Как работают дискретные выходы программируемого контроллера?
Программируемые контроллеры, также известные как ПЛК, являются важными компонентами систем промышленной автоматизации. Они отвечают за выполнение функций управления на основе запрограммированной логики, что позволяет точно контролировать машины и процессы в различных отраслях промышленности.
Одним из важнейших аспектов ПЛК являются их дискретные выходы, которые играют фундаментальную роль в управлении внешними устройствами и оборудованием. Углубимся в работу дискретных выходов на программируемом контроллере:
Принцип действия:
— Дискретные выходы программируемого контроллера представляют собой цифровые сигналы, которые могут быть либо ВКЛ. (логическая 1), либо ВЫКЛ. (логический 0), что представляет собой двоичное состояние. Эти сигналы управляют внешними устройствами: двигатели, клапаны, соленоиды и индикаторы.
— Процессор ПЛК циклически сканирует программу релейной логики, оценивая входные условия и обновляя выходные состояния на основе загруженной программы.
— Дискретные выходы обычно реализуются с использованием транзисторных переключателей, твердотельных реле (SSR) или механических реле с перекидным контактом. Твердотельные и механические реле уже в своей конструкции имеют электрическую изоляцию нагрузки от платы контроллера. Транзисторные переключатели можно считать электрически изолированными, если имеют оптическую развязку.
Быстродействие:
— Транзисторные переключатели имеют самую высокую скорость переключения (1/0), около 50-70 кГц (для ПЛК).
— Твердотельные реле (SSR) уже работают на более низких скоростях. Их быстродействие составляет доли и единицы миллисекунд (около 200-500 Гц). Но они уже позволяют пропускать через себя больший ток и напряжение нагрузки, а также обладают преимуществом транзисторного ключа, в виде отсутствия движущихся механический частей.
— Механические реле обычно применяют, где нагрузка включается достаточно редко, не чаще раз в 500 мсек. Если через реле проходит высокое напряжение и ток, то рекомендуется включать реле не чаще раз в несколько секунд. Иначе внутри реле может возникать сильное искрение, которое приведет к быстрому выводу его из строя. Так же механические реле имеют меньший ресурс срабатывания, в отличие от своих полупроводниковых собратьев.
Механизм срабатывания:
— Дискретные выходы замыкаются при определенных условиях или событиях, которые определены в программе ПЛК. Эти условия основаны на входных сигналах, внутренних таймерах/счетчиках и логических операциях.
— Как правило, дискретный выход может активироваться при выполнении определенных входных условий. Например, когда датчик принимает требуемый сигнал или процесс достигает заранее определенного порога по внутреннему временному таймеру.
Цели и применение:
Дискретные выходы используются для широкого спектра отраслей в промышленной автоматизации:
— Управление пускателями двигателей для запуска или остановки оборудования.
— Приведение в действие электромагнитных клапанов для управления потоком жидкости в пневматических или гидравлических системах.
— Переключение лампочек, сигналов тревоги или индикаторов для визуальной обратной связи о состоянии процесса.
— Включение исполнительных механизмов в производственных процессах
— Включение защитных блокировок для предотвращения опасных условий при неисправности двигателя вентилятора или другого оборудования.
Настройка и разработка:
Для эффективного использования дискретных выходов программисты и инженеры ПЛК должны:
— Проектировать и программировать релейную логику с учетом быстродействия и ресурса выхода.
— Подбирать конфигурацию выходных модулей в соответствии с требованиями к напряжению, току и нагрузке внешних устройств.
— Выполнять правильную электрическую подводку и соединения между модулями вывода ПЛК и внешними устройствами, обеспечив совместимость и безопасность.
— Тестировать и проводить отладку программы ПЛК для проверки правильности работы дискретных выходов и связанных с ними функций управления.
В программируемых контроллерах Moderon M72 наша компания применила релейные выходы, так как контроллер предназначается для: систем вентиляции; отопления; насосных станций; освещения. Во всех этих отраслях не требуется управление высокоскоростными процессами. Механические реле имеют не высокую стоимость и позволяют управлять небольшой нагрузкой (до 2 А) напрямую, без использования промежуточных реле.
В случае необходимости механические реле могут быть заменены, при производстве контроллера, на твердотельные SSR реле. Получив на выходе изделие с более быстродействующими выходами и повышенным ресурсом срабатывания.
Примеры управления релейными выходами в среде разработки Moderon Logic для ПЛК, на языке программирования EEPL: https://moderon-electric.ru/blog/articles/diskretnye-vykhody-programmiruemogo-kontrollera/
В заключение можно отметить, что дискретные выходы программируемого контроллера являются жизненно важными компонентами, которые обеспечивают точный контроль и автоматизацию промышленных процессов.