标签: 工业控制

在当代光伏、储能、充电桩与工业控制等众多电气系统中，高压的强电电路与低压的控制电路往往需要进行信号传输以协同工作。然而，如若两者之间没有进行电气隔离，一旦发生电气连接，那么数千伏的高压电流将会在瞬间涌入低压控制端，轻则损毁控制电路及其设备，重则危及操作员工的人身安全。 因此，凡是涉及到在高压（强电）和低压（弱电）之间信号传输的电气系统及其设备，基本上都需要进行电气隔离并通过安规认证。而数字隔离芯片就是一种将输入信号进行调制转换并输出，以实现输入、输出两端电气隔离的安规器件，其既能确保信号的传输质量，又能隔绝高压电流的冲击与干扰。 相比传统光耦隔离芯片，数字隔离芯片是新一代隔离器的代表，它不仅尺寸更小、速率更快（150Mbps）、隔离电压更高（＞5kVrms）、共模瞬变抗扰度（CMTI）更高（＞200kV/μs）、功耗更低与适用温度范围更广，且还拥有着更高的可靠性和更长的使用寿命。 光耦/磁耦/容耦示意图 按实现原理，数字隔离芯片可分为磁耦隔离和容耦隔离两个方向，而华普微的数字隔离芯片是基于433MHz射频技术开发，通过电容耦合技术利用电容内部的电场变化来实现数据信号的传输，其性能更加优秀稳定。 现阶段，华普微已具备从芯片设计到封装测试的全流程自主可控能力，通过强大的射频“基因”与精密制造工艺，华普微不仅开发出了多款标准数字隔离芯片，还开发出了集成接口芯片的隔离接口芯片与集成驱动芯片的隔离驱动芯片，具有高集成度、低成本与小型化等优势，例如： 高性能的标准数字隔离芯片—— CMT812X（2通道）、CMT804X（4通道）与CMT826X（6通道）系列产品已通过UL、CSA、CQC等安规认证，电气隔离耐压高达5kVrms，信号速率高达150Mbps，典型传播延迟9ns，CMTI＞±200kV/μS，同时通过创新性的芯片设计和布局，还显著增强了器件的电磁兼容性，可满足系统级ESD、EFT、浪涌和辐射方面的合规要求，适用于通信基站、新能源汽车、工业自动化、智能电网、光伏等场景。 高性能的隔离接口芯片—— CMT810X（I2C）、CMT10XX（CAN）与CMT8308X（RS-485）系列产品已通过UL、CSA、CQC等安规认证，电气隔离耐压高达5kVrms，CMTI＞±150kV/μS，且能以低功耗提供高电磁抗扰度和低辐射，适用于工业自动化系统、隔离485/CAN总线、PLC和DCS通讯模块、智能电表和水表、安防和监控系统等场景。 高性能的隔离驱动芯片—— CMT8602X、CMT8603X系列产品已通过UL、CSA、CQC等安规认证，电气隔离耐压高达5kVrms，CMTI＞±150kV/μS，拥有4A峰值拉电流和6A峰值灌电流，可驱动＞2MHz开关频率的功率器件，适用于HEV和EV电池充电器、DC-DC和AC-DC电源中的隔离式转换器、电机驱动、DC/AC光伏逆变器LED照明、感应加热、不间断电源（UPS）等场景。 展望未来，随着通讯、数据中心、工业变频器、伺服、光储系统、智能电网、新能源车等市场的快速发展，存在强电电路和弱电电路之间信号传输的场景将愈发广泛，各类高压电气系统对安全性的要求也将越来越高，而数字隔离芯片亦将迎来更加广阔的市场增长空间。

背景 近年来，随着国家对资源、能源有效利用率的要求越来越高，对环境保护和水处理的要求也越来越严格，因此有大量的固液分离问题需要解决。 真空过滤器是是由负压形成真空过滤的固液分离机械。 用过滤介质把容器分为上、下两层，利用负压，悬浮液加入上腔，在压力作用下通过过滤介质进入下腔成为滤液，悬浮液中的固体颗粒吸附在过滤介质表面形成滤饼，滤液穿过过滤介质经中心轴内部排出，达到固液分离的目的。 目前市面上的过滤器多分为间歇操作和连续操作两种。间歇操作的真空过滤机可过滤各种浓度的悬浮液，连续操作的真空过滤机适于过滤含固体颗粒较多的稠厚悬浮液。 真空过滤器可能面临的问题 真空滤液收集罐分为上下两层，通过1、2两个呼吸阀来控制罐内真空度以达到滤液排放作用。过滤过程中过滤介质表面积存的滤渣层逐渐加厚，液体通过滤渣层的阻力随之增高，过滤速度减小。当滤室充满滤渣或过滤速度太小时，停止过滤，清除滤渣，使过滤介质再生，以完成一次过滤循环。液体通过滤渣层和过滤介质必须克服阻力，因此在过滤介质的两侧必须有压力差，这是实现过滤的推动力。增大压力差可以加速过滤，但受压后变形的颗粒在大压力差时易堵塞过滤介质孔隙，过滤反而减慢。 工业中，真空过滤器在使用一段时间后会发生堵塞，导致滤液无法正常排出。 真空系统以抽吸和压力模式交替运行的方式来清洁过滤器，这就需要在不改变控制过程程序的情况下，来改变时间间隔。 若呼吸阀不能正常工作，将会使真空系统遭到破坏，造成过滤机故障或真空泵过载停机。 宏集时间继电器解决方案 为了使真空泵系统稳定、高效工作，保证真空过滤系统的固液分离效率，可以采用宏集HJ-E1ZI10 12-240V AC/DC时间继电器。通过时间继电器来准确控制呼吸阀，使罐内真空度保持恒定，从而确保过滤机的有效工作。通过使用宏集HJ-E1ZI10 12-240V AC/DC时间继电器，可以避免呼吸阀异常工作使真空系统遭到破坏，造成过滤机跑水或真空泵过载停机。 功能说明：非对称闪烁器暂停优先（Asymmetric flasher pause first- lp） 当施加电源电压U时，设定的时间间隔t1开始（绿色LED U/t慢闪）。时间间隔t1结束后，输出继电器R切换到导通位置（黄色LED亮起），设定的时间间隔t2开始（绿色LED U/t快闪）。时间间隔t2结束后，输出继电器切换到关断位置（黄色LED不亮）。 输出继电器以t1:t2的比例触发，直到电源电压中断。 功能说明：非对称闪烁器脉冲优先（Asymmetric flasher pause first- li） 当施加电源电压U时，输出继电器R切换到导通位置（黄色LED亮起），设定的时间间隔t1开始(绿色LED U/t慢闪)。时间间隔t1结束后，输出继电器切换到关断位置（黄色LED不亮），设定的时间间隔t2开始（绿色LED U/t快闪）。时间间隔t2结束后，输出继电器切换到导通位置(黄色LED亮起）。 输出继电器以t1:t2的比例触发，直到电源电压中断。 宏集HJ-E1ZI10 关键特性 1. 支持多达7个时间范围，满足1s到100h内时间调节设置； 2. 宽范围的控制电压为24-240V，而不是单电压； 3. 两个LED灯用于持续的状态监测； 4. 自熄灭塑料材质，防护等级IP40； 5. 可根据EN60715标准安装在DIN导轨TS 35上，简单快捷 宏集携手奥地利合作伙伴TELE为国内客户推出多尺寸、多安装方式、多功能、且可实现精确可靠控制的轻量高效继电器系列产品。其中，时间继电器支持超过29种的时间继电器功能，如E/A/R/S/ER/Ec/Es/ET/Wu/EWu/nWu/Ws/EWs/Wa/nWa/nWu/ nWuWa/ WsWa/ Bi/ Bp/ Wt /Wtf/ Wto/ Ii/ Ip/ TW/ P/P(R)/LA等，支持多种时间范围可调，并具有多种尺寸与安装方式、电源电压输入广、2个时间段可设置等特点，虽然尺寸很小，但却为用户提供了应用的无数可能，使系统和机器操作更加高效，从而节省生产成本，如在照明或风扇控制中启动电机。

概述 随着工业4.0的深入推进，制造业对自动化和智能化的需求日益增长。传统生产线面临空间不足、效率低下、灵活性差等问题，尤其在现有工厂改造项目中，如何在有限空间内实现高效自动化成为一大挑战。 此次项目的客户需要在现有工厂基础上进行改造，空间有限。为此，客户选择了SCARA型线性轴机器人作为执行设备。然而，SCARA机器人的高效运行离不开强大的控制系统支持。宏集凭借其先进的智能控制系统，为客户提供了高效、灵活的自动化解决方案，确保SCARA机器人在有限空间内发挥最大效能。 一、客户需求 在此次改造项目中，客户的需求主要集中在以下几个方面： 1.节省空间 由于项目是在现有工厂基础上进行的，空间有限，客户需要一种更加紧凑的自动化解决方案，能够最大限度地节省空间。 2.高效处理能力 虽然空间受限，但生产效率仍然是核心要求。客户需要机器人能够高效地完成物料搬运和装载任务，特别是在高速运行时保持精度和稳定性。 3.快速部署与调试 由于是工厂改造项目，客户希望尽量缩短调试周期，以确保生产线能够快速投入使用。 4.数据连接与远程管理 随着工业互联网的发展，客户希望系统具备云连接功能，能够实现远程管理和实时监控，以便进行数据分析和生产优化。 5.系统集成能力 新系统需要能够与现有的设备和自动化系统兼容，确保无缝集成，减少集成时间和成本。 二、宏集智能控制系统方案 为满足客户需求，宏集设计了智能SCARA装载控制系统，集成了SCARA型线性轴机器人、硬件控制器和云平台，提供紧凑、高效、灵活的自动化解决方案。具体的解决方案如下： 1.SCARA型线性轴机器人 SCARA型线性轴机器人采用直线运动设计，结构紧凑，灵活性高，特别适合空间受限的环境。它能在极小空间内执行高精度、高速度任务，确保在有限空间内不牺牲处理能力和灵活性。 2.硬件控制器 为确保系统的高效运行，我们选择了宏集的高性能硬件控制器，包括： 宏集DC-Prime 15寸显示控制器 该控制器是一款PLC+HMI一体机，具有高分辨率触摸屏，提供实时操作监控和控制。其强大的数据处理能力确保机器人能够精确执行指令，并实时反馈系统状态。多种接口配置使得该控制器能够支持与生产线其他设备的无缝连接，增强了系统的扩展性和灵活性。 宏集MC-I/O模块 提供与生产线其他设备的高效连接，确保数据的快速传输和处理。 上述宏集硬件方案支持运动控制、远程管理和数据采集，客户可随时随地监控生产线运行状态，确保数据准确性和实时性。 3. CODESYS软件平台 CODESYS作为核心控制软件平台，支持灵活编程和定制化控制逻辑。通过SoftMotion Robotics插件，实现与机器人系统的无缝集成，提供精确运动控制，提升机器人在高速、动态环境下的性能。 4.快速部署与集成 本系统的硬件和软件设计高度集成，能够确保系统在短时间内完成安装与调试。借助CODESYS运动控制功能库和宏集高性能硬件控制器，客户能够在改造过程中快速实现系统集成，减少了生产线停机时间，确保生产线快速恢复运行。 三、方案成效 由宏集打造的智能SCARA装载控制系统提供以下优势： ✔ 定制化处理能力 ：支持8至300公斤的重量范围，适应不同工况需求。 ✔ 多种夹具选项 ：适应各种作业场景，实现高效灵活的物料处理。 ✔ 高效运行 ：最大速度可达90米/分钟，确保生产线高效运作和短周期处理。 ✔ 直观操作界面 ：通过触摸屏进行简洁直观的操作，提升操作便捷性和生产效率。 该系统通过高效空间利用、快速部署和精准控制，帮助客户在改造过程中提升生产线效率和灵活性，解决空间有限、效率低下、系统集成难等问题，助力企业实现智能化升级。

施密特触发器光耦在工业控制领域发挥着举足轻重的作用，主要应用于信号隔离、噪声抑制、状态检测与控制保护等方面。以下是施密特触发器光耦在工业控制中的一些具体应用与创新实践： 噪声抑制 工业环境中电磁干扰较为严重，施密特触发器光耦凭借光电隔离的特性，能够有效抑制电磁噪声，保证信号的准确传输。光耦通过隔离电磁干扰，提高系统的抗干扰能力，并利用施密特触发器的双稳态特性对输入信号进行整形处理，消除信号抖动，提高信号质量。 ▲光耦在交流调速电机上的应用 状态检测与控制 在状态检测和控制方面，施密特触发器光耦提供了可靠的信号触发和转换功能。在高速信号处理和边沿检测应用中，光耦通过施密特触发器电路提供准确的信号转换和触发。此外，光耦还用于工业设备的状态指示和报警系统，通过光电隔离传输设备状态信号，实现远程监控和报警。 ▲晶台智能制造基地 信号隔离 施密特触发器光耦通过将不同电位的控制信号隔离开来，有效防止电气干扰对系统性能和安全的影响。在PLC（可编程逻辑控制器）系统中，光耦将传感器信号与控制信号隔离，确保信号传输的稳定性。此外，在高电压或高功率环境中，光耦能够保护低电压控制电路免受干扰和损坏。 控制保护 在工业控制系统中，施密特触发器光耦起到了重要的保护作用。它不仅能够检测和响应过电压情况，保护控制电路和负载设备，还能通过光耦隔离控制信号和功率信号，防止高电流对控制电路的影响。这种控制保护能力有助于提升系统的稳定性和可靠性。 可见，施密特触发器光耦在工业控制领域具有广泛的应用和创新实践。其高隔离电压、快速响应和抗干扰能力使其成为工业自动化和控制系统中不可或缺的关键元件。随着工业自动化的不断发展，施密特触发器光耦将继续发挥重要作用，推动工业控制技术的进步和创新。

案例概况 客户： 博鲁班特（BROADBENT） 应用产品 ：宏集物联网工控屏 应用场景： 离心机设备监控系统 一、 前言 在现代工业生产中，离心机作为关键的分离设备，在生产过程中扮演着至关重要的角色。随着信息技术的不断发展，以及离心机智能化水平的提高，企业开始将物联网工控屏与离心机设备结合起来组成监控系统，提高设备运行效率，保证产品质量稳定。 二、 合作背景 博鲁班特（BROADBENT） 是一家专业从事离心机设备制造和服务的企业，拥有150多年的离心机制造和服务经验，为全世界不同客户提供10000台离心机，备受客户好评。为了提升离心机设备的监控能力，并对比不同厂家工控屏的性能、功能库以及品质， 最终博鲁班特选择宏集物联网工控屏 集成到他们的离心机设备，构成离心机设备的监控系统。 图1 博鲁班特离心机 三、 实际应用 1.支持EtherCAT工业现场总线 博鲁班特将宏集物联网工控屏集成到离心机设备中，通过工控屏内部集成的 EtherCAT总线 控制Festo智能总线阀岛，实现阀门控制和开关反馈信号接收，从而完成进料、冲洗和切料等生产过程。同时，工控屏还连接变频器设备，调节电机转速，从而控制离心机的整体转速。 图2 现场离心机设备实物图 2.强大的可视化功能 此外，宏集物联网工控屏的 可视化功能 可以展示和设定离心机的转速、功率、开关状态等关键数据，查看警报状态，并监控输送机和筛篮内部的摄像头画面，确保操作员能够及时查看设备状态、发现设备异常，从而提高设备运行效率和产品质量。 图3 现场物联网工控屏实物图 图4 现场物联网工控屏可视化界面 案例总结 基于 宏集物联网工控屏 的工业现场总线支持和强大的可视化功能，博鲁班特为离心机设备构建了一个强大的监控系统。该系统能够 有效监控设备运行状态、控制运行参数 ，极大地提高现场操作人员的工作效率，并确保产品质量的稳定。