗi tiếp điểm rơ le được chuyển mạch riêng lẻ và điện áp được cách ly hoàn toàn bởi cơ chế rơ le.

Một mô-đun đầu ra transistor sẽ yêu cầu các rơ le bên ngoài để xử lý tải AC, làm tăng chi phí, không gian tủ và các thành phần bổ sung cho thiết kế.

Không có bảo vệ ngắn mạch — Thực hành đấu dây thực địa cần thiết

Việc thiếu bảo vệ ngắn mạch trong đầu ra tiếp điểm rơ le không phải là lỗi thiết kế — nó vốn có trong cách tiếp điểm rơ le hoạt động. Tiếp điểm rơ le là một đường dẫn dẫn điện đơn giản khi đóng; nó không có cơ chế để phát hiện hoặc giới hạn dòng điện.

Một mạch ngắn trên đầu ra rơ le gây ra dòng điện không giới hạn cho đến khi một thiết bị bảo vệ bên ngoài ngắt nó.

Để lắp đặt an toàn, mỗi kênh đầu ra rơ le phải được bảo vệ bằng cầu chì hoặc bộ ngắt mạch bên ngoài được định cỡ để bảo vệ tiếp điểm rơ le (định mức 2A), dây dẫn thực địa và tải. Cầu chì thu nhỏ định mức 1–2A là tiêu chuẩn cho các mạch đầu ra rơ le 24VDC.

Đối với mạch 230VAC, các bộ ngắt mạch thu nhỏ (MCB) có định mức và đặc tính phù hợp (thường là đường cong B hoặc C, 1–2A cho tải cuộn dây nhỏ) cung cấp sự bảo vệ cần thiết. 

Thiết bị bảo vệ nên được đặt càng gần càng tốt với đầu cuối đầu ra của mô-đun mở rộng — thường là trên một dải đầu cuối có cầu chì liền kề — để giảm thiểu chiều dài của dây dẫn không được bảo vệ.

Trong thực tế, bản thân tải thường cung cấp sự bảo vệ chính: một bộ ngắt mạch bảo vệ động cơ bảo vệ mạch đến công tắc tơ khởi động động cơ; một cầu chì trên dải đầu cuối có cầu chì bảo vệ mạch van điện từ.

Điều quan trọng là một thiết bị bảo vệ có định mức phù hợp được nối tiếp với mọi mạch đầu ra rơ le.

Tuổi thọ tiếp điểm rơ le và lựa chọn ứng dụng

Các tiếp điểm rơ le có tuổi thọ dịch vụ xác định phụ thuộc vào cả số lần chuyển mạch và điều kiện tải tại mỗi sự kiện chuyển mạch. Tuổi thọ cơ học (chuyển mạch không tải hoặc tải rất nhẹ) thường nằm trong khoảng 10 triệu lần chuyển mạch.

Tuổi thọ điện ở điều kiện định mức — 2A ở 24VDC hoặc tương đương — thường là 100.000 đến 300.000 lần chuyển mạch.

Điều này có nghĩa là đầu ra rơ le phù hợp nhất cho các đầu ra chuyển mạch không thường xuyên: các chuỗi khởi động/dừng được kích hoạt bởi đầu vào của người vận hành, xác nhận cảnh báo, lệnh khởi động động cơ ca làm việc, hoặc các hoạt động van được kích hoạt theo lô.

Đối với các đầu ra quay vòng hàng trăm hoặc hàng nghìn lần mỗi ca — ví dụ: van khí nén trên dây chuyền đóng gói tốc độ cao — tuổi thọ điện của rơ le có thể hết trong vòng vài tuần. Các ứng dụng chu kỳ cao này nên sử dụng EM 222 transistor thay thế.

Loại tải cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ tiếp điểm.

Tải DC điện trở (bộ sưởi, đèn điện trở) là loại ít gây hại nhất. Tải DC cảm ứng (cuộn dây rơ le, van điện từ) tạo ra một đỉnh điện áp ngược khi tắt, gây ra hồ quang tiếp điểm — các diode tự do trên tải triệt tiêu hồ quang này và kéo dài đáng kể tuổi thọ tiếp điểm.

Tải AC (công tắc tơ động cơ, máy biến áp) tạo ra hồ quang ở cả hai lần đóng và ngắt — các mạch snubber trên tiếp điểm giảm hồ quang và kéo dài tuổi thọ dịch vụ.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Có thể kết nối bao nhiêu mô-đun rơ le EM 222 với một CPU S7-22X?

Các CPU S7-224, S7-224XP và S7-226 hỗ trợ tổng cộng tối đa 7 mô-đun mở rộng (bất kỳ sự kết hợp nào của mô-đun đầu vào kỹ thuật số, đầu ra kỹ thuật số và mô-đun tương tự).

S7-221 và S7-222 bị giới hạn ở mỗi mô-đun 2 mô-đun mở rộng. Nhiều mô-đun rơ le EM 222 có thể được kết hợp trong cùng một trạm trong giới hạn này — một S7-226 với bảy mô-đun rơ le EM 222 sẽ cung cấp 56 tiếp điểm đầu ra rơ le ngoài các đầu ra tích hợp của CPU. 

Dòng điện cung cấp mở rộng 5V bên trong của CPU cũng phải được kiểm tra với tổng dòng điện tiêu thụ bởi tất cả các mô-đun mở rộng được kết nối.

Q2: Các đầu ra rơ le EM 222 có thể chuyển đổi cả tải AC và DC trên các kênh khác nhau đồng thời không?

Có. Mỗi tiếp điểm rơ le được cách ly về điện — không có đường dẫn điện chung giữa các tiếp điểm. Kênh 1 có thể chuyển đổi cuộn dây công tắc tơ động cơ 230VAC, kênh 2 van điện từ 24VDC, kênh 3 rơ le 48VDC, tất cả đồng thời mà không có bất kỳ tương tác điện nào giữa các mạch.

Thực hành đấu dây đúng (dán nhãn, nhóm theo điện áp tải, các phần đầu cuối riêng biệt cho các lớp điện áp khác nhau) rất quan trọng để lắp đặt và bảo trì an toàn, nhưng về mặt điện, sự cách ly giữa các tiếp điểm rơ le hoàn toàn hỗ trợ hoạt động với điện áp hỗn hợp.

Q3: Sự khác biệt giữa mô-đun này và EM 222 đầu ra transistor (6ES7222-1BF22-0XA8) là gì, và nên chọn cái nào giữa chúng?

Phiên bản rơ le chuyển đổi bất kỳ điện áp nào (AC hoặc DC) lên đến mức tối đa được định mức, ở tốc độ chuyển mạch mili giây, không có bảo vệ quá dòng điện tử. Phiên bản transistor chỉ chuyển đổi 24VDC, ở tốc độ chuyển mạch micro giây, có bảo vệ ngắn mạch điện tử.

Chọn rơ le khi: tải bao gồm điện áp AC hoặc điện áp không phải 24VDC, yêu cầu cách ly điện, hoặc tần số chuyển mạch thấp.

Chọn transistor khi: tất cả tải là 24VDC, cần chuyển mạch nhanh hoặc tần số cao (xung bước, PWM, van khí nén quay nhiều lần mỗi phút), hoặc tuổi thọ tiếp điểm dài mà không cần bảo trì là quan trọng.

Q4: 6ES7222-1HF22-0XA8 (CN, chỉ CE) có tương đương về điện với 6ES7222-1HF22-0XA0 (sản xuất Châu Âu, phê duyệt đầy đủ) không?

Có, các thông số kỹ thuật điện, số lượng đầu ra, định mức tiếp điểm và khả năng tương thích bus mở rộng S7-22X là giống hệt nhau.

Sự khác biệt chỉ nằm ở chứng nhận sản phẩm: XA8 (biến thể CN) chỉ có phê duyệt CE, trong khi XA0 (biến thể Châu Âu) có thêm các chứng nhận bao gồm UL và cUL. 

Đối với các cài đặt mà chứng nhận CE đáp ứng yêu cầu pháp lý, XA8 là một sự thay thế chức năng trực tiếp cho XA0 — không cần thay đổi phần cứng, không cần thay đổi chương trình PLC, không cần cấu hình lại.

Q5: Nền tảng S7-200 CN đã ngừng sản xuất. Các mô-đun rơ le EM 222 còn hàng dự phòng có còn có thể mua được không?

Nền tảng S7-200 đã bị Siemens ngừng sản xuất, theo sau là dòng S7-200 CN.

Mặc dù Siemens không còn sản xuất hoặc phân phối tích cực các mô-đun này thông qua các kênh tiêu chuẩn, nhưng số lượng hệ thống S7-200 và S7-200 CN đã được lắp đặt trên toàn thế giới là rất lớn, và có sẵn số lượng lớn các mô-đun dự phòng trên thị trường hàng tồn kho công nghiệp. 

Các nhà cung cấp chuyên biệt các bộ phận tự động hóa Siemens cũ và đã ngừng sản xuất thường xuyên có sẵn mô-đun rơ le EM 222 ở cả tình trạng mới-cũ-tồn kho và đã tân trang. 

Đối với các địa điểm vận hành thiết bị S7-200 CN, việc xây dựng một kho dự phòng các mô-đun quan trọng — bao gồm cả EM 222 — là một thực hành bảo trì hợp lý.