Wejścia logiczne w sterownikach

2013-11-05
Wejścia logiczne w regulatorach,
sterownikach przemysłowych
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
1
Sygnały wejściowe/wyjściowe w sterowniku PLC
Izolacja galwaniczna
obwodów sterownika
Wejścia logiczne
(dwustanowe)
Wejścia
analogowe
(napięciowe,
prądowe)
Zasilanie sterownika
Elementy sygnalizacyjne
System
mikroprocesorowy:
•pamięć ROM- Flash
•pamięć RAM – SRAM
•pamięć RAM – EEPROM
•układy wejścia/wyjścia
•interfejs szeregowy
Wyjścia logiczne
(dwustanowe)
Wyjścia
analogowe
(napięciowe,
prądowe)
Wyjścia
komunikacyjne
Wejścia
komunikacyjne
Elementy stykowe
Schemat blokowy sterownika PLC
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK-PK
2
1
2013-11-05
Podstawowe parametry wejścia logicznego
•
•
•
•
•
•
•
•
•
rodzaj napięcia zasilania obwodu wejściowego, DC, AC, DC+AC
izolacja galwaniczna z głównym układem sterującym,
charakterystyka napięciowa wejścia, (zakres stanu „1” i „0”),
typ logiki: logika dodatnia i logika ujemna,
maksymalny prąd wejściowy,
opóźnienie zadziałania, maksymalna częstotliwość przełączania,
odporność na przepięcia, błędne podłączenie, oporność izolacji,
odporność na zakłócenia,
dodatkowe funkcje, (wejścia mieszane, np. wejście logiczne i wejście
analogowe),
• sygnalizacja stanu logicznego (dioda LED): po stronie wejściowej lub
wyjściowej obwodu wejściowego
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
3
Wejście logiczne pojedyncze,
czujnik z własnym zasilaniem
Rwe
czujnik
Iwe
Układ
sterowania
czujnika
Uwy
Układ
sterowania
Uwe
LED
LED
LED
Sygnalizacja
stanu logicznego
Sygnalizacja
stanu logicznego
uziemienie, punkt wspólny
Izolacja
galwaniczna
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
4
2
2013-11-05
Wejście logiczne pojedyncze,
zasilanie zewnętrzne
Rwe
Sterownik,
czujnik
Układ
sterowania
Iwe
Uk
Układ
sterowania
Uwe
styk
LED
Źródło
zasilania
Sygnalizacja
stanu logicznego
uziemienie
Izolacja
galwaniczna
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
5
Wejście logiczne pojedyncze, wyjście z czujnika
typu PNP
Źródło zasilania
czujnika
+
Rwe
Układ
czujnika,
sterowanie
Uk
Iwe
klucz
Układ
wejściowy
Uwe
Iwy
LED
Punkt
wspólny
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
Sygnalizacja
stanu logicznego
Izolacja
galwaniczna
6
3
2013-11-05
Wejście logiczne pojedyncze, wyjście z czujnika
typu NPN
Źródło zasilania
czujnika
+
Rwe
Iwy
Układ
czujnika,
sterowanie
Iwe
Układ
wejściowy
Uwe
Uk
klucz
LED
Punkt
wspólny
Sygnalizacja
stanu logicznego
Izolacja
galwaniczna
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
7
Podział wejść logicznych.
Podział ze względu na izolację galwaniczną
Izolacja galwaniczna pomiędzy wejściem a głównym układem
sterującym, (mikrokontrolerem), izolacja galwaniczna pomiędzy
wejściami i wyjściami sterownika
• Wejścia logiczne z izolacją galwaniczną (24Vdc, 110/230Vac) –
izolacja wykonana na transoptorze lub izolatorach
magnetycznych
• Wejścia logiczne z bez izolacji galwanicznej (+5V TTL, 24Vdc) –
szybkie wejścia
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
8
4
2013-11-05
Podział wejść logicznych.
Podział ze względu na szybkość działania
• Wejścia standardowe typu 24Vdc z izolacją galwaniczną na
transoptorach, czas reakcji (opóźnienie) ok. kilka [ms], max
częstotliwość wejściowa ok. kilkaset [Hz].
• Wejścia szybkie typu 24Vdc, izolacją galwaniczną na
transoptorach, czas reakcji kilkadziesiąt [us], max
częstotliwość wejściowa ok. kilka [kHz].
• Wejścia szybkie, bez izolacji typu TTL (+5V), 24Vdc, czas
reakcji [us], max częstotliwość wejściowa ok. kilkanaście
[kHz].
• Wejścia standardowe typu 230Vac z izolacją galwaniczną na
transoptorach, czas reakcji ok. kilkadziesiąt [ms], max
częstotliwość wejściowa ok. kilkanaście [Hz].
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
9
Wejścia logiczne wielokrotne –
prąd wpływający (sink input), zasilanie
uziemione, logika dodatnia
Sterownik
Io1
X0
R01
X1
R04
Układ
wejściowy
X2
R03
+24Vdc
COM
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
10
5
2013-11-05
Wyjścia logiczne wielokrotne –
prąd wypływający, (source input) logika
ujemna
Sterownik
Io1
X0
R01
X1
R04
Układ
wejściowy
X2
R03
+24Vdc
COM
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
11
Podstawowe parametry typowych wejść
logicznych
Parametry wejścia typu 24Vdc (logika dodatnia)
• Stan „0” logiczne od -30V do +5V
• Stan „1” logiczne od +15V do +30V
Parametry wejścia typu 230Vac (zasilanie 115Vac do
230Vac/50Hz lub 60Hz)
• Stan „0” logiczne od 0Vac do 40Vac
• Stan „1” logiczne od 80Vac do 250Vac
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
12
6
2013-11-05
Pozostałe typy wejść logicznych
Wejścia logiczne typu:
• 5Vdc - standard układów cyfrowych typu TTL
• 12Vdc
• 48Vdc – napięcie spotykane w telekomunikacji
• 24Vac
• 110Vac
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
13
Przykłady - wejścia logiczne stałoprądowe (DC)
bez izolacji galwanicznej
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
14
7
2013-11-05
Przykłady - wejścia logiczne stałoprądowe z
izolacją galwaniczną na transoptorach
Wyjście typu WE
Wyjście typu WC
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
15
Przykłady - wejścia logiczne stałoprądowe z
izolacją galwaniczną na transoptorach
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
16
8
2013-11-05
Przykłady - wejścia logiczne zmiennoprądowe
(AC) z izolacją galwaniczną
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
17
Połączenie wyjścia czujnika dwustanowego z
wejściem w PLC
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
18
9
2013-11-05
Połączenie wyjścia czujnika dwustanowego z
wejściem w PLC
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
19
Przykłady - szybkie wejścia logiczne z izolacją
galwaniczną na transoptorach
10Mb/s
1Mb/s
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
20
10
2013-11-05
Obwody wyjściowe tranzystorowe czujników – 3
przewodowe i podłączenie odbiornika (wejścia PLC)
Wyjścia na tranzystorach bipolarnych NPN lub PNP, maksymalne
prądy do 1Adc, maksymalne napięcie zasilania do 30Vdc
Wyjście czujnika typu NPN
Wyjście czujnika typu PNP
Semestr zimowy 2013/2014, WIEiK PK
21
11