This is an old revision of the document!

Vstupy a výstupy

Všechny informace ke vstupům a výstupům jednotek Patron naleznete v následujícím článku.

Patron

Popis

Ke každému vstupu, či výstupu PLC Patron náleží skupinová svorka xGND pro připojení záporného pólu externího zdroje.
Některé vstupy, či výstupy mají vyhrazenu vlastní svorku xGND. U reléových výstupů svorku xGND nenaleznete. Více informací naleznete níže v popisu zapojení.

  • U svorek, které jsou galvanicky odděleny je nežádoucí propojení záporných pólů zdrojů.
  • U svorek, které nejsou galvanicky odděleny (pouze DO, či AO/AI na skupině 1), jsou GND svorky propojeny interně přímo na desce PLC s GND napájecího zdroje a není tedy nutné vytvářet propojení kvůli rozdílu potenciálů.
  • Některé xGND svorky v rámci skupiny jsou galvanicky odděleny od ostatních skupin, napájení, nebo nadřazených systémů, ale nejsou odděleny mezi sebou.

Detailní parametry vstupů a výstupů naleznete zde: Technické parametry

Digitální vstupy (DI):
Jsou určeny pro čtení logických stavů TRUE / FALSE, které jsou reprezentovány úrovněmi stejnosměrného napětí (napětí / bez napětí). Díky tomu jsou vhodné pro čtení dvoustavových senzorů, jako jsou:

  • spínače (vypínače, tlačítka)
  • senzory hladiny vody
  • pohybové senzory
  • okenní a dveřní kontakty
  • pomocný kontakt jističe
  • a mnoho dalších stavových senzorů a zařízení

Všechny digitální vstupy na jednotkách Unipi Patron, Unipi Neuron, Unipi Axon a rozšiřujících modulech Unipi Extension jsou zároveň i čítačové, tj. vybavené čítačem dlouhých, ale i velmi krátkých a rychle po sobě jdoucích pulzů.

Digitální výstupy (DO):
Používají se k ovládání externích spínacích prvků: relé/stykač, SSR relé (tichá polovodičová relé s možností PWM). Výstupy lze spínat pouze záporný pól zdroje (GND).

Digitální výstupy na našich zařízeních mají také funkci PWM (Pulse-width Modulation), což je diskrétní modulace pro přenos analogového signálu pomocí dvoustavového signálu (v kombinaci s SSR relé lze např. stmívat LED osvětlení).

Reléové výstupy (RO):
Primárně určeny ke spínání ohmické zátěže. Lze je tedy například využít k řízení žárovek, termoelektrických ventilů, menších topných těles, popř. malých čerpadel, dveřních zámků, atd. RO na jednotkách a rozšiřujících modulech Unipi jsou dimenzovány na max. proud 5 A při napětí 230 V~, nebo 30 V⎓.

Analogové vstupy (AI):
Typicky slouží ke čtení napětí 0-10 V⎓, proudu 0–20 mA a měření odporu (např. teplotní čidlo PT1000), proto jsou vhodné pro čtení hodnot z analogových senzorů.

U některých našich jednotek jsou k dispozici dva typy AI:

  • první typ lze použít pouze k měření proudu nebo napětí (sekce 1, s vyjímkou některých jednotek např. S5xx)
  • druhý typ navíc podporuje měření napětí 0-2,5 V⎓ a měření odporu 0–1960 Ω, nebo 0–100 kΩ (sekce 2, 3)

Analogové výstupy (AO):
AO slouží k ovládání analogově řízených zařízení, jako jsou trojcestné ventily, stmívače osvětlení atd.

Na našich jednotkách naleznete dva typy AO:

  • první typ podporuje *tři režimy výstupu: stejnosměrné napětí 0-10 V⎓, proud 0-20 mA, nebo měření odporu (sekce 1)
  • druhý typ podporuje pouze stejnosměrný napěťový výstup 0-10 V⎓ (sekce 2, 3)

* Funkce nelze použít zároveň, vždy lze nastavit pouze jednu: napěťový výstup, proudový výstupu, nebo měření odporu

Speciální funkce

Kromě standardních vstupů a výstupů disponují jednotky Unipi i dalšími funkcemi pro rozšíření možností využití a optimalizaci výkonu celé sestavy. Tyto funkce jsou vyhodnocovány přímo v procesoru v rámci skupiny a nejsou tedy závislé na řídícím software.

Čítačový vstup (Counter)
Jednou z nejzajímavějších funkcí digitálních vstupů je čítačový vstup. Jde o vysokorychlostní počítadlo náběžných hran signálů, které je nezávislé na řídicím softwaru. Jednoduše řečeno, čítač dokáže sčítat velmi přesně i velmi krátké pulzy.

Čítačové vstupy jsou vhodné zejména pro odečet údajů z elektroměrů, vodoměrů, plynoměrů a dalších pulzních měřičů tvořících součást systémů MaR, VZT, atd. Rovněž naleznou využití i při odečtu otáček motorů. Pro tyto účely v jednotkách naleznete registry o celkové velikosti 64 bitů. Při překročení maximální hodnoty (4 294 967 295) se čítač automaticky vynuluje. Čítačové vstupy lze použít až do frekvence 10 kHz. V knihovních zařízeních Mervis IDE jsou označeny jako vstupy CNT.

Direct Switch
Pokud je zařízení v rámci sekce (Extensionu) osazeno digitálními vstupy i digitálními, či reléovými výstupy, je možné využít funkce DirectSwitch.

Tato funkce umožňuje logické připojení digitálního vstupu k digitálnímu, či reléovýmu výstupu a automatické vykonání jedné z dostupných operací. Funkce DirectSwitch je nezávislá na řídícím programu v jednotce a proto je vhodná například pro ovládání osvětlení či podobných časově kritických aplikací (typická doba reakce odpovídá reakci vstupu).

Funkci lze nakonfigurovat do jednoho ze tří režimů:

  • Kopírovat – stav vstupu je zapsán na výstup
  • Kopírovat inverzně – negovaný stav vstupu je zapsán na výstup
  • Přepnout – pokud je na vstupu detekována náběžná hrana, stav výstupu je negován
  • (Blokace – vypnutí funkce DirectSwitch)

Poznámka:
Funkci DirectSwitch je možné nakonfigurovat jen pro odpovídající vstup a výstup. Tj. pouze pro vstup DIy.x a výstup DOy.x (ROy.x), kde čísla x a y (pokud je y uvedeno) musí být shodné. Není možné funkci DirectSwitch použít pro vstup a výstup, kdy se jejich označení neshoduje, tedy: DI_x.y a DO_v.z. Použití této funkce na jeden vstup a více výstupů zároveň také není možné.

Pokud je na výstupu aplikována funkce DirectSwitch, není možné na výstup (DO) zapisovat běžným způsobem, ale je nutné zapsat stav TRUE i na register ForceOutput po dobu cca 1s.

PWM
Zkratka PWM skrývá slova Pulse-Width Modulation, v překladu “pulzně-šířková modulace”. Tato funkce slouží pro generování obdélníkového signálu dané frekvence a střídy na digitálním výstupu. Jedná se o princip digitálního přenosu analogového signálu (např. 0-100 %). Typicky se PWM používá pro regulaci komponent napájených stejnosměrným proudem způsobem, který by u analogové regulace nebyl možný. Například se s pomocí SSR relé může jednat o efektivní regulaci stejnosměrných topných patron a regulaci výkoného LED osvětlení.

Výchozí nastavení
Tato funkce slouží k uložení aktuální konfigurace sekce (Extensionu) do její paměti. Při odpojení a připojení zařízení k napájení či restartu sekce (Extensionu) se načte a použije uložená konfigurace. Tato funkce je také známá jako “kopíruj running-config do startup-config”.

Zapojení

Níže je popsáno fyzické zapojení všech vstupů a výstupů, které můžete naleznout na našich jednotkách Patron.

Digitální vstupy slouží pro indikaci logického stavu TRUE/FALSE. Lze je použít také v režimu čítače, pro odečet z pulzních měřičů, sledování otáček motorů atd. Další možností je využití funkce DirectSwitch a navázat tak vstup na výstup.

Logický stav TRUE (sepnuto) je na vstupu signalizován rozsvícením LED diody s odpovídajícím označením, shodným s označením vstupu.

Software detekuje stav TRUE, pokud je vstupní napětí mezi daným DIx a DIGND v rozsahu 7-35 V⎓. Jestliže napětí klesne pod 3 V⎓, je stav vyhodnocen jako FALSE. Napětí v rozsahu 3-7 V⎓ je nedefinovaný stav.

Zapojení

Každý konektor s digitálními vstupy disponuje společnou svorkou DIGND, na kterou se připojuje záporný pól zdroje stejnosměrného napětí. Kladný pól zdroje se připojuje přes připojené externí zařízení na svorku DIx, případně DIy.x. Ilustrace na následujícím obrázku.

Poznámka:
Pro připojení externích zařízení na digitální vstupy doporučujeme použit jiný (oddělený) zdroj, než je použit k napájení zařízení (jednotka/Extension), aby bylo zajištěno galvanické oddělení. U každé skupiny digitálních výstupů naleznete i svorku DIGND určenou právě pro připojení záporného pólu samostatného zdroje.

Digitální výstupy (polovodičové, zapojeny jako otevřené kolektory) jsou v konektoru vyvedeny na svorky DOx, případně DOy.x. Každý konektor také disponuje společnou svorkou DOGND pro připojení záporného pólu zdroje stejnosměrného napětí. Digitální výstupy nedisponují vlastním zdrojem napájení, ale pouze spínají záporný pól zdroje ze svorky DOGND na jednotlivé výstupy DOx, případně DOy.x, kde již může být připojena zátěž. Sepnutí každého výstupu je signalizováno rozsvícením LED diody s odpovídajícím označením, shodným s označením výstupu. U některých zátěží využijete i FBD svorku, více se dozvíte níže.

Poznámka:
Digitální výstupy je možné nakonfigurovat přes vhodný SW (Mervis, EVOK, či přímo zápisem do registů) i do režimu PWM (pulzně šířková modulace).

Zapojení

Následující obrázek ilustruje základní zapojení digitálního výstupu:

U některých zátěží připojených na digitální výstup, jako je například externí relé, je vhodné využít i diodu pro potlačení nežádoucích špiček (Flyback Diode) dostupnou na svorce FBD. Následující obrázek ilustruje připojení stykače na digitální výstup s využitím integrované diody FBD.

Upozornění!
Integrovaná dioda je navržena pouze pro připojení zařízení v rámci skupiny DO. Využití diody pro jiná zapojení může způsobit nevratné poškození zařízení.

Reléové výstupy jsou vyvedeny na svorkách COM a ROx, případně ROy.x a slouží pro spínání dvoustavových prvků. Relé je vhodné pro spínání střídavého nebo stejnosměrného napětí. Svorka COM (můze být společná pro dvě relé) standardně slouží pro přivedení spínaného napětí k daným relé ROx (popř. ROy.x). Relé jsou zapojeny ve stavu NO, ve vypnutém stavu jsou proto kontakty rozepnuty.

Sepnutí každého relé je signalizováno rozsvícením LED diody s odpovídajícím označením. Jištění proti přetížení a zkratu se provádí externě pojistkou, nejlépe zvlášť pro každý výstup. Jmenovitý proud a typ pojistky se volí podle zatížení a charakteru zátěže s ohledem na maximální proud na výstupu.

Upozornění:
V případě připojené indukční zátěže, představované například elektromotorem, cívkou relé nebo stykačem, či dokonce samotnou napájecí kabeláží v rozsáhlých elektroinstalacích, je nutné chránit reléové výstupy odpovídajícím vnějším členem (například varistorem, RC členem nebo diodou s odpovídající charakteristikou).

V případě připojení kapacitní zátěže, například zdroje pro LED osvětlení, je třeba chránit kontakty relé proti proudovému nárazu připojením termistoru odpovídající charakteristiky do série na výstup relé.

Zapojení

Následující obrázek ilustruje zapojení ohmické (odporové) zátěže se střídavým napětím na reléový výstup:

Typ měření se nastavuje v závislosti na použitém software. Záporný pól měřeného externího zařízení se připojuje na svorku AGND daného konektoru a jeho kladný pól (signál) na svorku AIx, případně AIy.x.

Poznámka:
Z výroby je zařízení nastaveno na měření napětí, aby nedošlo k případnému poškození zařízení/čidla v případě připojení nevhodného zařízení/čidla.

Upozornění!
Před připojením měřeného zařízení je potřeba nejdříve zkontrolovat nastavení měření pomocí použitého SW a podle druhu připojeného zařízení – viz. popis měření na jednotlivých sekcích níže.

Zapojení

Následující obrázky ilustrují připojení měření napěťového a proudového zdroje ke svorkám AI a AGND. Tato připojení jsou společná pro sekci 1 i sekce 2 a 3.

Měření napětí

Měření proudu

Připojení odporových čidel na analogové vstupy (pouze u sekcí 2 a 3 s vyjímkou některých jednotek např. S5xx) je možné realizovat dvouvodičovou, případně třívodičovou metodou. Výhodou třívodičové metody je eliminace chyby měření způsobené odporem použitého vodiče.

Dvouvodičová metoda

Třívodičová metoda

Informace v následující poznámce neplatí pro některé jednotky, např. S5xx.

Poznámka:
Analogový vstup sekce 1 nedisponuje možností měření odporových čidel. Toto měření je realizovatelné připojením odporového čidla na analogový výstup sekce 1 (AOR), případně na analogové vstupy ostatních sekcí.

Pokud tedy máte jednotku velikosti S, můžete měřit odpor pouze zapojením do analogového výstupu.

Popis režimů

U sekce 1 (s vyjímkou některých jednotek např. S5xx) lze na AI měřit pouze napětí, nebo proud:
Vždy je nejprve nutné zvolit režim vstupu v řídícím SW. Očekávané hodnoty na vstupu jsou:

  • Napětí → 0-10 (V⎓)
  • Proud → 0-20 (mA)

U sekcí 2 a 3, nebo u jednotek S5xx lze na AI měřit napětí, proud, nebo odpor:
Analogové vstupy sekcí 2 a 3, či jednotek S5xx, disponují přesným měřením proudu, napětí, nebo odporu. Typ zvoleného měření je potřeba nejprve nastavit v řídícím SW. V režimech měření napětí, či odporu lze vybrat ze dvou režimů přesnosti. Přečtená hodnota je typu real a odpovídá naměřené hodnotě na vstupu (V⎓, mA, Ω).

Tento analogový vstup podporuje následující režimy:

  • Napětí 0–10 V⎓
  • Napětí 0–2,5 V⎓
  • Proud 0–20 mA
  • Odpor třívodičově 0–1960 Ω
  • Odpor dvouvodičově 0–100 kΩ

Analogové výstupy slouží k ovládání externích zařízení pomocí analogového napěťového signálu 0-10 V DC, případně proudového signálu 0-20 mA. Takto lze řídit zařízení jako jsou například: trojcestné ventily, či výměníky.

Upozornění!
Zkrat, či dlouhodobé přetížení analogového výstupu může způsobit nevratné poškození, které se projevuje chybou převodu signálu, nebo zcela nefunkčním výstupem.

Zapojení

Připojení externího zařízení se provádí na svorky AGND a AORx, případně AORy.x, nebo na svorky AGND a AOVx, případně AOVy.x. Následující obrázek ilustruje zapojení zařízení na analogový výstup:

Popis režimů

U sekce 1 lze na svorce AOR (dříve jen AO) generovat napětí, nebo proud:
Vždy je nejprve nutné zvolit režim výstupu a následně lze výstup ovládat zápisem hodnot v řídícím SW. Očekávané hodnoty jsou:

  • Napětí → 0-10 (V DC)
  • Proud → 0-20 (mA)

Měření odporu na svorce AOR (dříve jen AO) sekce 1:
Tato vlastnost je vhodná pro čtení odporových čidel, např. teplotní čidlo PT1000.

U sekcí 2,3 a jednotek S5xx lze na AOV generovat pouze napětí:
Nastavení požadovaného napětí na výstupu se provádí zápisem v řídícím SW, který očekává hodnoty 0-4000, což lineárně odpovídá hodnotám 0-10 V DC na výstupu.

(Still can't find what you're looking for?)