Входные платы 

Входные платы

1.4.1

Внутренние схемы компьютера обычно работают при напряжении питания 5 В постоянного тока. Внешние устройства (соленоиды, электродвигатели, концевые выключатели и т. д.) работают при напряжениях до 110 В переменного тока. Смешение этих двух напряжений может вызвать серьезные и, возможно, неустранимые повреждения электронных устройств ПЛК. Менее очевидные проблемы могут возникнуть из-за электрических «помех», создаваемых внутри ПЛК скачками напряжения в сигнальных линиях или токами нагрузки в нейтральном проводе источника переменного тока или обратном проводе источника постоянного тока. Определенные проблемы могут также возникнуть из-за разных потенциалов заземления корпуса ПЛК и внешнего объекта управления.

Влияние помех обсуждается далее в главе 8 (практические вопросы), однако совершенно очевидно, что было бы разумным отделить источник питания объекта от источника питания ПЛК некоторым электрическим барьером, как показано на рис. 1.15. Это гарантирует, что что бы ни случилось на стороне объекта, оно не окажет негативного влияния на ПЛК. Даже повреждение кабеля, вызывающее попадание 415 В переменного тока на вход постоянного тока, приведет всего лишь к выходу из строя входной платы; сам же ПЛК (и остальные платы) от этого не пострадает.

Подобную развязку цепей питания можно осуществить оптически, с помошью светодиода и фототранзистора, как показано на рис. 1.16 (а). Когда через диод D1 проходит ток, он излучает свет, заставляя открыться транзистор TR1. Поскольку между диодом и транзистором отсутствует электрическое соединение, достигается очень хорошая электрическая изоляция (обычно с пробивным напряжением 1—4 кВ).

Рис. 1.15. Защита ПЛК от внешних повреждений: источник питания ПЛК L1/N1 отделен от источника питания объекта L2/N2
Рис. 1.16. Оптическая изоляция входов: (а) оптический изолятор; (б) входная плата постоянного тока; (в) входная плата переменного тока

Вход по постоянному току можно организовать так, как показано на рис. 1.16 (б). Если кнопка нажата, через диод D1 будет протекать ток, заставляя TR1 открыться и пропускать сигнал к внутренней логике ПЛК. Светодиод D2 используется в качестве обнаружителя неисправности и указывает, когда входной сигнал присутствует. Такие индикаторы имеются почти на всех входных и выходных платах ПЛК. Резистор R служит для установки диапазона напряжения входного сигнала. Входные платы постоянного тока обычно рассчитаны на один из трех диапазонов напряжения: 5 В (для ТТЛ), 12-24 В, 24-50 В.

На рис. 1.16 (в) показана возможная входная цепь для сигнала переменного тока. Мостовой выпрямитель используется для преобразования этого сигнала в пульсирующий сигнал с постоянной составляющей. Резистор R2 и конденсатор С1 действуют как фильтр (с постоянной времени около 50 мс), чтобы сгладить сигнал, поступающий на логику ПЛК. Неоновая лампа LP1 служит в качестве индикатора наличия входного сигнала (а следовательно, и обнаружителя неисправности), а с помощью резистора R1 устанавливается диапазон напряжения.

На рис. 1.17 (а) показана типичная входная плата семейства ПЛК Allen Bradley. На плате отчетливо видны изолирующие барьеры и контрольные светодиоды. Эта плата принимает восемь входных сигналов и соединяется с внешним миром, как показано на рис. 1.17(6).