Устранение неисправностей ПЛК: мастерство стоковых (sinking) vs источных (sourcing) входов

С чего начинать при устранении неисправности в ПЛК-контролируемой системе? Проблема с программой ПЛК редко является причиной неисправности, если только она не была изменена человеческим вмешательством. Обычно проблема исходит от полевых устройств или модулей I/O ПЛК.

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

Давайте начнем с терминов Стоковые (Sinking) и Источники (Sourcing), которые часто могут быть запутанными.

Стоковые и источные

Простыми терминами, это всё о определении направления конвенционального тока между двумя устройствами.

Если ток течет от Устройства #1 к Устройству #2, Устройство #1 Источает (Sourcing) ток, а Устройство #2 Поглощает (Sinking) ток.

Хорошо, предположим Устройство #1 — входное полевое устройство, такое как переключатель, а Устройство #2 — модуль дискретного входа ПЛК. Если ток течет от переключателя к входному модулю, то переключатель — источник, а входной модуль — сток.

Если ток течет от входного модуля к переключателю, то входной модуль — источник, а переключатель — сток.

Поставщики ПЛК предлагают как стоковые, так и источные входные модули.

Например, Allen-Bradley 1756-IB16 — 16-входной, 24-вольтовый стоковый входной модуль.

Allen-Bradley 1756-IV16 — 16-входной, 24-вольтовый источный входной модуль.

Полевые устройства входа

Давайте двинемся к обсуждению 2-проводных и 3-проводных полевых устройств входа.

2-проводные устройства

Большинство 2-проводных устройств пассивны, означая, что они не требуют питания для работы и просто замыкают или размыкают цепь. Примеры включают кнопки, концевики и другие механические устройства. Мы можем считать 2-проводные пассивные устройства либо стоковыми, либо источными.

Существуют также активные 2-проводные устройства, требующие питания для работы и могут быть полярностью-зависимыми.

3-проводные устройства

3-проводные устройства — часть семейства активных устройств, требующих питания для работы. Примеры включают датчики приближенности и фотоэлектрические выключатели.

Цвета проводов следуют стандарту. Коричневый провод соединяется с положительным питанием, обычно +24 вольта DC. Синий провод соединяется с возвратом питания. Черный провод действует как сигнальный выход и поставляет вход другому устройству, такому как модуль входа ПЛК.

3-проводные активные устройства либо стоковые, либо источные.

Жизненно важно верифицировать, что 3-проводные устройства совместимы с намеченными входными модулями.

3-проводной источающий датчик, также называемый PNP датчиком, должен соединяться со стоковым входным модулем. 3-проводной стоковый датчик, также называемый NPN датчиком, должен соединяться с источным входным модулем.

Многие устранители неисправностей ПЛК используют преимущества индикаторов LED входного модуля. Сказав это, необходимо понимать, что LED индикаторы говорят вам и как они могут быть вводящими в заблуждение.

Использование LEDs для устранения неисправностей

Давайте начнем с источающего датчика, подключенного к Входу 0 на стоковом входном модуле. Мы будем использовать AB 1756-IB16 цифровой входной модуль как пример.

Каждая входная цепь имеет ассоциированный ST LED, предназначенный для индикации статуса входа.

Если LED 0 включен, это предполагает, что источающее входное устройство поставляет +24 вольта к терминалу входа 0 модуля. Модуль интерпретирует это напряжение как логическую «1» и использует его для работы в программе ПЛК.

Если LED 0 выключен, часто предполагается, что источающее входное устройство поставляет 0 вольт к терминалу входа 0 модуля, что программа ПЛК интерпретирует как логический «0». Однако мы все понимаем, что означает «предполагать».

Мы сказали ранее, что LED индикаторы могут быть вводящими в заблуждение. Почему так? Хорошо, LED может быть включен, но присутствующее напряжение может не быть тем, что вы ожидаете. То же можно сказать, когда LED ВЫКЛЮЧЕН.

Единственный способ быть уверенным — измерить напряжение на терминале входного модуля.

Согласно спецификациям входа 1756-IB16, любое входное напряжение выше 10-вольтового порога будет детектировано как ВКЛ модулем. 15-вольтовый вход будет интерпретирован как логическая «1» в программе ПЛК. Однако это может указывать на проблемы с полевым устройством, проводкой или возможной коррозией.

Вход ниже 5 вольт будет распознан как ВЫКЛ модулем. Как возможно, чтобы напряжение на входе модуля было близко к 5 вольтам, когда источающий датчик выключен?

Источающий датчик выключается, открывая внутренний полупроводниковый ключ, а не заземляя его. Вход модуля плавает, делая его восприимчивым к напряжениям, вызванным нормальным током утечки датчика.

Стоковые датчики с источными входами ПЛК

Хорошо, теперь давайте поговорим о менее используемой комбинации стокового датчика, подключенного к источному входному модулю. Мы будем использовать AB 1756-IV16 цифровой входной модуль как пример.

Если LED 0 включен, это указывает, что стоковое входное устройство обеспечивает 0 вольт или землю к терминалу входа 0 модуля.

Модуль интерпретирует это как логическую «1» и использует его для работы в программе ПЛК.

Если LED 0 выключен, выход стокового входного устройства эффективно разомкнут, вызывая плавающий вход модуля, что программа ПЛК интерпретирует как логический «0».

Если вы решите измерить входные напряжения для состояний ВКЛ и ВЫКЛ LED, не обманывайтесь. Они противоположны комбинации источающего датчика/стокового входа ПЛК, которую мы обсуждали ранее. Когда LED включен, входное напряжение будет близко к 0. Когда выключен, входное напряжение будет около +24 вольт.

Согласно спецификациям входа 1756-IV16, входное напряжение превышающее 5 вольт больше не будет считаться ВКЛ и будет распознано как ВЫКЛ.

Как может входное напряжение подняться выше 5 вольт, когда оно кажется заземленным к нулю через стоковый датчик? Это часто вызвано проблемами высокого сопротивления, такими как коррозия в точках заземления или очень длинные пробеги заземляющих кабелей.

Заключение

Это хорошее место для заключения.

Как мы сказали ранее, большинство неисправностей ПЛК исходят от полевых устройств, проводки I/O и иногда модуля. ПЛК программное обеспечение само по себе редко виновно. LED индикаторы несомненно полезны, но измерение фактического входного напряжения — единственный надежный способ подтвердить, что происходит.

Понимание стоковых и источных входов и ожидаемых диапазонов напряжений на модулях приведет вас далеко в вашем путешествии по устранению неисправностей.