Мастерство устранения неисправностей ПЛК: декодирование стоковых (sinking) vs источников (sourcing) выходов

Устранение неисправностей системы ПЛК должно начинаться с расследования полевых устройств и модулей I/O, не программы ПЛК. 70–80% неисправностей исходят от полевых устройств и связанной проводки, блоков питания и другого связанного оборудования. Неисправности программы ПЛК редки, если только кто-то не вносил изменения.

В этой статье мы объясним характеристики стоковых и источных выходов ПЛК, чтобы вы могли эффективно устранять неисправности и идентифицировать источник неисправности.

Давайте начнем с терминов Стоковые (Sinking) и Источники (Sourcing).

Стоковые и Источники

Многие из нас учили истину, что ток электронов от отрицательного к положительному — факт. Когда мы говорим о стоковых и источных, мы относимся к току от положительного к отрицательному, что является конвенциональным током.

Почему терминология конвенционального тока используется для описания стоковых и источных? Это о традиции, так как концепции и стандарты были установлены задолго до понимания электронов.

Если ток течет от Устройства #1 к Устройству #2, Устройство #1 источает (sourcing) ток, а Устройство #2 поглощает (sinking) ток.

Предположим, Устройство #1 — выходное полевое устройство, такое как катушка реле, а Устройство #2 — модуль дискретного выхода ПЛК. Если ток течет от катушки реле к модулю выхода, катушка реле — источник, а модуль выхода — сток.

Если ток течет от модуля выхода к катушке реле, то модуль — источник, а катушка реле — сток.

Типы модулей выхода

Поставщики ПЛК предлагают как твердотельные стоковые, так и источные модули выхода. Фактическое переключающее действие выполняется твердотельными компонентами, обычно биполярными или полевыми транзисторами, которые электронно включают или выключают нагрузку.

Из-за твердотельного переключения, направление потока тока имеет значение при сопоставлении модуля с типом управляемого полевого устройства.

Сухой релей — третий тип модуля выхода. Он был оригинальным стандартом для фиксированных I/O ПЛК, используя механические контакты, которые коммутируют переменный и постоянный ток независимо от полярности или направления тока.

На многих ПЛК вы можете слышать щелчок релейных контактов. Модуль сухого релейного выхода может действовать как сток или как источник. Он остается популярным сегодня в применениях со смешанными типами нагрузок или более высокими токами.

Устранение неисправностей модуля сухого релейного выхода ничем не отличается от устранения неисправностей любой другой релейной цепи. Поэтому мы сфокусируемся на устранении неисправностей твердотельных модулей.

Современные промышленные системы требуют высоких скоростей коммутации и поэтому полагаются на твердотельные модули выхода, которые работают надежнее механических реле.

Модули выхода

Стоковые и источные модули выхода проводятся по-разному. Источные модули соединят нагрузку с напряжением питания. Стоковые модули соединят нагрузку с возвратом питания или землей.

Allen-Bradley 1756-OB16D

Начнем с Allen-Bradley 1756-OB16D, который является 16-выходным источным модулем выхода. Буква «D» означает диагностический, что помещает этот модуль в категорию, превосходящую многие другие.

Как и у многих модулей выхода, у каждого выхода есть ST LED, указывающий статус команды выхода. Для помощи в устранении неисправностей, этот модуль имеет FLT LEDs, указывающие потенциальные проблемы с полевыми устройствами и связанным оборудованием.

Если ST LED 0 включен, он зеркалит команду ON логики как направлено программой ПЛК. Внутренний твердотельный ключ замыкается, обеспечивая примерно +24 вольта к нагрузке, подключенной к выходу 0 терминалу.

Allen-Bradley 1756-OB16D

В нормальных операционных условиях твердотельный ключ падает примерно на 1.2 вольта через себя, таким образом снижая напряжение нагрузки.

Напряжение остается присутствующим даже если нагрузка разомкнута или провод сломан. Вот где FLT LEDs могут помочь с устранением неисправностей. Если FLT LED 0 включен, он указывает на состояние неисправности на этом выходе, такое как разомкнутая нагрузка или сломанный провод.

Устранение неисправностей выхода ПЛК

Если ST LED 0 ВЫКЛЮЧЕН, твердотельный ключ разомкнут, удаляя путь тока к внешней цепи. Вы бы ожидали выходное напряжение нулевым.

Однако из-за внутренней диагностической электроники, вы можете видеть значительное показание напряжения на вашем высокоомном цифровом мультиметре. Не обманывайтесь этим показанием.

Многие модули выхода, такие как Allen-Bradley 1769-OB16, имеют только ST LEDs, указывающие статус командной логики как направлено программой ПЛК. Устранение неисправностей немного более сложно и обычно требует больше измерений напряжения.

Allen-Bradley 1756-OV16E

Allen-Bradley 1756-OV16E — 16-выходной стоковый модуль. Буква «E» означает электронную предохранительную защиту.

Этот модуль требует +24В питания для питания внутренней электроники, но он стокит нагрузку тока на выходе модуля.

Если ST LED 0 включен, внутренний твердотельный ключ замыкается, обеспечивая путь тока через нагрузку к земле. Освещенный LED не указывает на то, что выходная цепь работает нормально; он только показывает, что ПЛК приказал внутреннему ключу замыкаться.

Allen-Bradley 1756-OV16E

Будьте осторожны при измерении выходного напряжения. В нормальных операционных условиях, когда LED 0 выключен, выходное напряжение будет 24 вольта. Если LED 0 включен, выходное напряжение будет близко к нулю. Модуль не поставляет 24 вольта, так как оно исходит от нагрузки.

Заключение

Есть пару вещей, которые нужно иметь в виду. Нагрузки твердотельных модулей выхода обычно внешне предохраняются, если только модуль не имеет встроенной электронной предохранительной защиты, такой как Allen-Bradley 1756-OV16E.

Эти модули могут обрабатывать только малые токи нагрузки. В общем, любая нагрузка, не полагающаяся на высокоскоростную коммутацию и потребляющая больше тока, чем простая лампа, требует промежуточного реле.

Понимание стоковых и источных критически важно для успешного устранения неисправностей ПЛК. Статусные LEDs — отличный ресурс для устранения неисправностей, но понимание того, что они указывают, необходимо.

Ознакомление с характеристиками нормальных и неисправных условий поможет вам избежать неправильной интерпретации условий LED и показаний напряжения.