آموزش انواع خروجی PLC

PLC بر اساس خروجی به سه نوع خروجی رله، خروجی ترانزیستور و PLC خروجی Triac تقسیم می‌شود. نوع خروجی رله […]

راهنمای مطالعه

خروجی‌های رله ای
خروجی های حالت جامد
راه‌های ارتباطی نیک صنعت:

PLC بر اساس خروجی به سه نوع خروجی رله، خروجی ترانزیستور و PLC خروجی Triac تقسیم می‌شود. نوع خروجی رله برای هر دو دستگاه خروجی AC و DC مناسب است. نوع خروجی ترانزیستور PLC از عملیات سوئیچینگ استفاده می‌کند و در داخل ریزپردازنده‌ها استفاده می‌شود. این مقاله در جهت کمک به آموزش اصولی اتوماسیون صنعتی توسط تیم محتوای نیک صنعت تهیه شده است. برای استفاده از مشاوره رایگان جهت خرید پی ال سی با نیک صنعت تماس بگیرید.

متداول‌ترین خروجی‌های PLC دو نوع کلی هستند

خروجی رله
ترانزیستوری

خروجی‌های رله ای

خروجی‌های رله معمولاً برای کنترل بارهای متوسط (تا حدود 2 آمپر) یا زمانی که مقاومت بسیار کم مورد نیاز است استفاده می‌شود. کنتاکت‌های رله به عنوان سه ترتیب یا فرم اصلی توصیف می‌شوند. این سه ترتیب عبارتند از FORM A، FORM B و FORM C.

فرم A رله یک کنتاکت تک قطبی است که معمولاً باز است. این مشابه سوئیچ یک کنتاکت است که معمولاً باز است.
کنتاکت رله FORM B یک کنتاکت تک قطبی معمولی بسته است که شبیه به یک کلید معمولی بسته است.
کنتاکت رله فرم C یک کنتاکت پرتابی تک قطبی است.

نمادهای شماتیک برای سه نوع آرایش در شکل زیر نشان داده شده است.

واحدهای خروجی PLC با هر سه ترتیب تماس در دسترس هستند اما معمولاً از فرم A و FORM C استفاده می‌شود. با مشخص کردن یک تماس FORM C، هر دو فرم A و FORM B را می‌توان با استفاده از بخش معمولی باز کنتاکت FORM C به عنوان یک کنتاکت FORM A یا با استفاده از بخش معمولی بسته تماس FORM C به عنوان یک تماس با فرم B به دست آورد.

شما می‌توانید با شرکت در دوره آموزشی پی ال سی زیمنس به صورت کامل و حرفه ای این مبحث را یاد بگیرید.

خروجی‌های رله نیز با ترمینال مشترک و به صورت کنتاکت ایزوله در دسترس هستند. یک واحد خروجی با سه کنتاکت FORM C که یک ترمینال مشترک دارند در شکل زیر نشان داده شده است. در این شکل توجه داشته باشید که ترمینال مشترک هر یک از سه رله به یک ترمینال مشترک واحد خروجی با برچسب OUTPUT COM متصل است. از آنجایی که همه رله‌ها دارای یک ترمینال مشترک هستند، همه منابع تغذیه (می‌تواند یک یا چند تا وجود داشته باشد) مرتبط با خروجی‌هایی که قرار است راه اندازی شوند، باید یک اتصال مشترک داشته باشند. توجه داشته باشید که هر خروجی دارای دو خروجی با برچسب NC (معمولا بسته) و NO (معمولا باز) است. NC و NO دارای یک عدد هستند که به دنبال آن تعداد خروجی مربوط به ترمینال است. هنگامی که یک خروجی خاموش است، ترمینال OUTPUT COM به ترمینال NC مرتبط با آن خروجی متصل می‌شود. هنگامی که خروجی روشن است، ترمینال OUTPUT COM به ترمینال NO مرتبط متصل می‌شود.

یک نمودار اتصال معمولی برای یک واحد خروجی رله با سه کنتاکت FORM C که خروجی مشترک دارند در شکل نشان داده شده است. در این نقشه، منبع برق نشان داده شده یک منبع AC است که می‌تواند برق ساختمان 120VAC باشد. توجه داشته باشید که سیم‌کشی این شکل لامپ LT1 را تنها زمانی که OUTPUT 1 روشن است روشن می‌کند. این به این دلیل است که لامپ به ترمینال NO برای OUTPUT 1 متصل است. لامپ LT2، با این حال، به ترمینال NC برای خروجی 3 متصل است. هر زمان که OUTPUT 3 خاموش شود، این لامپ روشن می‌شود. این بدان معنی است که اگر PLC برق را از دست بدهد، لامپ LT2 روشن می‌شود زیرا هیچ برقی برای روشن کردن رله‌های خروجی در PLC وجود نخواهد داشت. در نمودار نردبانی، خروجی 3 می‌تواند به عنوان یک سیم پیچ همیشه روشن برنامه‌ریزی شود. نتیجه این خواهد بود که در حالی که PLC روشن است و کار می‌کند، لامپ LT2 روشن نمی‌شود. اگر لامپ برق PLC قطع شود، LT2 روشن می‌شود و به اپراتور نشان می‌دهد که PLC مشکل دارد. این روش همچنین می‌تواند به عنوان یک ابزار نگهداری تعمیر پی ال سی ارائه شود تا به تعمیر و نگهداری امکان عیب‌یابی و تعمیر سریع‌تر سیستم را بدهد. همچنین در شکل یک سیم پیچ K1 متصل به OUTPUT 2 نشان داده شده است. این می‌تواند یک شیر برقی باشد که یک پیستون را به داخل یک اسلاید می‌برد تا آن را در جای خود قفل کند یا می‌تواند سیم پیچ یک استارت موتور باشد که برای کنترل برق موتوری که نیاز به جریان بیشتری نسبت به رله در واحد خروجی دارد استفاده می‌شود. توجه داشته باشید که برای استفاده در این شرایط، سیم پیچ K1 باید برای استفاده AC در ولتاژ موجود از منبع برق AC رتبه‌بندی شود. سیم‌کشی این خروجی‌ها را می‌توان به صورت کلیدی در نظر گرفت که یک لامپ را کنترل می‌کند. ممکن است از یک کلید معمولی بسته یا یک کلید معمولی باز استفاده شود. سوئیچ به صورت سری با لامپ و منبع تغذیه قرار می‌گیرد تا جریان نور را کنترل کند.یک واحد خروجی رله پی ال سی با سه کنتاکت FORM C جدا شده در شکل زیر نشان داده شده است. در این نوع واحد خروجی، کنتاکت های رله هیچ ارتباطی بین خود ندارند. این کنتاکت‌های خروجی ممکن است برای هر هدفی برای راه‌اندازی هر سه دستگاه خروجی بدون نگرانی برای اتصال بین منابع برق مورد استفاده قرار گیرند. هر خروجی دارای سه ترمینال است. ترمینال C ترمینال مشترک رله است. ترمینال NO کنتاکت معمولی باز و ترمینال NC کنتاکت معمولی بسته رله است. ترمینال‌های NC و NO دارای یک عدد به دنبال آن‌ها هستند که عدد خروجی مرتبط است و همان عدد برای هر ترمینال C نشان داده می‌شود و همچنین نشان می‌دهد که با یک خروجی خاص مرتبط است. همانند واحد خروجی رله مشترک شکل خروجی رله مشترک، کنتاکت NO فقط زمانی بسته می‌شود که خروجی روشن باشد و کنتاکت NC تنها زمانی که خروجی روشن است باز می‌شود. با دیدن آموزش PLC می‌توانید تمام مباحث خروجی‌ها را قرار بگیرید.

شکل زیر یک نمودار سیم‌کشی معمولی خروجی سیستم را با استفاده از یک واحد خروجی با سه خروجی جدا شده از فرم C نشان می‌دهد. در شکل زیر، سه خروجی دستگاه‌های کنترلی با سه الزام برق مختلف هستند. OUTPUT 1 یک لامپ DC، LT1 را کنترل می‌کند که منبع تغذیه DC خود را دارد. توجه داشته باشید که لامپ LT1 هر زمان که OUTPUT 1 خاموش باشد روشن می‌شود. این احتمالاً می‌تواند یک نشانگر خطا برای سیستم باشد. لامپ LT2 یک لامپ AC است که منبع AC خود را دارد. هنگامی که خروجی 3 خاموش است، LT2 نیز روشن می‌شود. این می‌تواند به عنوان یک نشانه خطا استفاده شود. OUTPUT 2 به یک شیر آزادکننده متصل است که منبع تغذیه داخلی دارد و برای رها کردن فقط به یک بسته تماسی نیاز دارد. در این حالت، شیر رهاسازی به ترمینال معمولی بسته برای OUTPUT 2 متصل می‌شود. این اتصال باعث می‌شود که در صورت قطع برق PLC، دریچه آزادسازی در شرایط آزاد قرار گیرد. این ممکن است لازمه ایمن بودن دستگاه در صورت خرابی سیستم باشد.
توجه داشته باشید که در سیم کشی INPUT 1 و INPUT 3، سیم کشی یک منبع تغذیه، کلید و چراغ را به صورت سری فراهم می‌کند و سوئیچ جریان به نور را کنترل می کند.

شما می‌توانید با شرکت در دوره PLC دلتا این مبحث را به صورت کامل یاد بگیرید.

خروجی های حالت جامد

انواع مختلفی از خروجی های حالت جامد با PLC موجود است. سه نوع محبوب ترانزیستوری، تریاک و TTL هستند. هر سه این واحد خروجی به طور کلی دارای یک ترمینال مشترک خواهند بود، اگرچه واحدهای خروجی تریاک در پیکربندی ایزوله موجود هستند. واحدهای خروجی ترانزیستور معمولاً کلکتور باز هستند که ترمینال مشترک به امیترهای همه خروجی ها متصل است. یک واحد خروجی ترانزیستور که سه خروجی کلکتور باز را ارائه می‌دهد در شکل زیر نشان داده شده است. در اکثر واحدهای خروجی ترانزیستور، اگر نگوییم همه، ترانزیستورها به صورت نوری از PLC جدا می‌شوند. ترانزیستورهای نشان داده شده در شکل زیر دستگاه‌های ایزوله نوری هستند. این واحد دارای تمام امیترهای ترانزیستورهای خروجی است که به یک ترمینال مشترک با برچسب OUTCOM متصل هستند. ترانزیستورهای موجود در این واحد NPN هستند اگرچه واحدهای PNP موجود هستند. دو نوع مختلف از واحدهای ترانزیستوری موجود است که به عنوان منبع و غرق توصیف می‌شوند. واحدهای NPN به عنوان غرق شدن و واحدهای PNP به عنوان منبع یابی شناخته می‌شوند. واحد نشان داده شده در شکل زیر شامل خروجی‌های فرو رفته می‌شود. این به این معنی که ترانزیستور طوری پیکربندی شده است که جریان را به ترمینال مشترک منتقل کند، یعنی خروجی ها جریانی به ترمینال خواهند داشت.یک خروجی از نوع منبع، جریان خروجی از ترمینال خواهد داشت.

راه دیگری برای نگاه کردن به تفاوت این است که خروجی فرو رفته ولتاژ خروجی را در جهت منفی می‌کشد و خروجی منبع ولتاژ خروجی را در جهت مثبت می‌کشد. شرح منبع و غرق شدن مطابق با جریان معمولی از مثبت به منفی است. یک واحد خروجی ترانزیستور منبع در شکل زیر نشان داده شده است. توجه داشته باشید که ترانزیستورهای مورد استفاده از نوع PNP هستند و برای اینکه ترانزیستور به درستی بایاس شود، ترمینال مشترک باید به ترمینال مثبت منبع تغذیه متصل شود. این امر باعث می‌شود که هنگام روشن شدن ترانزیستور (خروجی منبع) خروجی ها در جهت مثبت کشیده شوند.

نمودار سیم‌کشی واحد خروجی غرق ترانزیستور در زیر نشان داده شده است. این نمودار سه دستگاه خروجی متصل به واحد خروجی را نشان می‌دهد. لامپ LT1 با روشن شدن OUTPUT 1 روشن می‌شود زیرا ترانزیستور خروجی با روشن شدن خروجی اشباع می‌شود.
ترانزیستور اشباع شده جریان را به ترمینال OUTCOM کاهش می‌دهد و باعث می‌شود جریان در لامپ جریان یابد. OUT2 به یک سیم پیچ K1 متصل است. این می‌تواند یک سلونوئید یا رله باشد. این دستگاه با روشن شدن OUTPUT 2 روشن می‌شود و باعث اشباع شدن ترانزیستور خروجی می‌شود. توجه داشته باشید که یک دیود، CR1، در عرض K1 به گونه‌ای متصل است که به طور معمول بایاس معکوس باشد. این دیود از ایجاد ولتاژ بیش از حد در K1 در هنگام خاموش شدن ترانزیستور خروجی جلوگیری می‌کند. هنگامی که ترانزیستور خروجی خاموش می‌شود و میدان مغناطیسی در سیم پیچ شروع به فروپاشی می‌کند، ولتاژی در تقابل با ولتاژ اعمال شده ایجاد می‌شود. بدون علامت، این ولتاژ می‌تواند به چند صد ولت برسد. ولتاژی به این بالایی به سرعت ترانزیستور خروجی را از بین می‌برد. ولتاژ اجازه ایجاد نمی‌شود زیرا جریان ایجاد شده توسط میدان در حال فروپاشی از طریق دیود عبور می‌کند. واحدهای خروجی ترانزیستور در حال حاضر به طور کلی این دیود را برای محافظت در واحد خروجی تعبیه کرده‌اند. همچنین برخی از رله‌ها با نصب این دیود ساخته می‌شوند. همچنین توجه داشته باشید که نمودار شکل زیر شامل دو منبع تغذیه مجزا است، یکی تامین کننده برق برای LT1 و دیگری تامین کننده برق برای K1 و LT2.

این یک وضعیت معمولی است زیرا ممکن است مواردی وجود داشته باشد که دستگاه‌های متصل به واحد خروجی با ولتاژهای مختلف کار کنند. در این مورد، LT1 می‌تواند یک لامپ 5 ولت باشد و LT2 و K1 می‌تواند دستگاه‌های 24 ولت باشد. تنها شرط لازم این است که دو منبع تغذیه (PS1 و PS2) باید یک ترمینال منفی مشترک داشته باشند که به ترمینال OUTCOM متصل است.

شکل زیر شامل نقشه شماتیک برای واحد خروجی تریاک است. همه تریاک های خروجی دارای یک ترمینال مشترک هستند که به یک طرف منبع برق AC متصل می‌شود که برق دستگاه‌های خروجی را کنترل می‌کند. هر تریاک زمانی فعال می‌شود که خروجی مرتبط با آن روشن شود. واحدهایی در دسترس هستند که شبکه‌های متقاطع صفر تعبیه‌ شده برای کاهش نویز دارند و تنها به تریاک اجازه می‌دهند در زمانی که سیگنال برق از صفر ولت عبور می‌کند روشن شود. در صورتی که ولتاژ AC در ولتاژی غیر از صفر باشد، هنگام روشن شدن تریاک می‌توان نویز و نویز جریان ایجاد کرد زیرا ولتاژ به دستگاه خروجی کنترل شده فوراً از صفر با تریاک خاموش به هر مقدار AC ولتاژ می‌رسد. اگر تریاک در زمانی که ولتاژ متناوب از صفر ولت عبور می‌کند روشن شود، چنین سنبله‌ای تولید نخواهد شد. توجه داشته باشید که خروجی های triac نشانداده شده در شکل زیر به صورت نوری از PLC جدا شده‌اند. این به PLC اجازه می‌دهد تا سطوح ولتاژ بسیار بالا (120-240 VAC) را با جداسازی این ولتاژها از مدار ولتاژ پایین PLC کنترل کند.

شکل زیر شامل نمودار سیم‌کشی یک واحد خروجی تریاک است. همان‌طور که در نمودار مشاهده می‌شود، ترمینال مشترک برای تریاک‌ها به یک طرف منبع AC متصل است که دستگاه‌های خروجی کنترل شده توسط واحد را تغذیه می‌کند. واحدهای خروجی با درجه‌بندی ولتاژ و جریان متفاوت در دسترس هستند. دستگاه‌هایی که توسط واحد خروجی نشان‌داده‌شده در شکل زیر کنترل می‌شوند، شبیه دستگاه‌های موجود در شکل سیم‌کشی خروجی ترانزیستور هستند. با این تفاوت که تمام دستگاه‌های شکل سیم‌کشی خروجی ترانزیستور واحدهای DC هستند و تمام دستگاه‌های شکل زیر روی AC کار می‌کنند. همچنین توجه داشته باشید که دیود در عرض K1 در نقشه واحد خروجی تریاک وجود ندارد. این به این دلیل است که وقتی جریان اعمال شده از صفر ولت عبور می‌کند، تریاک خاموش می‌شود. نتیجه این است که یا میدان مغناطیسی بسیار کوچکی وجود دارد یا میدان مغناطیسی وجود ندارد وقتی تریاک خاموش می‌شود و افزایش ولتاژ موجود در یک سیستم DC به طور کلی مشکلی ایجاد نمی‌کند. اگر سیم‌پیچ بسیار القایی باشد، این مشکل همچنان می‌تواند وجود داشته باشد زیرا ولتاژ و جریان آنقدر خارج از فاز خواهند بود که وقتی جریان از صفر عبور می‌کند مقداری ولتاژ همچنان وجود خواهد داشت. در این حالت یک ترکیب سری از مقاومت و ظرفیت به موازات سیم پیچ متصل می‌شود. این مدار سری R-C به عنوان snubber شناخته می‌شود. ترمینال منبع AC که معمولاً به ترمینال مشترک واحد خروجی متصل می‌شود، سرب خنثی منبع است.

شکل زیر نمودار شماتیک یک واحد خروجی حاوی سه خروجی TTL را نشان می‌دهد. توجه داشته باشید که این خروجی‌ها از نظر نوری نیز ایزوله هستند. در برخی موارد ممکن است این‌ها مستقیم باشند و از نظر نوری ایزوله نباشند، اما واحدهای ایزوله محافظت بهتری برای PLC فراهم می‌کنند. خروجی‌های واحد TTL دارای یک ترمینال مشترک (OUTCOM) هستند که باید به ترمینال منفی منبع تغذیه دستگاه های TTL خارجی که توسط واحد خروجی هدایت می‌شوند، متصل شود. برخی از واحدهای خروجی TTL نیاز دارند که برق 5 VDC برای مدار خروجی به واحد خروجی متصل شود تا برق مدار TTL داخلی آن نیز تامین شود. اتصال این خروجی‌ها به مدارهای TTL خارجی مانند سایر اتصالات TTL خواهد بود. تنها نگرانی در مورد این خروجی‌ها این است که سازندگان مختلف PLC خروجی‌ها را به عنوان منطق مثبت یا منفی مشخص می‌کنند. نحوه رسیدگی به این امر در نمودار نردبانی تحت تأثیر این مشخصات قرار خواهد گرفت.

همانطور که از بحث بالا در مورد واحدهای ورودی و خروجی مشاهده می‌شود، گزینه های بسیار متنوعی در دسترس هستند. سیم‌کشی برای هر نوع واحد برای عملکرد صحیح واحد بسیار مهم است. برای اطمینان از عملکرد صحیح خروجی یا واحد ورودی بدون ایجاد آسیب باید دقت زیادی صورت گیرد. همچنین، نگرانی‌های ایمنی وجود دارد که باید هنگام برنامه‌ریزی و اجرای سیم‌کشی سیستم مورد توجه قرار گیرد تا سیستمی فراهم شود که خطری برای افرادی که از آن بهره می‌برند و نگهداری می‌کنند، نباشد.