输出电路形式一般分为:继电器输出,晶体管输出和晶闸管输出三种。弄清这三种输出形式的区别,对于PLC的硬件设计工作非常有必要。下面以三菱PLC为例,简要介绍一下这三种输出电路形式的区别和注意事项,其它公司的PLC输出电路形式也大同小异。
1、 继电器输出电路 (MR)
优势:继电器输出可通过交流和直流,一般负载AC250V/50V以下,负载电流可达2A,因此,PLC的输出一般不宜直接驱动大电流负载(一般通过一个小负载来驱动大负载,如PLC的输出可以接一个电流比较小的中间继电器,再由中间继电器触点驱动大负载,如接触器线圈等)。
劣势:继电器触点的使用寿命也有限制(一般数十万次左右,根据负载而定,如连接***负载时的寿命要小于阻性负载)。此外,继电器输出的响应时间也比较慢(10ms)左右,因此,在要求快速响应的场合不适合使用此种类型的电路输出形式。
2、 晶体管输出电路(MT)
优势:晶体管相应速度快,适用于要求快速响应的场合,如高速输出发脉冲;由于晶体管是无机械触点,因此比继电器输出电路形式的寿命长。
劣势:晶体管输出型电路的外接电源只能是直流电源,另外,晶体管输出驱动能力要小于继电器输出,允许负载电压一般为DC5V~30V,允许负载电流为0.2A~0.5A。这两点的使用晶体管输出电路形式时要注意。
当然在常见输出中不止这些,常见的可控硅放大版等也需要做一些了解,只是其应用逐渐淘汰。
3、NPN和PNP在实际工作理论中,我们需要记住几点
一般PLC采用NPN接法,其公共端为0V ,常见于三菱PLC中;反之PNP接法,公共端接高电平,常见于西门子PLC。
4、当然不仅局限于PLC输入输出端信号,传感器也有不同接法
PNP与NPN型传感器一般有三条引出线,即电源线VCC、GND,OUT信号输出线
1、NPN类
NPN是指当有信号触发时,信号输出线OUT和GND连接,相当于OUT输出低电平。
2、PNP类
PNP是指当有信号触发时,信号输出线OUT和VCC连接,相当于OUT输出高电平的电源线。
输入故障,即操作人员的操作失误;
■传感器故障;
■执行器故障;
■PLC软件故障
这些故障,都可以用合适的故障诊断方法进行分析和用软件进行实时监测,对故障进行预报和处理。
1、PLC控制系统故障的宏观诊断
故障的宏观诊断就是根据经验,参照发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。PLC控制系统的故障宏观诊断方法如下:
■是否为使用不当引起的故障,如属于这类故障,则根据使用情况可初步判断出故障类型、发生部位。常见的使用不当包括供电电源故障、端子接线故障、模板安装故障、现场操作故障等。
■如果不是使用故障,则可能是偶然性故障或系统运行时间较长所引发的故障。对于这类故障可按PLC的故障分布,依次检查、判断故障。首先检查与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载是否有故障:然后检查PLC的I/O模板是否有故障:***后检查PLC的CPU是否有故障。
■在检查PLC本身故障时,可参考PLC的CPU模板和电源模板上的指示灯。
■采取上述步骤还检查不出故障部位和原因,则可能是系统设计错误,此时要重新检查系统设计,包括硬件设计和软件设计。
故障自诊断是系统可维修性设计的重要方面,是提高系统可靠性必须考虑的重要问题。自诊断主要采用软件方法判断故障部分和原因。不同控制系统自诊断的内容不同。PLC有很强的自诊断能力,当PLC出现自身故障或外围设备故障,都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮、灭来查找。
2、总体诊断
根据总体检查流程图找出故障点的大方向,逐渐细化,以找出具体故障
电源灯不亮,需对供电系统进行诊断.如果电源灯不亮,首先检查是否有电,如果有电,则下一步就检查电源电压是否合适,不合适就调整电压,若电源电压合适,则下一步就是检查熔丝是否烧坏,如果烧坏就更换熔丝检查电源,如果没有烧坏,下一步就是检查接线是否有误,若接线无误,则应更换电源部件.
3、运行故障诊断
电源正常,运行指示灯不亮,说明系统已因某种异常而终止了正常运行。
4、输入输出故障诊断
输人输出是PLC与外部设备进行信息交流的通道,其是否正常工作,除了和输入输出单元有关外,还与联接配线、接线端子、***丝等元件状态有关。
出现输入故障时,首先检查LED电源指示器是否响应现场元件(如按钮、行程开关等)。如果输入器件被激励(即现场元件已动作),而指示器不亮,则下一步就应检查输入端子的端电压是否达到正确的电压值。若电压值正确,则可替换输入模块。若一个LED逻辑指示器变暗,而且根据编程器件监视器、处理器未识别输入,则输入模块可能存在故障。如果替换的模块并未解决问题且连接正确,则可能是I/O机架或通信电缆出了问题。
出现输出故障时,首先应察看输出设备是否响应LED状态指示器。若输出触点通电,模块指示器变亮,输出设备不响应。那么,首先应检查***丝或替换模块。若***丝完好,替换的模块未能解决问题,则应检查现场接线。若根据编程设备监视器显示一个输出器被命令接通,但指示器关闭,则应替换模块。
在诊断输入/输出故障时,***佳方法是区分究竟是模块自身的问题,还是现场连接上的问题。如果有电源指示器和逻辑指示器,模块故障易于发现。通常,先是更换模块,或测量输入或输出端子板两端电压测量值正确,模块不响应,则应更换模块。若更换后仍无效,则可能是现场连接出问题了。输出设备截止,输出端间电压达到某一预定值,就表明现场连线有误。若输出器受激励,且LED指示器不亮,则应替换模块。如果不能从I/O模块中查出问题,则应检查模块接插件是否接触不良或未对准。***后,检查接插件端子有无断线,模块端子上有无虚焊点。
5、指示诊断
LED状态指示器能提供许多关于现场设备、连接和I/O模块的信息。大部分输入/输出模块至少有一个指示器。输入模块常设电源指示器,输出模块则常设一个逻辑指示器。
对于输入模块,电源LED显示表明输入设备处于受激励状态,模块中有一信号存在。该指示器单独使用不能表明模块的故障。逻辑LED显示表明输入信号已被输入电路的逻辑部分识别 。如果逻辑和电源指示器不能同时显示,则表明模块不能正确地将输入信号传递给处理器。输出模块的逻辑指示器显示时,表明模块的逻辑电路已识别出从处理器来的命令并接通。除了逻辑指示器外,一些输出模块还有一只***丝熔断指示器或电源指示器,或二者兼有。***丝熔断指示器只表明输出电路中的保护性***丝的状态;输出电源指示器显示时,表明电源已加在负载上。像输入模块的电源指示器和逻辑指示器一样,如果不能同时显示,表明输出模块就有故障了。