Intrări și ieșiri PLC explicate: tipuri, cablare și cum să alegeți modulul I/O potrivit

Fiecare mașină automată funcționează pe un schimb constant de semnale între câmp și controler. Într-un sistem PLC, acel schimb este de intrări și ieșiri, de obicei scurtate la PLC I/O: un dispozitiv de câmp trimite un semnal către un modul de intrare, CPU îl citește și rulează logica, iar un modul de ieșire conduce rezultatul către un motor, supapă sau lampă. Alegeți modulul potrivit și conectați-l corect, iar mașina funcționează previzibil; alege greșit și chiar codul perfect eșuează.

Dacă specificați sau cumpărați piese de automatizare, înțelegerea I/O este rareori partea grea. Partea grea este să alegeți modulul potrivit dintre zeci de variante, apoi să găsiți piesa originală corectă pentru marca și modelul dvs. Acest ghid acoperă atât, de la elementele de bază până la cablare, selecția modulelor și aprovizionarea celor șase mărci majore.

1. Ce sunt intrările și ieșirile PLC (I/O)?

1.1 Cum funcționează bucla de intrare la CPU la ieșire

Un PLC rulează într-o buclă continuă: citește fiecare intrare, execută logica programului, apoi actualizează fiecare ieșire. Acest ciclu de scanare se repetă de multe ori pe secundă, astfel încât aparatul reacţionează aproape instantaneu. Calea nu se schimbă niciodată. Un dispozitiv de câmp, cum ar fi un senzor sau un comutator, trimite un semnal unui modul de intrare, care îl transmite procesorului; CPU decide ce să facă; și un modul de ieșire comandă un dispozitiv de câmp cum ar fi un demaror de motor, o supapă sau o lampă. Apăsați un buton de pornire, iar CPU rulează logica de pornire, apoi activează contactorul motorului.

1.2 De ce I/O este puntea dintre PLC și dispozitivele de câmp

Intrările și ieșirile sunt singura conexiune pe care o are un PLC la echipamentul pe care îl controlează. CPU nu atinge niciodată un motor direct: știe doar ceea ce îi spun intrările și acționează doar prin ieșiri, cu senzori și întrerupătoare în și cu actuatoare și acționări. Cel mai bun program este inutil dacă modulul de intrare nu își poate citi senzorul sau modulul de ieșire nu își poate comuta sarcina.

2. Tipuri de intrări PLC

Intrările PLC se împart în trei grupe: digitale, analogice și specializate. Identificarea grupului din care face parte un semnal este primul pas în alegerea modulului potrivit.

2.1 Intrări digitale / discrete

Intrările digitale, numite și intrări discrete, citesc un semnal în două-stari: PORNIT sau OPRIT, 1 sau 0. Sunt cele mai comune intrări pe orice mașină, de la butoane și întrerupătoare de limită la senzori de proximitate. Fiecare dispozitiv este cablat normal deschis (NO) sau normal închis (NC): utilizați NU atunci când o acțiune ar trebui să înceapă la detectare și NC pentru funcții de siguranță, cum ar fi opririle de urgență, unde un fir întrerupt se citește ca oprire.

Mulți senzori digitali sunt PNP sau NPN, în funcție de ce parte a sursei comută. Un senzor PNP comută sursa pozitivă, trimițând un semnal ridicat (+24V) la detectare; un senzor NPN comută la 0V, trăgând semnalul scăzut. Aceasta decide modul în care conectați senzorul, descris în secțiunea de scufundare versus aprovizionare de mai jos.

2.2 Intrări analogice

Intrările analogice citesc o valoare continuă, mai degrabă decât activată sau oprită. Ele măsoară temperatura de la un termocuplu sau RTD, presiunea sau debitul de la un transmițător sau nivelul de la un senzor. Dispozitivul convertește măsurarea într-un semnal electric standard, pe care modulul îl transformă într-un număr pentru CPU. Cele mai multe semnale urmează un set mic de intervale standard, care apar din nou pe partea de ieșire mai târziu.

Intervalul 4-20 mA este preferat deoarece o citire de 0 mA semnalează un fir întrerupt, cunoscut sub numele de zero activ.

2.3 Intrări specializate/-de mare viteză

Unele semnale se schimbă prea repede pentru ca o intrare digitală standard să poată fi captate. Intrările specializate se ocupă de următoarele: contoare de-viteză mare pentru trenuri de impulsuri rapide, intrări de codificator pentru feedback de poziție și mișcare și intrări de impulsuri pentru debitmetre sau numărare. Acestea apar în controlul mișcării, urmărirea materialelor și ambalarea-de mare viteză. Regula generală: dacă o intrare standard nu contorizează deoarece ciclul de scanare nu poate ține pasul, utilizați o intrare de-înaltă viteză.

Intrările sunt jumătate din buclă; ieșirile reflectă aceste categorii cu o decizie suplimentară.

3. Tipuri de ieșiri PLC

3.1 Ieșiri digitale

Ieșirile digitale antrenează dispozitivele care pornesc sau se opresc: PLC-ul trimite un 1 sau 0, iar modulul activează sau dezactivează sarcina, indiferent dacă este o lampă indicatoare, un releu, o supapă solenoidală sau un actuator. Dacă intrările sunt așa cum detectează PLC-ul, ieșirile sunt modul în care acționează. Întrebarea cheie este cum schimbă sarcina, deoarece există trei tehnologii de ieșire, iar cea greșită scurtează durata de viață a modulului sau nu îl va comuta.

3.2 Ieșiri releu vs tranzistor vs triac

Ieșirile digitale PLC vin în trei tehnologii de comutare, niciuna interschimbabilă; alegerea corectă depinde de sarcină.

Ieșirile releului folosesc un contact fizic. Acestea se ocupă de AC și DC într-o gamă largă de tensiuni, cea mai flexibilă opțiune, dar uzura mecanică și comutarea lentă le fac cele mai bune pentru comutarea de joasă-frecvență a sarcinilor mixte.

Ieșirile de tranzistori, construite pe tranzistori PNP sau NPN, sunt cu stare solidă: comută numai în curent continuu, dar comută rapid, fără piese în mișcare, potrivite comutării de înaltă{0}}frecvență, cum ar fi impulsul unui solenoid CC sau trimiterea de impulsuri către o unitate.

Ieșirile triac sunt, de asemenea, cu stare solidă și comută numai AC. Acestea oferă o durată lungă de viață fără uzură prin contact, fiind potrivite pentru sarcinile AC care comută des, cum ar fi o supapă solenoidală cu ciclu continuu.

Regula rapidă: pentru DC de-înaltă frecvență, alegeți un tranzistor; pentru AC frecvent, alegeți un triac; pentru mixte AC și DC la frecvență joasă, alegeți un releu.

3.3 Ieșiri analogice

Ieșirile analogice trimit un semnal continuu dispozitivelor care au nevoie de control variabil. Cazul clasic este o referință de viteză la un VFD, în care PLC-ul setează viteza motorului variind ieșirea; altele includ o supapă proporțională sau un afișaj al presiunii sau temperaturii. Acestea folosesc aceleași intervale ca și intrările analogice (4-20 mA, 0-10 V, plus sau minus 10 V), așa că se aplică tabelul de mai sus.

Cea mai frecventă greșeală reală nu este tipul greșit. Este cablarea intrărilor și ieșirilor în mod greșit, iar sursa obișnuită de confuzie este scufundarea versus sursă.

4. Sinking vs Sourcing: cablarea corectă a intrărilor și ieșirilor PLC

4.1 Ce înseamnă scufundarea și aprovizionarea

Scufundarea și sursele descriu direcția curgerii curentului în punctul I/O. Păstrați o singură referință pentru întregul subiect: urmați curentul. Un dispozitiv care generează curent oferă calea către sursa pozitivă (+24V); un dispozitiv care reduce curentul oferă calea către 0V.

Pentru o intrare PLC, terminalul comun și polaritatea sursei stabilesc direcția. O intrare de sursă are comuna pe +24V și furnizează curent către dispozitivul de câmp, astfel încât dispozitivul de câmp trebuie să-l cufunde. O intrare de scufundare are comuna pe 0V și acceptă curent de la dispozitivul de câmp. Împerecherea este ceea ce echipele obțin înapoi, așa că spuneți-o clar.

Ajutor de memorie: senzorul și intrarea trebuie să fie opuse. Un senzor de sursă (PNP) are nevoie de o intrare de diminuare; un senzor de scufundare (NPN) are nevoie de o intrare de sursă.

4.2 Cablajul de intrare de sursă / intrare de scufundare

Cablajul decurge din împerechere. Pentru o intrare de scufundare, legați comunul la 0V și conectați fiecare ieșire a senzorului PNP la terminalul său. Pentru o intrare de sursă, legați comunul la +24V și conectați fiecare ieșire a senzorului NPN la terminalul său. Ieșirile urmează aceeași logică: o ieșire de sursă furnizează curent sarcinii, o ieșire de scufundare completează circuitul la 0V.

Terminalul pentru a ajunge corect este obișnuit. Pe fiecare modul, acesta definește dacă grupul se scufundă sau se aprovizionează, așa că confirmați-l înainte de a ateriza un singur fir de câmp.

4.3 Greșeli frecvente de cablare și cum să le evitați

Majoritatea defecțiunilor de cablare I/O provin de la câțiva infractori recidivanti.

• Amestecarea PNP și NPN pe un grup de intrare.Comunul este partajat, așa că toți senzorii trebuie să se potrivească. Remediere: standardizați un tip de senzor per grup sau utilizați un modul cu elemente comune separate.
• Obișnuit pe șina greșită.O intrare care se scufundă cu comuna pe +24V nu își citește niciodată senzorii. Remediere: confirmați că comunul se potrivește cu tipul de senzor înainte de a porni.
• Partajarea 0V prin circuite zgomotoase și curate, care cuplează zgomotul în semnale. Remediere: referințele de câmp separate de sarcinile grele.
• Polaritate inversată pe dispozitivele DC.Remediere: verificați polaritatea față de marcajele terminalelor, nu din memorie.

Cu cablurile clare, următoarea întrebare este ce modul să cumpărați.

5. Cum să alegeți modulul I/O PLC potrivit

5.1 Criterii cheie de selecție

Alegerea unui modul I/O înseamnă potrivirea lui la job. Lucrați prin acestea în ordine.

• Număr de canale:puncte pe modul. Mai multe canale reduc costul pe punct, dar concentrează riscul dacă modulul eșuează.
• Gama de tensiune și semnal:trebuie să se potrivească cu dispozitivele dvs. de câmp, fie că sunt 24 VDC digital, 120 sau 230 VAC, sau o gamă analogică, cum ar fi 4-20 mA sau 0-10 V. O nepotrivire înseamnă că modulul nu poate citi sau conduce dispozitivele dumneavoastră.
• Izolare:canalele izolate blochează vârfurile de tensiune și buclele de masă. Specificați-l pentru semnale analogice și medii dure.
• Tip ieșire:pentru ieșirile digitale, alegeți releul, tranzistorul sau triac în funcție de sarcină (secțiunea 3.2).
• Viteza de raspuns:modulele standard se potrivesc majorității mașinilor; sunt necesare intrări rapide sau întrerupte pentru{0}}numărarea și mișcarea de mare viteză.
• Evaluare de mediu:confirmați evaluările de temperatură, umiditate și vibrații pentru panou.

O apelare greșită a domeniului de tensiune sau a tipului de ieșire este cel mai frecvent motiv pentru care un modul este comandat și apoi nu poate fi utilizat.

5.2 Cum se estimează numărul de puncte I/O și se planifică capacitatea de rezervă

Numără-ți punctele înainte de a comanda. Listați fiecare dispozitiv de câmp și marcați fiecare ca intrare digitală, ieșire digitală, intrare analogică sau ieșire analogică, apoi totalizați fiecare categorie. O stație transportoare mică poate avea nevoie de 6 intrări digitale, 3 ieșiri digitale și 1 intrare analogică.

Apoi adăugați capacitatea de rezervă, de obicei 10 până la 20 la sută pe categorie, rotunjită la următoarea dimensiune a modulului. Punctele de rezervă costă puțin acum și economisiți achiziția unui modul și reconectați mai târziu, așa că planificați-le înainte de a alege dimensiunile modulelor.

5.3 Modul digital vs analog: de ce aveți nevoie?

Alegerea urmează semnalului: un dispozitiv care raportează o stare (pornit sau oprit) are nevoie de un punct digital, în timp ce unul care raportează o valoare măsurată, cum ar fi temperatura sau presiunea, are nevoie de un punct analog. Majoritatea mașinilor au nevoie de ambele, amestecate într-un singur suport.

Odată ce cunoașteți tipul, numărul de canale și intervalul de tensiune, puteți lista rapid.Răsfoiți modulele PLC după marcăpentru a potrivi o piesă la specificațiile dvs. Problema mai grea este confirmarea exactă a modulului original pentru modelul dvs., apoi găsirea lui în stoc.

6. Module I/O PLC pentru mărcile majore

6.1 Identificarea modulului potrivit după numărul piesei

Fiecare producător codifică informații cheie în numărul piesei: familia de module, intrare sau ieșire, digitală sau analogică, număr de canale și tensiune sau interval de semnal. Citirea acestuia confirmă că un modul se potrivește cu specificațiile dvs. și vă ajută să găsiți un înlocuitor exact. Deoarece fiecare marcă numără diferit, potriviți numărul complet al piesei cu referința producătorului, nu cu unul parțial.Căutați în Biblioteca noastră de modeledupă numărul piesei pentru a confirma modulul și a verifica disponibilitatea.

6.2 Note de marcă: Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi, Omron, Schneider, ABB

Siemens SIMATIC I/O este printre cele mai implementate la nivel mondial: S7-1200 utilizează module de semnal, în timp ce S7-1500 și S7-300 adaugă I/O distribuite ET 200. Vedeamodule PLC Siemens.

Cu Allen-Bradley, platforma stabilește familia: ControlLogix utilizează 1756 I/O, CompactLogix utilizează 1769 și SLC 500 utilizează 1746, niciunul dintre ele nu este compatibil încrucișat. RăsfoieșteModule Allen-Bradley PLC.

Mitsubishi MELSEC rulează de la FX5U compact la seriile Q și iQ-R, unde funcțiile de intrare, ieșire și analogice se află în module dedicate. VedeaModule PLC Mitsubishi.

Omron cuprinde familiile CJ și CS și platformele mai noi NX și NJ, fiecare având propriile sale unități I/O. Vedeamodule Omron PLC.

Linia Modicon de la Schneider Electric merge de la M221 și M241 cu I/O de extindere TM3 la M340 și M580. RăsfoieșteModule PLC Schneider.

ABB le completează pe cele șase cu platforma AC500 și gama sa de I/O S500. Vedeamodule PLC ABB.

6.3 Module originale și aprovizionare pentru cumpărători globali

Cu numărul exact al piesei, aprovizionarea se reduce la două lucruri: un modul autentic și un timp de livrare operabil. Câteva verificări ajută.

• Confirmați că este original:cereți numărul piesei producătorului, codurile de lot sau de dată și fotografii clare înainte de a vă angaja.
• Verificați mai întâi stocul și timpul de livrare:un modul corect de expediere în două zile bate adesea unul mai ieftin, care durează săptămâni.
• Folosiți un furnizor cu mai multe-marci, astfel încât rafturile de-marci mixte provin dintr-un singur loc în loc de furnizori separați.

La CHENTUO furnizăm module PLC originale pentru toate cele șase mărci majore, deținem stoc și livrăm în mai mult de 30 de țări, așa că solicitările de-marcă mixtă și greu--de găsit sunt obișnuite pentru noi. Nu puteți găsi modulul dvs.?Căutați după numărul piesei în Biblioteca noastră de modele, sautrimiteți-ne numărul piesei pentru stoc și preț.

7. Cele mai bune practici de cablare și instalare

7.1 Ecranarea și reducerea zgomotului pentru semnale analogice

Semnalele analogice sunt de nivel scăzut și ușor de corupt, așa că disciplina de cablare contează mai mult decât pentru punctele digitale. Utilizați cablu ecranat pentru circuitele analogice și împămânțiți ecranul doar la un capăt, pentru a evita o buclă de masă. Dirijați cablurile analogice departe de cablurile de alimentare, în special cablurile de ieșire VFD, care sunt o sursă puternică de zgomot. Acolo unde cablajul trebuie să traverseze liniile de alimentare, treceți în unghi drept, în loc să fie paralel.

7.2 Împământare, etichetare, blocuri terminale

O bună practică a panoului menține I/O fiabil. Aduceți cablajul de câmp la blocurile de borne în loc să îl aterizați pe module, etichetați fiecare fir pentru a se potrivi cu desenele și păstrați o împământare curată cu un singur punct-.

8. Defecțiuni comune I/O PLC și depanare

8.1 Intrarea nu se citește / ieșirea nu se comută

Când o intrare nu citește sau o ieșire nu comută, lucrați de la semnal spre exterior. Verificați mai întâi LED-ul de stare a modulului: arată dacă modulul vede semnalul. Dacă LED-ul este stins când dispozitivul este activ, defecțiunea este în amonte în dispozitivul de câmp sau cablare; dacă LED-ul este aprins, dar programul nu răspunde, verificați adresarea și logica. Apoi confirmați dispozitivul de câmp, cablarea și comunul și, în final, modulul.

8.2 Deriva analogică, zgomot, rază de semnal greșită

Defecțiunile analogice diferă de cele digitale. O citire care derivă sau sare înseamnă de obicei zgomot, urmărit până la ecranare și direcționare de mai sus. O citire care este constantă, dar greșită înseamnă, de obicei, că domeniul modulului nu se potrivește dispozitivului, de exemplu un modul 0-10 V setat pentru un transmițător de 4-20 mA. Confirmați intervalul modulului și scalarea înainte de a suspecta dispozitivul.

9. Concluzie

Intrările și ieșirile PLC sunt puntea dintre controlerul dumneavoastră și mașină. Odată ce puteți deosebi digitalul de analogic, alegeți tipul de ieșire potrivit și aprovizionarea corectă a cablului și aprovizionarea corectă, restul este practic: specificați modulul pentru lucrare, numărați punctele cu capacitatea de rezervă și confirmați piesa originală exactă pentru marca dvs. Ultimul pas, obținerea modulului potrivit în stoc, este locul în care proiectele se blochează de obicei.

Dacă știți tipul și numărul de canale de care aveți nevoie,răsfoiți modulele PLC după marcă. Dacă aveți un număr de piesă,verificați-l în Biblioteca noastră de modele. Oricum,trimiteți-ne modelul și cantitatea dvs. pentru stoc și preț,și vom confirma modulul original corect.

FAQ

 

 

De unde pot cumpăra modulul I/O PLC potrivit pentru marca și modelul meu?

Identificați numărul piesei producătorului din rack, apoi procurați originalul de la un furnizor care deține marca dvs. CHENTUO stochează module I/O originale pentru toate cele șase mărci majore. Căutați la noiBiblioteca de modeledupă numărul piesei sautrimiteți numărul pentru preț.

Modulele I/O sunt interschimbabile între mărci precum Siemens și Allen-Bradley?

Nu. Fiecare marcă și platformă folosește propria familie de I/O, backplane și adresare, astfel încât un modul Siemens nu va funcționa într-un rack Allen-Bradley, iar familiile dintr-o marcă diferă adesea. Confirmați partea corectă în nostruBiblioteca de modele.

Care este diferența dintre intrările și ieșirile PLC?

Intrările aduc semnale în PLC de la senzori și comutatoare, spunând controlerului ce se întâmplă. Ieșirile trimit semnale către motoare, supape și lămpi. Intrările simt, ieșirile acționează, formând bucla pe care rulează CPU.

Ce sunt intrarea sursă și intrarea receptor într-un PLC?

Ele descriu direcția curentă. O intrare de sursă furnizează curent dispozitivului de câmp și se asociază cu senzori NPN (de scufundare), cu comunul pe +24V; o intrare de scufundare acceptă curent și se împerechează cu senzori PNP (surse), comuni pe 0V.

Care este diferența dintre o ieșire cu releu și o ieșire cu tranzistor?

O ieșire de releu folosește un contact fizic, comută AC și DC și se potrivește comutării cu frecvență joasă-, dar contactele sale se uzează. O ieșire cu tranzistor este în stare solidă, comută numai în curent continuu și se ocupă de comutarea rapidă de-frecvență înaltă cu durată lungă de viață.

Modul I/O digital vs analogic: de ce am nevoie?

Urmați semnalul. Un dispozitiv care raportează o stare (pornit sau oprit) are nevoie de un modul digital; cel care raportează o valoare măsurată, cum ar fi temperatura, presiunea, nivelul sau viteza are nevoie de un modul analog.

Consultație gratuită