PLCモジュール故障の3つの原因とVFD高調波がそれを破壊する仕組み

本日は、PLCモジュールの頻繁な故障の真の原因について議論しましょう。.

先日、旧知の知人から連絡があり、ここ数ヶ月で複数のPLCモジュールが焼損したものの、明確な原因が特定できず、対応に追われていると苦情を訴えられました。これは現場の電気技術者にとって実際に頻繁に頭を悩ませる問題です。30年以上の業界経験をもとに、この問題を分析し、PLCモジュールの故障を解決するための実践的なアプローチをご提案します。.

私のキャリアを通じて、直接監督下のシステムでモジュール焼損が発生したことは一度もありません。しかし同僚や研修生が管理するプロジェクトでは頻繁にこの問題が発生しています。分析を通じて、PLCモジュール故障の根本原因がしばしば見過ごされていることを発見しました。.

産業用制御キャビネット内のVFD高調波および電圧スパイクによるPLCモジュール故障を示す焼損した回路基板。.

見えない殺し屋：VFD高調波がPLCモジュール故障を引き起こす

PLCのパワーモジュールが頻繁に焼損する場合は、PLC本体だけに注目しないでください。電力系統を点検してください。.

バーンアウト事故の大半の背後にある原因は電力供給網である。現場を点検せよ：多数の 可変周波数ドライブ（VFD） DC速度制御装置が設置されていますか？これらの装置は非線形負荷の典型例です。.

このようなデバイスが電力系統に多数存在する場合、破壊的な可変周波数駆動装置（VFD）高調波を発生させる。これらの高調波は系統内で蓄積し、高次高調波電圧を形成する。この歪んだ電圧波形がPLC電源モジュールに影響を与えると、過度に高い電圧と極めて急激な周波数変動が内部部品を圧倒し、最終的にPLCモジュールの故障を引き起こす。.

それはまるで、水に作用の遅い毒を混ぜてゆっくりと人を毒殺するようなものだ——崩壊は避けられない。高調波問題を解決しなければ、PLCモジュールの故障は繰り返し現れる亡霊のように設備を悩ませ続けるだろう。.

オシロスコープが示す深刻なVFD高調波歪みは、PLCモジュール故障の主な原因である。.

ノイズをカット：PLCモジュール故障防止戦略

問題の原因が分かった以上、どう解決すべきか？断固たる措置を講じる必要がある——「遮断」か「予防」のいずれかだ。“

1. ソースブロック

最も効果的な対策は、すべての非線形負荷（可変周波数駆動装置など）の入力側に入力リアクトルを設置することです。これにより、電力系統への高調波フィードバックを強制的に抑制し、PLCモジュールの故障リスクを根本的に低減します。.

当社の一般的なオウルを参照してください VFD EV510A ユーザーマニュアル. 高品質な可変周波数駆動装置 この考慮事項を設計に組み込む。 EV510Aシリーズ ユニバーサル電流ベクトル制御を採用しており、そのマニュアルには複雑な産業環境において適切な周辺機器の選択が極めて重要であると明記されている。コンプライアントドライブを使用することで、他機器への干渉を大幅に低減できる。.

2. 端末保護

グリッド環境を変更できない場合は、PLCを保護してください。PLCの電源入力部にフィルタまたは入力リアクトルを設置します。これはPLCの防弾チョッキのような役割を果たし、グリッドからの高調波干渉を弱め抑制します。周期的な衝撃を吸収することで、PLCモジュールの故障を防止します。.

見直している間 VFD選択ガイド.pdf, また、オウルの選定ガイドでは特に機器への環境影響（環境温度・湿度）が強調されている点にも留意した。これはVFD（可変周波数ドライブ）に関する内容ではあるが、その原理は一貫している：電力品質はあらゆる産業用電子機器の生命線である。.

自動化システムにおけるVFD高調波をフィルタリングし、PLCモジュールの故障を防止するための入力リアクトルの設置。.

24V電源の誤解

ここで重大な誤解を正さねばなりません。多くの非専門家はこう思い込んでいます：「24Vは単なる24Vだ——どんな古いスイッチング電源でも十分だ」と。“

これは典型的な素人言葉であり、PLCモジュール故障のもう一つの主な原因である。.

電源の純度はシステムの安定性を直接決定する。特に VFD EV200 ユーザーマニュアル, 制御回路端子の厳密な定義が示されています。24V電源が低品質な電源装置から供給され、大きなリップルが発生している場合、あるいはこの24Vラインが高出力ソレノイドバルブにも給電している場合、逆起電力とリップルが同様にPLCモジュールを破壊します。.

PLCモジュールの故障を防ぐため、PLCには専用の高品質スイッチング電源を必ず使用し、電源回路と制御回路を厳密に分離すること。.

技術者が電源の電圧安定性を確認し、電力品質不良によるPLCモジュールの故障を防止する。.

結論

PLC電源の危険性に対処することは、単にモジュールを交換するよりもはるかに複雑である。最終的には、電力系統内の高調波干渉と戦う必要がある。.

非線形負荷用のリアクトル設置においても、仕様策定段階で本質的に堅牢な駆動装置（例：Oulu EV510A）を選定する場合においても、その最適化された内部回路設計は電力系統への汚染を効果的に最小限に抑えます。プロフェッショナルエンジニアとして、我々は電力品質に対する深い敬意を常に保たねばなりません。.

規格外の電源装置が制御システムの隠れた脅威となるのを許すな。適切なソリューションを選択することこそが、PLCモジュール故障という悪夢を永久に解消する唯一の方法である。.