中间继电器在港口大型装卸设备中的应用及故障分析

中间继电器在港口大型装卸设备中的应用及故障分析

王翔

国能黄骅港务公司 河北 沧州 061113

摘要：随着社会的发展和科技的进步，我国港口中大型装卸设备的应用正在向远程化、自动化、智能化方向飞速发展，而伴随着技术的进步，我们对设备控制的可靠性、安全性又有了更高的要求。目前我国港口的装卸设备主要是运用PLC技术对其进行控制，而中间继电器在PLC控制中扮演着举足轻重的作用。本文主要讲述中间继电器在港口装卸设备PLC控制中的应用与常见故障分析诊断。

关键词：装卸设备；PLC；中间继电器

1. 中间继电器概述

继电器是一种电子控制元件，它分为控制回路和被控制回路，通常应用于自动控制电路中。继电器的种类很多，按用途分类一般有时间继电器、压力继电器、热继电器、速度继电器、中间继电器、液位继电器等多种类型，而本文主要是对中间继电器的应用及常见故障进行简要分析。中间继电器主要有静态中间继电器、延时中间继电器、电磁型中间继电器、电梯用中间继电器、导轨式中间继电器等几种。

1. 中间继电器原理。与接触器相似，中间继电器主要由电磁机构、线圈、触点系统等组成。当中间继电器的线圈得电之后，衔铁在电磁力矩的作用下吸向导磁体，从而压动触点弹簧，使它的常开触点闭合，常闭触点断开，线圈断电后，动铁芯在复位弹簧的作用下使各个触点复位，从而完成控制电路中信号的传递与控制。

2.中间继电器的作用。在PLC的控制中，它作为中间单元，主要是通过信号的中转，可以实现以下功能：(1)通过远程操控装置可以利用小电压实现对高压、大电流设备的控制。(2)在控制电路中存在一些信号的干扰，而接入中间继电器可以有效消除干扰。(3)增加触点数量，在设备远程控制系统中，经常使用中间继电器来增加辅助触点的数量，并通过这些触点的连接控制现场设备的运转或者将现场设备的运行状态与故障信息传回PLC，方便监控与维修。

2. 中间继电器在港口装卸设备的PLC控制中的应用

1. 实现远程以及自动化的控制。此时中间继电器的接线一般是把线圈接入PLC的I/O模块的某个输出点上，把一组常开触点接到接触器线圈所在的控制回路上。当操作员通过按钮等控制开关或者电脑操作界面的控制点下达现场电机等设备的启动指令后，PLC程序会通过运算或逻辑处理使I/O模块相对应的输出点上输出一个高电平，此点所对应的中间继电器线圈所在的控制回路闭合使其得电，常开触点闭合，而此触点回路所对应的接触器线圈就会得电，接触器吸合随之它的主回路接通，主回路中所对应的电机等设备就会得电工作，同理当操作员输入停止指令，通过一系列信号的传输就会使现场的设备停止工作。

2. 现现场设备状态的监控及故障的诊断。此时中间继电器的接线一般是把线圈与现场的检测开关、保护开关等相串接，把一组触点与I/O模块相对应的输入点相接。当现场的开关设备发生相应的动作后，与之串接的继电器线圈因为其控制回路的接通或断开而得电或失电，从而使其与I/O模块相连接的触点状态发生变化，而I/O模块所对应的点状态便会发生变化，再通过PLC程序的逻辑运算将设备状态信息传输到操控员的操作电脑上。

一般情况下，(1)现场设备的位置检测开关、一般故障的检测开关都会把常开触点与中间继电器的线圈进行串接，这样一般情况下中间继电器的线圈是不得电的，只有当检测开关触发常开触点闭合后，中间继电器的线圈就会得电，然后通过继电器触点状态的变化把设备状态信息传入PLC程序并最终呈现到操控员的操作界面上。这样接线的优点就是现场开关只要触发后一般会体现设备的真实状态，减少误报警的几率；而缺点就是相对而言可靠性没有那么高，比如当现场开关及线路损坏或者开关及感应铁在外力的作用下发生偏移会导致开关在相应的位置无法触发，这时就需要现场人员及时将其调整到正确的位置。(2)而对于现场设备的急停开关、位置检测极限开关、涉及安全的保护类开关，我们一般会把这些开关的常闭触点与中间继电器的线圈进行串接，这时中间继电器的线圈在正常情况下是处在一直得电的状态，当这些开关触发常闭触点断开后中间继电器的线圈就会断电，其对应的触点变化状态信息就会传入PLC程序并最终传到操控员的操作界面上，此时操作员可以通知现场人员进行相应的设备检查与故障处理。这类开关一般对它的可靠性要求比较高，防止设备必须停止的时候没有停止而造成设备、人员安全事故的发生。因此此类接线方式的优点就是可靠性和安全性相比较前一种而言比较高，设备相应部位紧急停止类的指令一般都会及时响应；而缺点就是会增加误动作的几率，降低港口装卸设备的作业效率。

3. 中间继电器的常见故障分析

中间继电器的常见故障包括以下几种：

1. 线圈匝间短路。这种情况一般会发生在运行时间比较长的中间继电器中，线圈匝间短路的典型特征就是电流增大，一般我们可以利用钳形电流表测量其回路的电流大小并与正常电流大小进行比较，如果电流明显增大则可判断为线圈匝间短路；或者我们也可以将中间继电器的线圈断电后，运用万用表电阻档并选择合适的量程来测量线圈两个端子之间的电阻并与正常电阻进行比较，如果电阻明显减小则可判断为线圈匝间短路。而发生线圈匝间短路的常见原因有以下几种：(1)长期处于高湿度的环境中导致线圈漆包线的绝缘被破坏。(2)长期处于高温环境下使得经密封处理的线圈散热困难，导致线圈损坏短路。(3)中间继电器运行时间过长导致绝缘老化。为此我们可以采取以下几方面措施减少此故障的发生：(1)在中间继电器所在的接线箱、控制柜中增加除湿器来控制湿度。(2)尽量将中间继电器等电气元件集中到专门的电气室中并通过空调控制室内温度。(3)选择质量可靠的中间继电器，并根据中间继电器的使用年限和使用频次等参数进行定期更换。

2. 中间继电器断不开。在设备实际运行过程中偶尔会发生中间继电器的线圈无法断开导致设备状态误动作的情况，其原因一般为以下几种情况：(1)负载端所在的线路电流过大并超过中间继电器的额定值，导致继电器出现短路故障。(2)中间继电器所处的工作温度过高导致散热困难，并最终损坏其输出集成电路的工艺。(3)中间继电器所在控制回路的电压高过继电器的额定电压。

3. 触点断线或短路。当中间继电器的线圈正确得失电但其所在的辅助触点没有相应的动作，则可能是触点发生了断线或短路。常见的原因一般有以下几种情况：(1)线头虚接造成触点不实或者长期过度发热使触点粘连甚至短路。（2）接线时用力过猛造成触点的损坏或线头残渣落入触点内部造成短路。(3)触点所在控制回路长期过载发热造成触点的粘连短路。为此我们可以采取以下措施来减少此故障的发生：(1)触点接线时，线头不宜过长并用线鼻子进行固定，在接线时选择合适的力度，螺丝拧的不宜过松或者过紧。(2)根据控制线路电压与电流的计算，选择合适参数的中间继电器，避免过载的发生。

4. 结论

在当今科技发展日新月异的时代，我国港口散杂货码头大型装卸设备在自动化、智能化发展的趋势下离不开中间继电器的运用。而本文通过中间继电器在此类大型设备中的实际应用及常见故障进行浅析，为初学者甚至设备维护人员提供了一定的参考与借鉴，并对今后大型装卸设备的智能化发展有着积极的意义。

参考文献

[1]继电器在电气工程及其自动化低压电器中的应用研究[J].杨志.当代化工研究. 2020(21)

[2]智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].谷庆道.智能建筑与智慧城市. 2019(03)

[3]常用低压电器原理及其控制技术. 王仁祥.机械工业出版社.2004