7. Các loại đầu Vào/Ra Số
Module vào ra số.
Module vào ra số (digital I/O module) là loại module phổ biến nhất, là thành phần cấu hình cơ bản và phong phú nhất của plc. Module vào ra rời rạc là cổng giao tiếp với các thiết bị vào vào và thiết bị ra kiểu on/off.
7.1 Module vào rời rạc.
Module vào rời rạc thực hiện các nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các thiết bị vào, biến đổi thành các tín hiệu số gửi đến CPU. Modul rời rạc là thiết bị giao tiếp giữa PLC và thiết bị vào.
Các thiết bị vào ra rời rạc là các tín hiệu logic như chuyển mạch (selector switch), phím nhấn (push button), công tắc hành trình (limit switch), các tiếp điểm là đầu ra của các bộ điều khiển (contact type), các loại cảm biến tiệm cận (proximity sensor), cảm biến quang (photo sensor)…
Mỗi thiết bị vào nối với module vào tại 1 điểm có vị trị xác định gọi là điểm đầu vào (Input point). Mỗi điểm đầu vào tương ứng với 1 địa chỉ của Bit dữ liệu trong vùng đầu vào. Giá trị của bit dữ liệu phản ánh trạng thái của tín hiệu vào. Nếu tín hiệu vào ở mức cao (ví dụ, đối với tín hiệu xoay chiều là 24 VDC, đối với tín hiệu xoay chiều là 110 VAC hoặc 220 VAC thì Bit tương ứng có giá trị là 1. Nếu tín hiệu vào ở mức thấp (0V) thì bit tương ứng có giá trị bằng 0.
Trên các module vào đều có LED chỉ thị trạng thái của tín hiệu. Mạch điện của khối CPU và mạch ngoài được cách ly bằng phần tử quang (optocouple). Sơ đồ khối chức năng của module đầu vào được trình bày như hình dưới đây.
Sơ đồ chia làm 2 phần: phần nguồn cung cấp cho các thiết bị vào và phần và phần tạo ra tín hiệu logic phù hợp với PLC. Vì vậy tín hiệu vào có thể là tín hiệu xoay chiều,một chiều với các mức điện áp khác nhau. Mạch vào là các mạch biến đổi tín hiệu, mạch lọc nhiễu. Phần tử cách ly thường dùng là các phần tử các ly quang hoặc biến áp xung. Mạch logic tạo ra tín hiệu logic phù hợp với CPU và LED chỉ thị trạng thái của tín hiệu vào.
a). Đầu vào xoay chiều.
Sơ đồ nguyên lý một đầu vào của module vào xoay chiều với điện áp 110 VAC/ 220VAC như hình dưới.
Tín hiệu vào nhận được từ nguồn xoay chiều L1-L2 qua phím S được biến đổi thành tín hiệu 1 chiều nhờ bộ chỉnh lưu (D1-D4). Điện trở R1,R2 giúp hạn chế dòng vào, điện trở R3 là là điện trở tải của bộ chỉnh lưu, diot ổn áp D5 xách định ngưỡng nhỏ nhất của tín hiệu vào. Phần tử cách ly quang ISO chuyển đổi tín hiệu từ nguồn thành tín hiệu logic gửi đến CPU.
Trường hợp điện áp xoay chiều đầu vào nhỏ thường không sử dụng cầu chỉnh lưu. Sơ đồ này không sử dụng mạch chỉnh lưu mà dùng phần tử cách ly quang gồm 2 LED mắc song song ngược. Đầu vào sử dụng mạch lọc thông thấp RC. Tín hiệu từ LED chỉ thị trạng thái đầu vào PLC.
b). Đầu vào một chiều.
Khi điện áp vào là một chiều thì module vào có cấu trúc đơn giản hơn, để thuận tiện cho người dùng có loại cho phép sử dụng tùy ý dấu của điện áp vào.
Việc phân loại module vào rời rạc dựa trên số lượng các điểm vào trên module và kiểu tín hiệu vào. Trên cơ sở số lượng đầu vào trên module có các loại 8 điểm 16 điểm 32 điểm…
Trên cơ sở kiểu tín hiệu vào có các loại 5VDC, 24V AC/DC, 48V AC/DC, 110V AC/DC, 220V AC/DC.
7.1 Nguyên lý đầu ra số.
Các module ra rời rạc thực hiện các nhiệm vụ nhận dữ liệu từ CPU, biến đổi thành tín hiệu phù hợp điều khiển các thiết bị ra (cơ cấu chấp hành). Sơ đồ nối thiết bị ra với module ra rời rạc được trình bày như hình dưới.
Các thiết bị ra là các thiết bị logic như: đèn, rơ le, contactor, van,… Đó là các thiết bị có hai trạng thái ON/OFF.
Mỗi thiết bị ra logic nối với module ra tại một điểm có vị trí xác định gọi là điểm đầu ra (Output Point). Mỗi điểm đầu ra tương ứng với một địa chỉ của Bit dữ liệu trong vùng đầu ra. Giá trị của Bit dữ liệu quyết định trạng thái của thiết bị ra. Nếu giá trị của Bit bằng 1 thì trạng thái của thiết bị ra là tích cực (Active). Nếu giá trị của Bit bằng 0, thì trạng thái của thiết bị ra là không tích cực (Inactive).
Trên các module ra đều có LED chỉ thị tín hiệu ra. Mạch điện của khối CPU và mạch ngoài được cách ly với nhau. Sơ đồ khối chức năng của moule ra rời rạc được trình bày ở dưới.
Sơ đồ được chia làm 2 phần: phần logic và phần nguồn. Các mạch logic xác định trạng thái đầu ra phụ thuộc tín hiệu nhận CPU. Trạng thái tín hiệu đầu ra được chỉ thị bằng LED. Phần tử đầu ra có hai trạng thái ON/OFF tương ứng với tín hiệu từ mạch logic
a). Đầu ra kiểu rơle
Hình dưới trình bày sơ đồ một đầu ra kiểu tiếp điểm. Phần tử L là tải. Đầu ra kiểu tiếp điểm rơ le điện từ sử dụng nguồn cung cấp một chiều hoặc xoay chiều.
b). Đầu ra kiểu Transistor
Mạch đầu ra có hai kiểu: NPN và PNP. Mạch đầu ra kiểu NPN có đặc điểm: điểm COM là 0V, tải L nối giữa đầu ra (Out) và cực dương của nguồn (+V)
Các đầu ra kiểu tín hiệu điện áp đều sử dụng mạch collector hở, cầu chì bảo vệ quá dòng F và chỉ sử dụng nguồn cung cấp một chiều
b). Đầu ra kiểu Triac
Hình trình bày sơ đồ đầu ra kiểu xoay chiều. Phần tử đóng cắt là Triac. Đầu ra xoay chiều này cho phép dòng qua tải lớn và điện áp nguồn 110VAC hoặc 220VAC
Còn tiếp…
