คำจำกัดความที่เชื่อถือได้ของรีเลย์คือ ‘การผสมผสานระหว่างอุปกรณ์ตรวจสอบและอุปกรณ์ตรวจจับ’ รีเลย์ทำงานโดยการเปลี่ยนแปลงของสภาวะในวงจรไฟฟ้าวงจรหนึ่ง (วงจรควบคุม) เพื่อส่งผลต่อการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าเดียวกันหรืออีกวงจรหนึ่ง (โหลด)

ดูอีบุ๊กสุดพิเศษของเรา: คู่มือรีเลย์ฉบับสมบูรณ์!

 

รีเลย์คั่นกลางคืออะไร

รีเลย์คั่นกลางเป็นเพียงรีเลย์ช่วย ซึ่งใช้เป็นหลักในวงจรควบคุมและวงจรวัดคุม เพื่อเชื่อมต่อ แยก หรือแบ่งวงจรหรืออุปกรณ์สองชนิดที่แตกต่างกัน ส่วนประกอบของรีเลย์ประกอบด้วยขดลวดที่ได้รับพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟ DC เพื่อสั่งงานหน้าสัมผัสรีเลย์ (แบบปกติเปิดหรือปกติปิด) ให้ทริกเกอร์วงจรอื่น

สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่ารีเลย์คั่นกลางแตกต่างจากรีเลย์ป้องกันและรีเลย์ควบคุม โดยแต่ละชนิดมีหน้าที่และบทบาทแตกต่างกันในระบบจ่ายไฟและระบบควบคุม หน้าที่หลักของรีเลย์ป้องกันคือป้องกันไม่ให้บริการหยุดชะงักหรือป้องกันความเสียหายต่ออุปกรณ์ ส่วนรีเลย์ควบคุมทำหน้าที่จัดการลอจิก ซึ่งในระบบควบคุมสมัยใหม่มักถูกแทนที่ด้วย PLC

 

รูปที่ 1 มุมมองด้านหน้าและด้านข้างของรีเลย์ ABB RXMM 1 พร้อมขดลวด 2 ชุด แต่ละชุดมีหน้าสัมผัส NO 3 จุด แรงดันพิกัด 48-55 VDC สำหรับการใช้งานที่ต้องการหน้าสัมผัสจำนวนน้อย

 

รีเลย์คั่นกลางสามารถจ่ายพลังงานด้วยแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน และหน้าสัมผัสต่าง ๆ ก็สามารถใช้กับระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันได้เช่นกัน วิศวกรจึงสามารถออกแบบวงจรและลอจิกที่ยืดหยุ่นและปลอดภัยสำหรับควบคุมและสั่งงานอุปกรณ์ไฟฟ้า พารามิเตอร์สำคัญที่สุดที่ต้องพิจารณาขณะเลือกรีเลย์คั่นกลางสำหรับวงจรเป้าหมาย ได้แก่:

• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้จ่ายพลังงานให้ขดลวดต้องตรงกับแรงดันไฟฟ้าของวงจรควบคุม: 24/50/230 VDC หรือ 115/230 VAC
• จำนวน รวมถึงพิกัดกระแสและแรงดันไฟฟ้าของหน้าสัมผัสรีเลย์คั่นกลาง ต้องไม่น้อยกว่าความต้องการของวงจรโหลด

   

รูปที่ 2 รีเลย์ ABB RXME 1 ที่มีแรงดันไฟฟ้า DC พิกัด 220-250 V พร้อมหน้าสัมผัสสำหรับงานหนัก 4 จุด: NO 2 จุด และ NC 2 จุด

 

รีเลย์เหล่านี้ใช้กับ DI และ DO อย่างไร

ในโรงไฟฟ้า ระบบเก็บรวบรวมข้อมูลประกอบด้วยข้อมูล 3 ประเภท ได้แก่ ข้อมูลแอนะล็อก ข้อมูลดิสครีต และข้อมูลพัลส์ โดยทั่วไปในระบบ SCADA/DCS สัญญาณภาคสนามจะสิ้นสุดที่แผงมาร์แชชิง เพื่อควบคุมและตรวจสอบอุปกรณ์ของโรงไฟฟ้า รวมถึงรายงานสถานะต่าง ๆ เช่น ลิมิตสวิตช์เปิด/ปิด เริ่ม/หยุด สัญญาณป้อนกลับ ปั๊ม อุปกรณ์ตัดตอน เบรกเกอร์ หรือตำแหน่งของตัวเปลี่ยนเทป

สัญญาณแสดงสถานะจะเชื่อมต่อกับบอร์ดอินพุตดิจิทัลในเทอร์มินัล (RTU) โดยจะรายงานสถานะใหม่ของสัญญาณแสดงสถานะเมื่อเป็นไปตามเงื่อนไขข้อใดข้อหนึ่งต่อไปนี้:

1. สัญญาณแสดงสถานะมีการเปลี่ยนแปลง เช่น เบรกเกอร์เปลี่ยนจากเปิดเป็นปิด
2. สัญญาณแสดงสถานะถูกเปิดใช้งาน
3. การเริ่มต้นแบบเย็นหรือการเริ่มต้นแบบอุ่นของ RTU/PLC/คอนโทรลเลอร์

 

ข้อมูลอีกประเภทหนึ่งจากศูนย์ควบคุมไปยังเทอร์มินัลคือคำสั่ง เอาต์พุตคำสั่งของเทอร์มินัลมีไว้เพื่อควบคุมอุปกรณ์ในโรงงานท้องถิ่นหรืออุปกรณ์ควบคุมระยะไกลโดยตรง หรือผ่านรีเลย์คั่นกลาง

ในกรณีของแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ในแผงมาร์แชชิงสัญญาณ เราจะเห็นว่าการแยกทำงานระหว่างระดับแรงดันไฟฟ้าสองระดับได้อย่างไร สมมติว่าเราต้องการสั่งงานอุปกรณ์ที่ต้องใช้ไฟ 120 AC แต่ PLC สามารถจ่ายเอาต์พุตได้เพียง 24 VDC ในกรณีนี้ ขดลวดของรีเลย์คั่นกลางจะได้รับพลังงานด้วย 24 VDC ส่งผลให้หน้าสัมผัสรีเลย์ทำงาน (ปิด) เพื่อส่งไฟ 120 VAC ไปสั่งงานอุปกรณ์ กล่าวอย่างง่าย ๆ คือ เราใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำเพื่อควบคุมอุปกรณ์แรงดันสูง

ในสถานการณ์นี้ รีเลย์คั่นกลางยังช่วยป้องกัน PLC ราคาแพงจากแรงดันไฟกระชากที่มาจากอีกฝั่งได้ในระดับหนึ่ง ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด รีเลย์อาจเสียหายเนื่องจากไฟกระชาก และในกรณีนั้นเราเพียงเปลี่ยนรีเลย์ใหม่

 

รูปที่ 3 รีเลย์คั่นกลาง Phoenix 220 VAC/DC พร้อมหน้าสัมผัส NO เดี่ยว

 

แผนผังการเดินสายไฟในรูปที่ 4 แสดงการใช้รีเลย์คั่นกลางระหว่างวงจรที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าแตกต่างกันสองวงจร เพื่อส่งสถานะของโหมดควบคุมแรงดันไฟฟ้า “อัตโนมัติ/แมนนวล” ไปยังบอร์ดอินพุตดิจิทัลของคอนโทรลเลอร์ วงจรด้านขวาทำงานที่ 230 VDC เพื่อจ่ายพลังงานให้ขดลวดรีเลย์ เมื่อขดลวดรีเลย์ได้รับพลังงาน หน้าสัมผัส NO (ปกติเปิด) จะปิด และวงจร 48 VDC จะไหลผ่านหน้าสัมผัสรีเลย์ ทำให้ช่อง DI ทางด้านซ้ายมีสถานะสูง

 

รูปที่ 4 แผนผังการเดินสายแบบฮาร์ดไวร์ โดยใช้รีเลย์คั่นกลางเพื่อรายงานโหมด “การควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบอัตโนมัติ/แมนนวล” ไปยัง SCADA

 

ข้อดีของรีเลย์คั่นกลาง

1. ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น รีเลย์คั่นกลางเชื่อมต่อระบบสองระบบที่ทำงานด้วยระดับแรงดันไฟฟ้าแตกต่างกัน ซึ่งสามารถปกป้องฝั่งระบบควบคุมเมื่ออีกฝั่งได้รับความเสียหายจากการลัดวงจร
2. เหมาะสำหรับการอินเตอร์ล็อก การป้องกัน และการแยกระบบควบคุมอุตสาหกรรมที่มีพิกัดและข้อมูลจำเพาะของหน้าสัมผัสหลากหลาย
3. เป็นอินเทอร์เฟซที่ประหยัดและปลอดภัยที่สุดระหว่างอุปกรณ์ควบคุมแรงดันต่ำกับอุปกรณ์ทำงานแรงดันสูง เช่น มอเตอร์ปั๊ม
4. ขดลวดรีเลย์คั่นกลางสามารถจ่ายพลังงานด้วยแรงดันต่ำ และหน้าสัมผัสของรีเลย์สามารถใช้กับวงจรที่ทำงานด้วยแรงดันสูงและกระแสสูง
5. ช่วยแยกวงจรออกจากกันเพื่อป้องกันแรงดันไฟกระชาก
6. รีเลย์ตัวเดียวสามารถใช้ควบคุมหลายวงจรหรือรีเลย์ตัวอื่นได้ โดยสั่งงานหน้าสัมผัส NO/NC หลายจุดที่ใช้ในวงจรต่าง ๆ

 

สรุป

บทบาทของรีเลย์คั่นกลางในวงจรควบคุมคือการเชื่อมต่อวงจรที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าแตกต่างกันสองวงจร เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถทำงานร่วมกันได้และมีการแยกวงจร ในด้านความปลอดภัย รีเลย์คั่นกลางช่วยป้องกันความเสียหายต่อส่วนประกอบที่ไวต่อความเสียหายด้วยการรองรับโหลดที่สูงขึ้น การใช้งานทั่วไปของรีเลย์คั่นกลาง ได้แก่ การอินเตอร์ล็อก การป้องกัน การรายงานสถานะ และการสั่งงานอุปกรณ์ผ่านคำสั่ง

พารามิเตอร์ที่วิศวกรใช้ในการเลือกรีเลย์ ได้แก่ พิกัดแรงดันไฟฟ้า รูปแบบหน้าสัมผัส และสภาพแวดล้อม เพื่อช่วยเลือกรีเลย์ที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานแต่ละประเภท

 

รูปภาพทั้งหมดได้รับความอนุเคราะห์จากผู้เขียน