Выходные соединения 

Выходные соединения

1.4.2

Выходные платы также нуждаются в некотором изолирующем барьере, чтобы ограничить ущерб от неизбежных неисправностей на стороне объекта и исключить электрические помехи, нарушающие работу процессора. Помехи на выходе могут создать более серьезные проблемы из-за больших значений токов, управляемых платами, и из-за того, что нагрузки часто имеют индуктивный характер (например, соленоиды и обмотки реле).

Существуют два основных типа выходных плат. На рис. 1.18 (о) восемь выходов питаются от общего источника, расположенного рядом с корпусом ПЛК (но отдельно от источника питания самого ПЛК). Такое размещение является наиболее простым и дешевым. Каждый выход имеет собственный отдельный плавкий предохранитель на плате и предохранитель общей цепи. Система должна быть спроектирована таким образом, чтобы повреждение, скажем, в нагрузке 3 вызывало срабатывание плавкого предохранителя FS3, но не отключало питание всей платы и, следовательно, не влияло на остальные выходы. Эта проблема, называемая «дискриминацией», рассматривается в главе 8 (практические вопросы).

Рис. 1.17. Входная плата ПЛК: (а) восьмиканальная входная плата ПЛК Allen Bradley; (б) монтажная схема входной платы

Часто ПЛК должен управлять выходами, имеющими собственные отдельные источники питания. Типичным примером является центр управления электродвигателями, где каждое пусковое устройство имеет отдельный внутренний источник питания напряжением ПО В, которое формируется от шины напряжением 415 В. В данном случае плата, изображенная на рис. 1.18 (о), не может быть использована без дополнительно введенных реле (управляемых ПЛК с помощью контактов в схеме центра управления электродвигателями).

Изолированная выходная плата, изображенная на рис. 1.18 (б), имеет отдельные выходы, каждый с собственной защитой, и действует просто как переключатель. Она может быть соединена непосредственно с любой цепью на выходе. Недостатком такой платы является то, что она более сложная (два соединения на каждый выход); более сложной становится также проблема защиты и безопасности. Восьмиканальная изолированная выходная плата, например, должна на своих клеммах иметь напряжение от восьми различных источников.

На рис. 1.18 показаны выходные контакты. Могут быть использованы релейные выходы (при необходимой изоляции), но это обычно не практикуется. Реле — это электромагнитное устройство с движущимися частями и, следовательно, с ограниченным сроком службы. Гораздо большей надежностью обладают полностью электронные устройства. Менее очевидно, однако, что управляемая с помощью реле индуктивная нагрузка может создавать серьезные помехи и приводить к преждевременному износу контактов.

На рис. 1.19 (а) изображена транзисторная выходная цепь. Здесь также использована оптическая изоляция, обеспечивающая необходимую развязку между объектом и ПЛК. Диод D1 обеспечивает подавление выбросов напряжения, появляющихся в случае индуктивной нагрузки. Рис. 1.19 (б) иллюстрирует этот эффект. Состояние выхода можно наблюдать с помощью светодиода LED1. Схема на рис. 1.19 (а) соответствует выходу в виде источника тока. Если используются я-р-я-транзисторы, то источник тока можно реализовать по схеме на рис. 1.19 (в).

В выходных платах переменного тока обычно используются тиристоры; типичная схема выходной платы изображена на рис. 1.20 (я). Тиристоры обладают тем преимуществом, что, как показано на Рис. 1.20 (б), при нулевом токе нагрузки они выключены, что исключает возникновение помех при отключении нагрузки индуктивного характера. Поэтому, если возможно, все нагрузки, питаемые от источника переменного тока, должны управляться с помощью тиристоров, а не реле.

Рис. 1.18. Типы выходных плат: (а) выходная плата с общим источником питания; (б) выходная плата с раздельными источниками питания
Рис. 1.19. Выходные цепи постоянного тока: (а) схема с источником выходного тока; (б) влияние диода, подавляющего пики напряжения; (в) выходная цепь источника тока

На рис. 1.21 приведены фотографии выходных плат переменного тока и постоянного тока; на них можно видеть изолирующие барьеры, светодиоды индикации состояния и плавкие предохранители.

Рис. 1.20. Выходная цепь переменного тока: (а) выходной каскад -источник и приемник не связаны друг с другом; (б) влияние тиристора

Ток, отбираемый от выходной платы, должен быть ограничен, причем обычно это ограничение определяется проводниками печатного монтажа, а не подключаемыми устройствами. Для каждого отдельного выхода предельное значение тока, как правило, равно 2 А, а для всей выходной платы — 6 А. Обычно для всей выходной платы допустимое значение тока меньше, чем

Рис. 1.21. Выходные платы

сумма допустимых токов отдельных выходов. Поэтому на практике принято уменьшать общий выходной ток платы, комбинируя ее выходы так, чтобы они не могли быть активизированы одновременно.