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Siemens 6ES7222-1HF22-0XA8 | SIMATIC S7-200 CN EM 222 — 8 sorties relais, 2A par contact, uniquement pour CPU S7-22X, approbation CE, 62×45×80mm, 0.25kg

Vue d'ensemble

Le Siemens 6ES7222-1HF22-0XA8 est le module d'extension à huit sorties relais pour la famille de micro-automates SIMATIC S7-200 CN. Il se connecte sur le côté droit du CPU S7-22X — ou se chaîne via un module d'extension existant — ajoutant huit contacts relais potentiellement libres à la capacité de sortie du système.

Pour les nombreuses applications de contrôle de petites machines et d'équipements construites autour de la plateforme S7-200 CN au cours des deux dernières décennies, le module relais EM 222 reste une pièce de rechange essentielle, même si la plateforme elle-même est maintenant arrêtée.

La caractéristique déterminante de ce module est son type de sortie relais. Un relais est un interrupteur électromécanique : une bobine alimentée par le circuit de sortie de l'automate provoque la fermeture d'un ensemble de contacts mécaniques.

Les contacts et la bobine sont électriquement séparés — aucun chemin de courant n'existe entre eux. Cette isolation est ce qui rend la sortie relais si polyvalente du point de vue du câblage de terrain. Les huit contacts de l'EM 222 peuvent commuter des charges fonctionnant à n'importe quelle tension jusqu'à la tension maximale nominale du relais, indépendamment de la tension d'alimentation de l'automate.

Un canal peut commuter une bobine de contacteur moteur 230VAC ; le canal suivant, une électrovanne 24VDC ; le suivant, un relais de signalisation d'urgence 48VDC — le tout à partir du même module d'extension, sans aucune interaction électrique entre eux.

Cette flexibilité de tension a des limites. Les contacts relais commutent en millisecondes plutôt qu'en microsecondes comme une sortie à transistor, ce qui les rend inadaptés aux applications de commutation à haute fréquence.

Et les contacts relais s'usent au cours de leur durée de vie — des millions d'opérations mécaniquement, mais beaucoup moins électriquement à courant nominal — faisant de l'EM 222 à transistor un meilleur choix pour toute sortie qui doit commuter fréquemment.

Spécifications clés

La flexibilité de tension du contact relais — pourquoi elle est toujours importante

Dans une machine purement 24VDC où chaque actionneur, vanne et indicateur fonctionne en 24V DC, un module de sortie à transistor est généralement le meilleur choix technique — plus rapide, pas d'usure de contact, protection électronique contre les défauts. Mais la plupart des installations industrielles ne sont pas purement 24VDC. De nombreuses usines fonctionnent encore avec d'anciens circuits de commande 230VAC ou 110VAC aux côtés de systèmes modernes 24VDC. Les usines de traitement utilisent des signaux 48VDC ou 110VDC.

Les systèmes de sécurité peuvent utiliser des tensions d'alimentation dédiées isolées de l'alimentation de contrôle normale.

Dans ces environnements à tensions mixtes, l'isolation électrique du module de sortie relais entre le circuit de l'automate et la charge commutée en fait le seul choix pratique pour commuter directement des charges non 24VDC sans matériel d'interposition supplémentaire.

Un module relais EM 222 dans une machine avec un mélange de sorties 24VDC et 230VAC gère les deux à partir du même module, chaque contact relais étant commuté individuellement et les tensions complètement séparées par le mécanisme du relais.

Un module de sortie à transistor nécessiterait des relais externes pour gérer les charges AC, ajoutant des coûts, de l'espace dans le panneau et des composants supplémentaires à la conception.

Absence de protection contre les courts-circuits — Pratique de câblage de terrain nécessaire

L'absence de protection contre les courts-circuits dans les sorties à contacts relais n'est pas un défaut de conception — elle est intrinsèque au fonctionnement des contacts relais. Un contact relais est un simple chemin conducteur lorsqu'il est fermé ; il n'a aucun mécanisme pour détecter ou limiter le courant.

Un court-circuit sur une sortie relais provoque un courant illimité jusqu'à ce qu'un dispositif de protection externe l'interrompe.

Pour une installation sûre, chaque canal de sortie relais doit être protégé par un fusible externe ou un disjoncteur dimensionné pour protéger le contact relais (valeur nominale de 2A), le câblage de terrain et la charge. Les fusibles miniatures de 1 à 2A sont standard pour les circuits de sortie relais 24VDC.

Pour les circuits 230VAC, les disjoncteurs miniatures (MCB) de calibre et de caractéristique appropriés (généralement courbe B ou C, 1 à 2A pour les petites charges de bobine) fournissent la protection requise. 

Le dispositif de protection doit être situé aussi près que possible de la borne de sortie du module d'extension — généralement sur une bande de jonction à fusibles adjacente — afin de minimiser la longueur des conducteurs non protégés.

En pratique, la charge elle-même fournit souvent la protection primaire : un disjoncteur de protection moteur protège le circuit d'un contacteur de démarrage moteur ; un fusible de bande de jonction à fusibles protège un circuit d'électrovanne.

Ce qui importe, c'est qu'un dispositif de protection de calibre approprié soit en série avec chaque circuit de sortie relais.

Durée de vie des contacts relais et sélection des applications

Les contacts relais ont une durée de vie définie qui dépend à la fois du nombre d'opérations et des conditions de charge à chaque événement de commutation. La durée de vie mécanique (commutation sans charge, ou charges très légères) est généralement de l'ordre de 10 millions d'opérations.

La durée de vie électrique dans les conditions nominales — 2A à 24VDC ou équivalent — est généralement de 100 000 à 300 000 opérations.

Cela signifie que la sortie relais est mieux adaptée aux sorties qui commutent peu fréquemment : séquences de démarrage/arrêt déclenchées par une entrée opérateur, accusés de réception d'alarme, commandes de démarrage de moteur en début de poste, ou opérations de vanne déclenchées par lot.

Pour les sorties qui cyclent des centaines ou des milliers de fois par poste — vannes pneumatiques sur une ligne d'emballage à haute vitesse, par exemple — la durée de vie électrique du relais peut expirer en quelques semaines. Ces applications à cycle élevé devraient utiliser l'EM 222 à transistor à la place.

Le type de charge affecte également la durée de vie des contacts.

Les charges DC résistives (éléments chauffants, lampes résistives) sont les plus bénignes. Les charges DC inductives (bobines de relais, électrovannes) génèrent un pic de tension inverse à l'arrêt qui provoque un arc sur les contacts — les diodes de roue libre en parallèle avec la charge suppriment cet arc et prolongent considérablement la durée de vie des contacts.

Les charges AC (contacteurs moteurs, transformateurs) génèrent un arc à la fermeture comme à l'ouverture — les circuits snubber en parallèle avec les contacts réduisent l'arc et prolongent la durée de vie.

FAQ

Q1 : Combien de modules relais EM 222 peuvent être connectés à un seul CPU S7-22X ?

Les CPUs S7-224, S7-224XP et S7-226 prennent en charge jusqu'à 7 modules d'extension au total (toute combinaison de modules d'entrée numérique, de sortie numérique et analogiques).

Les S7-221 et S7-222 sont limités à 2 modules d'extension chacun. Plusieurs modules relais EM 222 peuvent être combinés dans la même station dans ces limites — un S7-226 avec sept modules relais EM 222 fournirait 56 contacts de sortie relais en plus des sorties intégrées du CPU. 

Le courant d'alimentation d'extension interne 5V du CPU doit également être vérifié par rapport au courant total consommé par tous les modules d'extension connectés.

Q2 : Les sorties relais de l'EM 222 peuvent-elles commuter simultanément des charges AC et DC sur différents canaux ?

Oui. Chaque contact relais est électriquement isolé — aucun chemin électrique commun entre les contacts. Le canal 1 peut commuter une bobine de contacteur moteur 230VAC, le canal 2 une électrovanne 24VDC, le canal 3 un relais 48VDC, le tout simultanément sans aucune interaction électrique entre les circuits.

Une bonne pratique de câblage (étiquetage, regroupement par tension de charge, sections de bornes séparées pour différentes classes de tension) est importante pour une installation et une maintenance sûres, mais électriquement, l'isolation entre les contacts relais prend entièrement en charge le fonctionnement à tension mixte.

Q3 : Quelle est la différence entre ce module et l'EM 222 à sortie transistor (6ES7222-1BF22-0XA8), et comment choisir entre les deux ?

La version relais commute n'importe quelle tension (AC ou DC) jusqu'à la valeur maximale nominale, à des vitesses de commutation de millisecondes, sans protection électronique contre les surintensités. La version transistor commute uniquement en 24VDC, à des vitesses de commutation de microsecondes, avec protection électronique contre les courts-circuits.

Choisir le relais lorsque : les charges incluent des tensions AC ou des tensions non 24VDC, une isolation électrique est requise, ou la fréquence de commutation est faible.

Choisir le transistor lorsque : toutes les charges sont en 24VDC, une commutation rapide ou à haute fréquence est nécessaire (impulsions de pas, PWM, vannes pneumatiques cyclant plusieurs fois par minute), ou une longue durée de vie des contacts sans entretien est importante.

Q4 : Le 6ES7222-1HF22-0XA8 (CN, CE uniquement) est-il électriquement équivalent au 6ES7222-1HF22-0XA0 (production européenne, approbations complètes) ?

Oui, les spécifications électriques, le nombre de sorties, les caractéristiques des contacts et la compatibilité du bus d'extension S7-22X sont identiques.

La différence réside uniquement dans la certification du produit : le XA8 (variante CN) a uniquement l'approbation CE, tandis que le XA0 (variante européenne) porte des certifications supplémentaires, y compris UL et cUL. 

Pour les installations où la certification CE répond à l'exigence réglementaire, le XA8 est un remplacement fonctionnel direct du XA0 — aucun changement matériel, aucun changement de programme d'automate, aucune reconfiguration nécessaire.

Q5 : La plateforme S7-200 CN est arrêtée. Les modules relais EM 222 de rechange sont-ils toujours disponibles ?

La plateforme S7-200 a été arrêtée par Siemens, suivie par la famille S7-200 CN.

Bien que Siemens ne produise plus ou ne distribue plus activement ces modules par les canaux standard, la base installée de systèmes S7-200 et S7-200 CN dans le monde est importante, et des stocks substantiels de modules de rechange existent sur le marché de l'occasion industrielle. 

Les fournisseurs spécialisés de pièces d'automatisation Siemens anciennes et arrêtées stockent régulièrement le module relais EM 222 en état neuf-ancien stock et remis à neuf. 

Pour les sites exploitant des équipements S7-200 CN, constituer un stock de pièces de rechange pour les modules critiques — y compris l'EM 222 — est une pratique de maintenance judicieuse.