Hír

Egy fotocella látja a dobozt, egy relé kiold, egy toronylámpa állapota megváltozik, és a vezérlő feljegyzi az eseményt, mindezt ezredmásodpercek alatt. A digitális bemenet és kimenet megértése nem maradhat elméleti jellegű, ha automatizálási hardvert specifikálunk vagy terepi eszközt hibaelhárítunk. Közvetlen hatással van a kábelezésre, a jel integritására, a vezérlő kompatibilitására és a rendszer üzemidejére.

A digitális bemeneti kimenet, amelyet általában digitális I/O-nak neveznek, elektromos jelek bináris formában történő továbbítása egy vezérlő vagy számítógép és külső eszközök között. A bináris azt jelenti, hogy a jel két állapot egyikében olvasható le: BE vagy KI, MAGAS vagy ALACSONY, 1 vagy 0. A digitális bemenet azt olvassa le, hogy ez az állapot jelen van-e. A digitális kimenet azt a jelet állítja elő, amely parancsot ad ki egy külső eszköznek.

Digitális bemenet és kimenet · Az ipari automatizálás és a beágyazott vezérlés alapvető építőkövei

Egy digitális bemeneti csatorna érzékeli, hogy a feszültség vagy áram egy adott küszöbértéken belül van-e. Ha a bejövő elektromos szint meghaladja ezt a küszöbértéket, a rendszer bekapcsolt állapotként olvassa be. Kikapcsolt állapotba kerül, ha a szint a küszöbérték alá esik. A hardver emellett izolációt, szűrést és túlfeszültség-védelmet is tartalmazhat a szennyezett környezetben való jobb megbízhatóság érdekében.

Egy digitális kimeneti csatorna pont fordítottan működik. Amikor szoftver, firmware vagy vezérlőlogika parancsot ad neki, megváltozik az elektromos állapota. Ez az állapotváltozás feszültséget adhat, áramot vehet fel, vagy kapcsolhat egy külső áramkört, a kimenet kialakításától függően. A vevőeszköz erre a jelre reagál.

Digitális bemenetek

A digitális bemenet a külvilágból fogad jelet. A bemenet nem vezérli a terepi eszközt. A kijelzett állapotot érzékeli. Tipikus bemenetek közé tartoznak a közelségérzékelők, végálláskapcsolók, vészleállító állapotérzékelők, ajtóreteszek és kódoló indeximpulzusok.

A küszöbérzékelés és az elektromos leválasztás gyakran a bemeneti áramkör részét képezi. Ez az elválasztás különösen értékes ipari környezetben, mivel megvédi a gazdarendszert a feszültségcsúcsoktól, a földelési problémáktól, valamint a motorok, inverterek és kapcsolóberendezések által keltett elektromos zajtól.

Digitális kimenetek

A digitális kimenet vezérlőjelet küld kifelé. A gyakran kapcsolt terhelések közé tartoznak a soros lámpák, kontaktorok és relék, jelzőfények, fékek és pneumatikus szelepek. Egyes kimenetek közvetlen kisáramú jelzésre szolgálnak, míg mások egy közbenső relét vagy szilárdtest eszközt aktiválnak, amely a fő terhelést kapcsolja.

A kimeneti értékek különös figyelmet érdemelnek. Az áramkapacitás, a feszültségtartomány, a kapcsolási sebesség és a szivárgási viselkedés mind meghatározza, hogy egy kimenet biztonságosan ki tudja-e szolgálni a céleszközt minden tervezett üzemi körülmény között. A legtöbb alkalmazásban a kimenet nem közvetlenül hajtja meg a végberendezést. Egy vezérlőjelet küld egy független teljesítményfokozatnak.

Az egyik leggyakoribb kérdés, amit a vásárlók a digitális bemeneti kimenettel kapcsolatban feltesznek, hogy az kompatibilis-e a meglévő vezérlőarchitektúrájukkal. Ugyanannyira fontos a jeltípus, mint a csatornaszám.

• 24 VDC digitális I/O: Gyakori az ipari szintű funkciókban, mivel ez a feszültségszint működőképes egyensúlyt kínál a zajvédelem és a praktikum között a PLC-k és a gépvezérlő hardverek számára.
• 3,3 V vagy 5 V logika: Gyakori a beágyazott rendszerekben. Ezek a feszültségszintek nem cserélhetők fel 24 VDC ipari I/O-val megfelelő interfész-tervezés nélkül.
• Forrás és nyelő: Egy forráskimenet áramot szolgáltat a terhelésnek. Egy nyelő kimenet utat biztosít a földhöz. A bemeneteket jellemzően a várt terepi bekötési séma szerint dokumentálják. Ez különösen fontos vegyes gyártóktól származó rendszereknél, ahol a PNP és NPN érzékelőknek kompatibilisnek kell lenniük.
• Elkülönítés: Elektromos gát a terepi és a vezérlő oldal között. További védelmet nyújt és csökkenti a hibákat zajos telepítések esetén. A nem izolált I/O alkalmas lehet kis, jól szabályozott házakhoz, de nagyobb figyelmet igényel a földelésre és a kábelkezelésre.

• Gyári automatizálás: Gépállapot és alkatrész-érzékelés, kenőrendszer és riasztási kimenetek, mechanikus reteszelés-felügyelet és szekvenálási logika a gyártósor minden szakaszában.
• Közlekedés és infrastruktúra: Ajtóállapot, kapcsolóállás, riasztási jel figyelése és relévezérlés járművekben, vasúton és útszéli szekrényekben.
• Egészségügyi berendezések: Állapotjelzés, perifériás vezérlés és rendszerbiztonsági funkciók, ahol determinisztikus működés és megbízható állapotérzékelés szükséges.
• Beágyazott ipari PC-k és élvezérlők: A képfeldolgozó szoftverek, az analitikai eszközök vagy a felügyeleti vezérlőlogika ventilátor nélküli számítógépen is futhat, de a digitális I/O teszi lehetővé az érzékelő eseményeinek valós idejű észlelését és reagálását. Pontosan ezért kell az I/O kiválasztásának a platform közös tervezésének részét képeznie a kezdetektől fogva, nem pedig utólagos szempontként.

A digitális I/O nagyon eltér az analóg I/O-tól, és a működési különbség is jelentős. Az analóg bemenetek és kimenetek egy értéktartományt képviselnek (például 0-10 V vagy 4-20 mA), és folyamatosan változó körülményeket, például hőmérsékletet, nyomást vagy áramlást mérnek vagy szabályoznak. A digitális I/O egyszerűen csak diszkrét állapotokat olvas és vezérel.

Ez nem egyenértékű egy kommunikációs interfésszel, mint például az Ethernet, USB vagy soros port. A kommunikációs portok strukturált adatokat cserélnek, gyakran kétirányúan és egy protokoll szerint. A digitális I/O közvetlen állapotalapú jelzés. Sok rendszer mindkettőt használja: a hálózatba kapcsolt eszközök magasabb szintű adatokat hordoznak, míg a digitális I/O szinte azonnali vezérlést és felügyeletet végez a berendezések szintjén.

Digitális I/O hardver kiválasztásakor az általános címkék kevéssé befolyásolják a megvalósítás praktikusságát. Az első ellenőrizendő paraméter a feszültségtartomány, ezt követi az áramerősség, a szigetelési módszer, a csatornasűrűség és a válaszidő. Hosszú kábelekkel, kapcsolási zajjal és különböző gyártóktól származó külső berendezésekkel rendelkező alkalmazásokban az elektromos tűréshatár ugyanolyan fontossá válik, mint az alapvető funkciók.

• Környezeti feltételek: Egy tiszta laborasztal és egy sajtológép gyártósor nem ugyanazokat a követelményeket támasztja. Az ipari telepítések széles üzemi hőmérséklet-támogatást, rezgésálló viselkedést, stabil egyenáramú tápellátást, valamint biztonságos csatlakozó- és csatlakozóopciókat igényelhetnek.
• Életciklus elérhetőség: A rövid termékélettartamból adódó áttervezések befolyásolhatják az érvényesítést, a beszerzést és a szerviztervezést. A hosszabb életciklus-elérhetőség ugyanolyan fontos lehet az OEM-ek és a rendszerintegrátorok számára, mint az elektromos teljesítmény.
• Szoftverkompatibilitás: Néhány digitális I/O modul könnyen integrálható Windows vagy Linux környezetekbe kiforrott illesztőprogramok és API-k segítségével. Mások PLC-orientált vagy protokollvezérelt architektúrákhoz készültek. A helyes választás attól függ, hogy a vezérlőréteg hagyományos PLC, beágyazott számítógép, orvosi munkaállomás vagy egyedi peremhálózati eszköz.

Papíron a digitális I/O egyszerűnek tűnik, mivel csak két állapotot kezel. A terepen ennek a két állapotnak megbízhatónak kell maradnia. A téves triggerelések, az elmulasztott átmenetek és a marginális feszültségszintek időszakos hibákat okozhatnak, amelyeket nehéz diagnosztizálni. Egy érzékelő látszólag működőképes lehet, de ha a bemeneti küszöbérték rosszul illeszkedik, vagy a földelési séma instabil, a vezérlőrendszer továbbra is rossz állapotot olvashat le.

Ha az alkalmazása megbízható állapotfelügyelettől és közvetlen eszközvezérléstől függ, a digitális I/O az egyik első specifikáció, amelyet érdemes helyesen meghatározni.