Návrh PLC očima vývojáře – 8. část (Digitální vstupy / výstupy)

S programovatelnými automaty se můžeme setkat prakticky na každém „průmyslovém“ kroku. Aby je však mohli jedni zapojit a obsluhovat, musí je druzí nejdříve vymyslet, navrhnout a odladit. A právě takovému tvůrčímu přístupu se nyní budeme věnovat. Zároveň také představíme celou řadu doporučených polovodičových řešení.

O co se jedná

Prostřednictvím digitálních vstupů / výstupů (I/O) zajišťujeme propojení se snímači nebo akčními členy, používanými v průmyslových aplikacích, přičemž samotná komunikace probíhá na základě číslicové informace. Snímače a regulátory máme rozmístěné po celém provozu a v dané hierarchii řídicího systému tak reprezentují nejnižší úroveň. Na rozdíl od modulů s analogovými vstupy / výstupy, kterým jsme věnovali 2. až 5. část, moduly s číslicovými vstupy / výstupy vysílají nebo také přijímají již digitalizovanou informaci, která může být buď

1bitovou (dvojkovou – binární) informací nebo
kvantovanou hodnotou.

V závislosti na konkrétním typu rozhraní pak ještě rozlišujeme mezi

jednosměrným a
obousměrným provozem.

Výrazná výhoda číslicových dat spočívá v jejich větší míře odolnosti vůči rušení. Je to důležité, protože interference, se kterými se setkáváme na komunikačních linkách PLC systémů, bývají větší než ty, které běžně pozorujeme na analogových linkách. V případě digitálních vstupů / výstupů a odpovídajících, nízkých přenosových rychlostí tedy můžeme použít delší kabelové trasy.

Díky průmyslovému rozhraní s číslicovými vstupy / výstupy lze jednoduše přenášet 1bitová nebo také kvantovaná data do i zpátky ze senzorů, resp. akčních členů. Přehled doporučených řešení pro PLC v režii Maximu naleznete na www.maxim-ic.com/plc.

Rozhraní a jejich typy

Běžným digitálním rozhraním zde rozumíme 24 V, digitální vstupy / výstupy. 24 V číslicová rozhraní jsou jednosměrná, přičemž používají dvou, tří nebo také čtyřdrátovou kabeláž. 24 V digitální I/O zajišťují jak 24 V včetně země pro napájení čidel a ovládacích prvků tak i jednu nebo dvě (jednosměrné) datové linky.

IO-Link®

IO-Link® představuje novou technologii pro senzory, resp. akční členy a jejich rozhraní, vybavená 24 V vstupy / výstupy. V tomto systému máme k dispozici obousměrnou datovou linku s podporou přenosových rychlostí až do

230 kbps.

V rámci rozhraní typu bod – bod (Point-to-Point) propojujeme jeden senzor, resp. akční člen s jedním číslicovým I/O portem. Nasazením inteligentních a také konfigurovatelných snímačů můžeme začít využívat všechny výhody, plynoucí ze

vzdálené konfigurace,
diagnostiky nebo
monitorování periférií.

IO-Link® vznikl jako digitální náhrada běžně rozšířených analogových systémů, ať již napěťových či proudových, nebo spínaných výstupů. Ikdyž je „pouze“ nesíťovým komunikačním standardem mezi nadřazeným řídicím systémem a jednotlivými jednotkami, tvořenými převážně snímači, bude jeho struktura docela složitá. Je to dáno tím, že podrobně definuje jednotlivé provozní stavy spolu s rozdělením a tříděním přenášených dat včetně způsobu, jak se budou zpracovávat. Díky tomu není problém snadno zaměnit různé snímače s podporou IO-Link®, takže již nemusíme složitě přeprogramovávat celý systém. Nastavení senzorů se provádí pouhým nahráním pracovních parametrů, uložených v řídicím systému. Další, mnohem podrobnější informace nabídne článek

IO-Link – popis digitální komunikace pro senzory.

CompoNet®

Síť CompoNet® využívá k vysokorychlostní komunikaci se senzory a také akčními členy rozdílového přístupu RS-485. Díky modelu master – slave může „mít pod sebou“ jeden pán až 384 otroků. Na stejném kabelu je zároveň podporováno volitelné napájení 24 V (až 5 A). Snímače včetně ovládacích členů zpravidla napájíme z 24 V zdroje, izolovaného od základní desky systému.

Příště si opět ukážeme některá konkrétní, polovodičová řešení.