Развязка кнопок с подсветкой (на 230V) для ПЛК/Logo при помощи реле: особенности использования

Число просмотров: 4 405 

Тестовый стенд для проверки работы реле с кнопками с подсветкой на 230V

Итак, мы снова возвращаемся к кнопкам для ПЛК или Logo. Если вы не читали длинный и большой пост про кнопки — начните с него, чтобы быть в курсе всех задач: каким кабелем мы прокладываем линии кнопок, как их защищаем, зачем нам вообще нужны реле развязки входов ПЛК/Logo и как сделать кнопки из обычных выключателей.

Если речь идёт о кнопках для импульсных реле — то там всё просто, потому что можно использовать любые кнопки: с подсветками или без. Если речь идёт о кнопках для ПЛК/Logo без подсветок — то тут тоже всё просто: подавай на кнопки любое напряжение и пользуйся — это ж обычный замыкающийся контакт!

А западло начинается тогда, когда мы решим использовать подсветку в кнопках, которые будут подключаться ко входам ПЛК/Logo! В чём оно состоит? А в том, что подсветка-то у нас рассчитана на 230V сети! И работает так, что когда кнопка разомкнута — ток должен течь через подсветку, чтобы она горела! Но ведь ПЛК или Logo — это вам не обычная катушка электромагнитного реле (с проволокой), а входы, которые чаще всего активируются неким напряжением (есть или нет).

Что ж получится? Через лампу подсветки кнопки будет идти ток, Logo на входе его увидит — и решит что кнопка всегда нажата. А ПЛК… ха! А у ПЛК входы чаще всего рассчитаны на напряжение питания этого самого ПЛК — на 12/24 вольта постоянного тока. А подсветка кнопок — на 230V переменного. Как быть? Всё, что ли? Прощай красивые кнопочки, светящиеся в темноте, чтобы было удобно их находить? А вот щас и разберёмся!

Конечно же, нет! Не прощайте, кнопочки! Идея лежит в том, как у нас работает подсветка. Давайте всё посмотрим по схемам, чтобы у нас было понимание.

Вот вам самая обычная схемка выключателя с подсветкой и лампы. Подсветка у меня тут схематично показана в виде резистора и светодиода. Это не совсем верно, потому что иначе светодиод быстро сдохнет от обратного напряжения, что и было у Шнайдера одно время, когда его подсветки мёрли как мухи.

Схема протекания тока в обычном выключателе с подсветкой

Когда выключатель разомкнут — то ток уже не течёт через его контакты. У него остаётся только один путь — через лампочку подсветки и нагрузку. Нагрузка обычно (!!) имеет сопротивление меньше, чем лампочка подсветки. Поэтому на нагрузке падает небольше напряжение, а на лампочке подсветки остаётся почти полное напряжение сети. Вот она себе и светится.

Неприятности у этой схемы начнутся, если лампа будет светодиодная или энергосберегающая. На входе у такой лампы стоит импульсный блок питания с диодным мостом и конденсатором. Зарядился конденсатор маааленьким током через лампу подсветки — драйвер лампы заработал и зажёг лампу. Заряд кончился — лампа погасла. И так много раз подряд, если лампа херовая и дешёвая.

Если мы вместо лампы поставим катушку импульсного реле (электромеханического), то её сопротивление будет тоже низким, и поэтому такие импульсные реле спокойно работают с кнопками с подсветкой без проблем: подсветка будет светиться всегда и гаснуть только тогда, когда кнопка будет нажата.

Ну а теперь начинаем жестить! Я нарисовал примерную (не точную) схему входа ПЛК с гальванической развязкой. На входе у ПЛК стоит делитель (чтобы принимать 230V сети напрямую), а потом оптопара: вход зажигает светодиод, который рулит фототранзистором, а тот уже активирует нужный вход на микросхеме.

Схема протекания тока через кнопку с подсветкой и вход ПЛК/Logo

Опять я показал то, как будет идти ток, когда кнопка разомкнута. Он, зараза такая, будет протекать через всю входную цепь нашего ПЛК! А что у нас там стоит? Тоже мелкий светодиод. Который, конечно же, тоже начнёт светиться вместе со светодиодом подсветки! Вуаля, блин! =) Вход активирован всегда! =) Вообще всегда: если вы нажмёте кнопку, то на вход ПЛК пойдёт полное напряжение сети, и он останется активным!

Гы гы гы! Но таких входов ни у кого нету! У Logo на входах, которые рассчитаны на 230V, вообще стоит просто ограничивающий резистор и конденсатор для фильтрации помех. Вот тут это можно увидеть (фотка из поста про Logo):

Разводка входов основного модуля Logo

А у ПЛК стоят оптопары/диоды для развязки входов, но, блин, они рассчитаны на 24V! Вот тут видать диоды и RC-цепочки (из поста про устройство ПЛК ОВЕН):

Плата входов (оптопар) модуля МВ110-16Д

Такой модуль ввода занимает 4 модуля на DIN-рейке. Но если входы у него будут на 24V — то их там будет 16 штук. А если на 230V — то всего 6 штук. И можно было бы подавать на входы ПЛК 230V сети через такие модули, но если нам надо 40 штук входов (для коттеджа, например) — это ж охренеть сколько места такие модули ввода сигналов сожрут в щите! Тут даже в TwinLine 4×12 не уложиться!

И вот наш вопрос о том, как быть со входами ПЛК и кнопками с подсветками, встал ребром, колом и всем чем только можно! Формализуем нашу задачу:

  • Надо развязать любые входы (Arduino/Logo/Rapsberry/ПЛК) так, чтобы они принимали напряжение 230V сети извне щита независимо от того напряжения, на которое они сами рассчитаны (+5, +12, +24V DC, 230V AC);
  • Надо сделать так, чтобы на эти входы можно было подключать кнопки с подсветкой (которая обычно включена в разрыв контактов кнопки) так, чтобы эта подсветка не давала ложных сработок входов;
  • Решение должно быть настолько универсальным, чтобы оно не влияло на кнопки, которые будут использованы. То есть, простым языком, чтобы кнопки не надо было перепаивать и менять их начинку.

Ну, наше решение лежит на поверхности, хе хе! Вернуться к реле! Да-да! Пускай кнопки с подсветками включают нам в щите релюшки, а релюшка своими контактами коммутирует входы контроллеров!

Тогда наша схема будет выглядеть вот так вот — точно так же, как с обычным электромеханическим импульсным реле:

Схема релейной развязки кнопки с подсветкой на 230V

Тут все три условия, которые мы себе поставили, легко выполняются: реле имеет полную гальваническую развязку между катушкой и контактами и поэтому контакты могут коммутировать +5 или +3,3 V DC для Arduino, а на катушку может приходить 230V сети. Через кнопку с подсветкой.

Более того — для самых мелких контроллеров (Arduino/Rapsberry — я против того, чтобы ставить их в щиты, но я знаю что некоторые ставят) это очень актуально тем, что все слаботочные линии не выходят за пределы щита и этих реле: к щиту приходит обычное 230V по силовому кабелю КВВГ/МКШ (а не хилой витой паре, которую обожают экономы), а слабенькие и плохо устойчивые к помехам входы контроллеров идут короткими проводами к реле.

Вот что я делаю обычно для Siemens Logo, когда меня просят сделать кнопки с подсветкой в щите:

Релюшки для того, чтобы развязать кнопки с подсветкой

На каждый вход в щите ставится релюшка серии CR-P (напоминаю пост про промежуточные и интерфейсные реле CR-P, CR-M, CR-S — он нам очень пригодится сейчас) с колодкой CR-PSS. На нижнюю часть колодки приходит 230V от кнопок с подсветкой. А верхняя часть — это входы Logo (тоже рассчитанные на 230V, но развязанные от микротоков ламп подсветки).

Именно про Logo. У него в инструкции сказано, что можно использовать конденсаторы, подключенные параллельно входам для компенсации ламп подсветки. Для себя я выбрал более надёжный вариант развязки через реле, потому что решил что про то, как запихать в щит кучку конденсаторов, ещё надо как следует подумать. Ну не печатную же плату туда городить? А с реле таких проблем не возникает.

Но это были ягодки и так, детские игрушки. Реле CR-P всем хороши, кроме размера. Одно реле с колодкой занимает один DIN-модуль. Когда у нас в щите стоит один или два Logo (такое уже есть у меня в работе), то наберётся там 30-40 входов. Ну сожрёт оно 30-40 лишних модулей. Это не так страшно.

Но вот щас считаю я огромный щит в Свердловск. Медленно, аккуратно и постепенно. И ещё у меня будет осенне-зимний проект с двумя шкафами в Химки. Вот какие там объёмы линий IO:

  • Свердловск: около 120 входов и 100 выходов (свет, шторы);
  • Химки: около 85 входов и 100 выходов (только свет);

То есть, Свердловск потребует 120 + 100 = 220 модулей в щите, а Химки 85 + 100 = 185 модулей в щите ТОЛЬКО ДЛЯ РЕЛЕ!!! Вы ОХУЕЛИ!!! Шкаф TwinLine 4×12 имеет 576 модулей! А мы от него почти половину отхапаем на реле, так? А куда запихать ПЛК, конакторы, дифавтомат и обвязку ввода сети, генератора и инвертора? Ой-ой!

И вот стал я думать про то, как же мне поступить. И вспомнил про интерфейсные реле серии CR-S, которые не особо полулярные, заказные — но имеют ширину всего в 6 миллиметров! То есть, если пересчитать наши входы в модули, получится что 120 реле займут 41 модуль, а 85 реле займут 30 модулей. Вау! Вот это — уже большая польза!

Но есть у этих реле внутри нечто странное. Описанное как «protection and indication circuit»:

Интерфейсные реле серии CR-S

А хто это? А вдруг это какой-то импульсный блок питания? А вдруг он будет вести себя при работе с подсветками так же, как плохие энергосберегайки — ложно включаться? Или вдруг ему нужен очень малый ток для работы и одна лампочка подсветки заставит это реле сработать?

Чего делать? А вот чего! ТЕСТИРОВАТЬ ВЖИВУЮ! Лежала у меня пачка лампочек подсветки от Unica и реле CR-S и CR-P с катушками на 230V. Подумал я, и прямо в тот момент, когда писал ТехЗадание на Свердловск, собрал тестовый стенд из этих реле.

Вот как он выглядит:

Подготовка к тестированию кнопок с подсветкой и реле развязки

Схема у него простая, и рисовать я её даже не думал (а потом нарисовал по просьбам из комментов).

Схема стенда для тестирования реле и ламп подсветки

Суть схемы: кнопки на стенде (красная и зелёная) подключают цепочки с лампами подсветок или последовательно с катушкой одного реле, или другого. Контакты реле включают индикаторные лампочки для того, чтобы можно было видеть: сработало ли реле, или у него просто так светодиод слегка светится.

На проводах торчат клеммы WAGO, чтобы можно было цеплять пачки лампочек с подсветками, и ещё висит кнопка, которой можно будет проверять сработку реле.

Вот фотка релюшек на стенде. Тут хорошо видно, как торчит реле CR-S и что ему место только в больших шкафах.

Реле ABB CR-S и ABB CR-P для развязки кнопок с подсветкой

Про все тесты я снял видео — тут без него никуда, и я вставлю его в конец поста чуть попозже. Пока же покажу немного фоток процесса тестирования и дам сводку.

Собираем три лампочки подсветки и тыркаем кнопку для реле CR-S. Лампочки подсветки горят, светодиод реле чуть-чуть светится, красная лампочка не светится — реле не сработало! Отлично! Значит три лампочки подсветок ложных сработок не дадут!

Тестируем три лампы с подсветкой и реле CR-S: всё работает

Теперь нажимаем кнопку. Лампочки подсветки погасли, а реле сработало и включило красную лампу (активировало вход). Отлично! Так нам и надо! Всё в порядке!

Тестируем три лампы с подсветкой и реле CR-S: всё работает (кнопка нажата)

А вот дальше я наращивал число лампочек. Подключал 6, 9 и 13 лампочек и смотрел, что будет.

Тестируем 9 ламп с подсветкой и реле CR-S: всё работает (кнопка отпущена)

Было вот чего. Сначала я чуток обрадовался, потому что оба реле не давали ложных сработок и нормально держали такое число лампочек. НО! Ведь это только начало! Если открыть документацию на любое реле, то вы увидите там аж три параметра напряжений или токов: срабатывания, работы и удержания.

Это — неспроста. Чтобы сработать, релюшке нужно довольно большое напряжение. А чтобы держаться в замкнутом состоянии (после того, как оно сработало) ему может хватить гораздо меньшего напряжения. Например, для реле CR-P и CR-M напряжение отключения (когда реле отрубится) даётся как 0,15 от номинального. То есть реле CR-P на 230V отключится при напряжении в 230*0,15 = 34,5 вольта. Во как!

А реле CR-S внутри себя вообще содержат вот такую вот схемку:

Схема колодки для реле серии CR-S и их аналогов (на 230V)

Вот и надо проверить наш стенд на напряжение удержания этих реле. То есть, подцепляем, например, 9 штук ламп подсветки, нажимаем кнопку, чтобы реле сработало — а потом смотрим: выключится ли оно корректно или нет.

Вот что у меня получилось по двум типам релюшек:

  • Реле CR-P: Выдерживает на включение и отпускание 13 ламп, но с 9 ламп начинает ощутимо гудеть (звенеть) от протекающего тока.
  • Реле CR-S: Выдерживает на включение 13 ламп, но не отпускает при 9 лампах. Нормально отпускает при 6 лампах подсветки.

Поэтому общий вывод даю такой: будем считать что для обоих реле предел мест управления (число кнопок с подсветкой) — 6 штук максимум. Даже для коттеджа это будет достаточно на данный момент и с моим опытом. Реле CR-P в принципе может выдержать больше мест управления, но тогда оно будет жужжать, что есть не совсем хорошо.

Так что реле CR-S вполне себе применимы как развязка входов в таких вот сложных случаях (когда входов ОЧЕНЬ много)! Ура!

А вот и видео, в котором можно посмотреть на мои опыты со стендом:

Если вас заинтересовала информация из этого поста и вы хотите со мной связаться (или заказать Сборку щита / Консультацию/Мастер-Класс), то пишите мне на почту info@cs-cs.net или звоните на +7-926-286-97-35 (c 10 до 20 по Москве). На SMS и почту, написанную в одну строчку, я не отвечаю. Отзываюсь на имя Электрошаман.
Невнимательных, тупых и наглых продаванов и менеджеров я буду жёстко стебать, если они не заглянут в инфу про контакты для организаций, а скорее кинутся звонить.

31 Отзывов на “Развязка кнопок с подсветкой (на 230V) для ПЛК/Logo при помощи реле: особенности использования”


  • 1 El Sueno  [Украина, Черкассы]

    Эхехех.. видно что плохо я учился в универе.
    Выкрутился чутка по своему — пара «лишних» проводников в МКШ нашлась.
    И проблему кнопок решил неотключаемой фоновой светодиодной лентой-подсветкой от отдельной линии паралельно подключенной. Дает едва ощутимый свет и можно увидеть выключатель.
    Так как берет совсем копейки, то основные затраты только на монтаже вышли.
    Но такое применил только один раз (замучался вклеивать стеклышки-рассеиватели!).

  • 2 CS  [Москва]

    Это мышление просто заточено по разному. Ты думал по слову «оно должно светиться и похер как», а я по слову «светящаяся херня обязана быть штатной без переделок» — вот и такое решение нашёл =)

    Цепани фотку, а?) Интересно, как смотрится!
    Если про подсветки чего-либо говорить, то у меня вертелась идея в коридоре в плинтуса (которые с центральной планкой-каналом) ленту запихать, чтобы ночью по датчику движения они чуть-чуть светились.

  • 3 El Sueno  [Украина, Черкассы]

    думал по слову должно и похер как

    В детстве больше с деревом работал, учился вырезать всякие ништячки, а от отца с дедом взял только опыт как сделано — «грубо, просто, но вечно».
    Дома (в деревне) до сих пор «автоматика» на «лягушках» закрытия двери от грузовиков и понижайка в подвале и гараже. Типа как у тебя с подсветкой кухни, но на брутальных советских деталях.

    Хорошо! Как буду в том районе, загляну в гости)
    Я кочую по всему городу, дольше чем на полгода-год не задерживаюсь (отсылка к соседу, нелегально снимающем хату. гг) и везде стараюсь чуток что-то улучшить — думаю что надолго остаюсь))

    По поводу плинтуса — хорошая идея, нравится как оно выглядит. Только, кмк надо какой-то антивандальный. Мало ли кому-то пнуть сапогом захочется.
    Такие пару раз встречал.

  • 4 tut-tam

    Обычно в качестве решения проблемы совместимости кнопки с подсветкой и реле используется подключение шунтирующего резистора между входами реле порядка 100 кОм, или прямо на вход ПЛК, тогда и реле не понадобится.

  • 5 CS  [Москва]

    tut-tam Погодь. Ты пишешь «между входами реле» и сразу что реле не нужно. Ты о каком реле?
    И как это твоё решение поможет, если у ПЛК на входы для их активации должна приходить GND, земля?
    Вот цепляю тебе схемку подключения входов одного из модулей ОВЕНа. Вот как сюда без реле подцепить кнопку с подсветкой на 230V, если питание у этого модуля 24V DC, а подсветки идут на 230V переменки?

  • 6 MaSeVi

    Не считаю себя тупым, но концепт стенда недопонял!))) Видео 6 раз просмотрел, статью перечитал, но принцип работы модульных индикаторов так и не допёр)))…

  • 7 CS  [Москва]

    MaSeVi Сделал схему! Воткнул в пост! =) Так что обновляй =)
    Да это просто лампочки, которые показывают — сработали ли реле в реале или не сработало, потому что по индикаторному светодиоду не понять, а слушать на слух щелчки реле — это ошибиться можно.

  • 8 MaSeVi

    СS, Хитрюга)) Спасибо!)) Полезная фича для проверки — я как-то думал давно, как бы проверить, сколько можно воткнуть кнопок с подсветкой кряду под реле, как раз именно для Уника, потому как люблю эту серию.
    Кстати, на видео хорошо было слышно, как CR-P’ишка гудит. Странно даже, вроде токи-то «копеечные»)
    Ещё раз Спасибо!)))

  • 9 CS  [Москва]

    Ну вот считай что для CR-P шесть штук будет максимум.
    Во-во! Вот мне как раз и надо было проверить для других реле, а я решил для всех реле проверить! =)

  • 10 MaSeVi

    CS, У меня, по-моему, больше 5 кнопок не было на одной линии. Всё работает до сих пор, ну а проверить всё равно хотелось))…

  • 11 CS  [Москва]

    У меня пока на чужих планах и проектах было максимум 4-5 штук! =)) А дмоа максимум 3 места =)

  • 12 MaSeVi

    CS, У меня тоже по 3 кнопки на верх и низ: у входной двери, между спальной-детской, и у кухни — оптимально, но это на мой взгляд))) Правда, низ пока не задействован((

  • 13 CS  [Москва]

    А вот если дачные дома — то там мест может быть дохрена. Например, когда гостиная совмещена с кухней, столовой, и холлом. Вот там уже может быть и шести мест впритык.

  • 14 MaSeVi

    «А вот если дачные дома — то там мест может быть дохрена»
    Вот! У меня был такой потенциальный клиент, у которого узкий и ооочень длинный коридор да на 2-х этажах, там должно было быть, боюсь соврать — по 6 или 7 кнопок. Но перед тем, как начать что-то делать — хотел проверить состоятельность решения. Но потом клиент «отвалился» из-за цены. Вот ассоциативно ты мне и напомнил «почему»!))))

  • 15 CS  [Москва]

    Вот-вот! С такими группами надо будет мозговать, что делать. Ну… чего-то шунтирующее изобретать. Может какой пяти-десятиваттный резистор хреначить =)

  • 16 Дмитрий  [Рязань]

    Так а кто мешает поставить два реле на такие группы (больше 6 кнопок)?
    А выходы реле запараллелить.

  • 17 CS  [Москва]

    Единый кабель на все эти кнопки ;)

  • 18 Дмитрий  [Рязань]

    а, да, забыл…
    Тогда только шунт. Лучше — конденсатор, чтоб не грелся в щите. И на клемах его разместить (ты подобное про диоды для импульсных реле писал).

  • 19 tut-tam

    Посмотрел схему, да, без реле не обойтись. Надо померить ток, который потребляет подсветка, и ток, который потребляет реле, тогда можно точно рассчитать необходимое сопротивление шунта при заданном числе подсветок. Но пяти-десятиваттный резистор там будет совершенно ни к чему. Конденсатор тоже в принципе можно, но менее желательно, тк на контактах кнопки он лишнее искрение создаст.

    Я вспомнил, здесь изначально у тебя написано: «На входе у ПЛК стоит делитель (чтобы принимать 230V сети напрямую…» и схема соответствующая нарисована, поэтому я и написал, что реле не нужно.

  • 20 CS  [Москва]

    tut-tam Ага, разобрались. А я пример приводил от балды совсем, какой-то абстрактный вход рисовал. Лучше уж реле и их на колодке шунтировать, чем делители изобретать.
    У нас же щит должен быть несколько универсальным изделием. Поэтому поставить требование как «Не более 6 кнопок» мы можем. А вот считать делители, ток который будет зависеть от типа (серии электроустановки) и количества кнопок — нее, не годится.

  • 21 Kaban4ik

    А я, а я… А я купил леграндовскую серию выключателей Valena Life. Лампочки нахер переделал. Одну лампочку распотрошил, посмотрел как сделана. Потом дремелем перепилил пластик, высверлил им же пару металлизированных отверстий. Перепаял резисторы и сделал лампочки на 12В. Залил лаком для ногтей. Питание вывел отдельным проводом МГТФ. Подключать самыми мелкими клемниками wago. Просто кину все лампочки на 12В чтобы горели.
    Выглядит описание страшно, на самом деле на каждую лампочку тратится не более 10 минут.
    Скоро сделаю пару щитов по 72м с автоматикой.
    Там же закрепил ухи для патч-панелей на раму AT32.
    Если интересно как выглядит — могу выложить фото и описание.

  • 22 CS  [Москва]

    Kaban4ik Так и наздоровье! Этот способ у меня в посте про кнопки был описан.
    Для себя так каждый может сделать без проблем. А у меня задачка посложнее — сделать готовый универсальный щит так, чтобы никакие джамшутиы ничего не паяли и не придумывали в нём. Поэтому такие штуки и изобретаются!

  • 23 Kaban4ik

    Так лампочки ставятся штатно. 12В все равно какая полярность, там стоит внутри диодный мост. Клемник ваго может подключить любой джамшут.
    Зато не нужна вся эта трахомудия с реле. Как известно, в щите всегда не хватает места. Я еле влез в 72 модуля в силовом щите.

  • 24 Redfox  [Екатеринбург]

    Есть у юнга кнопки с 24 вольтовой подсветкой- как раз для типа умных домов на плк. Есть до 8 кнопок в одном посту. Это для тех, кому нужно кучу кнопок, и подсветку отдельную и не заморачиваться с переделкой. Минус- ценник.

  • 25 CS  [Москва]

    Kaban4ik Понял! Прикольно!
    Redfox Ну это исключение из правил. А если я не хочу юнг (даже если у меня есть денег) — то всё, привет.

  • 26 Nmn

    CS, приветствую.
    Меня мучает вопрос по поводу того, если поставить 2 реле(мол нельзя ибо кабель один). А если выделить по 2 жилы на 2 реле. Т.е. Условно поделить всю линию на 2 группы. С 1ой по 4 кнопку используется одна жила на своё реле, с 5 по 8 другая на своё?

  • 27 CS  [Москва]

    Да на здоровье! Это ж не возбраняется — главное чтобы это нормально подсчитать, заложить в докуму по щиту и смонтировать.

  • 28 MaSeVi

    «Сделал схему! Воткнул в пост! =) Так что обновляй =)»
    Кстати, хоть схему я только смотрел и не скачивал, но хотел спросить — можно скачать в своё пользование?)…

  • 29 CS  [Москва]

    MaSeVi Вот посмотришь — и разберёшься ;)

  • 30 Oleg Mamchenko  [TVER]

    Шаман, респект и уважуха!!! За CR-Sки особое! Стало дышать легче:)

  • 31 CS  [Москва]

    Oleg Mamchenko Не за что! Только не забудь, что пока что CR-S идут по 10 штук и они очень высокие и в обычный щит не влезут. Поэтому они только для больших проектов, где их будет несколько десятков и можно будет под них отдельную глубокую рейку выделить =)

Оставить отзыв

Вы должны войти на блог, чтобы оставить комментарий.