PLC-Fehlersuche meistern: Senkende vs. Quellende Ausgänge entschlüsseln

PLC-System-Fehlersuche sollte mit der Untersuchung der Feldgeräte und I/O-Module beginnen, nicht dem PLC-Programm. 70–80% der Fehler stammen von Feldgeräten und zugehöriger Verkabelung, Netzteilen und anderer verwandter Hardware. PLC-Programmfehler sind selten, es sei denn, jemand hat Änderungen vorgenommen.

In diesem Artikel erklären wir die Charakteristika von senkenden (sinking) und quellenden (sourcing) PLC-Ausgängen, damit Sie effektiv fehler suchen und die Fehlerquelle identifizieren können.

Lassen Sie uns mit den Begriffen Senken und Quellen beginnen.

Senken und Quellen

Viele von uns lernten die Wahrheit, dass negativer-zu-positiver Elektronenstromfluss Fakt ist. Wenn wir über Senken und Quellen sprechen, beziehen wir uns auf positiver-zu-negativer Stromfluss, was konventioneller Stromfluss ist.

Warum wird konventionelle Stromterminologie verwendet, um Senken und Quellen zu beschreiben? Es geht um Tradition, da Konzepte und Standards lange vor dem Verständnis von Elektronen etabliert wurden.

Wenn Strom von Gerät #1 zu Gerät #2 fließt, ist Gerät #1 die Quelle (sourcing) des Stroms, und Gerät #2 ist der Senker (sinking) des Stroms.

Angenommen, Gerät #1 ist ein Ausgangs-Feldgerät, wie eine Relaispule, und Gerät #2 ist ein PLC-Digitalausgangsmodul. Wenn Strom von der Relaispule zum Ausgangsmodul fließt, ist die Relaispule die Quelle und das Ausgangsmodul der Senker.

Wenn Strom vom Ausgangsmodul zur Relaispule fließt, dann ist das Modul die Quelle, und die Relaispule der Senker.

Ausgangsmodul-Typen

PLC-Anbieter bieten sowohl Halbleiter-senkende als auch quellende Ausgangsmodule an. Die eigentliche Schaltaktion wird von Halbleiterkomponenten durchgeführt, typischerweise BJTs oder FETs, die die Lastspannung elektronisch ein- oder ausschalten.

Wegen des Halbleiterschaltens ist die Stromflussrichtung wichtig beim Anpassen des Moduls an den Typ des gesteuerten Feldgeräts.

Das Trockenrelais ist ein dritter Typ von Ausgangsmodul. Es war der ursprüngliche Standard für festverdrahtete PLC I/O, der mechanische Kontakte nutzt, die AC und DC Lasten unabhängig von Polarität oder Stromrichtung schalten.

Bei vielen PLCs können Sie die Relaiskontakte klicken hören. Das Trockenrelais-Ausgangsmodul kann als Senker oder Quelle fungieren. Es bleibt heute beliebt in Anwendungen mit gemischten Lasttypen oder höheren Strömen.

Fehlersuche an einem Trockenrelais-Ausgangsmodul unterscheidet sich nicht von der Fehlersuche an jedem anderen Relais-Schaltkreis. Also fokussieren wir uns auf die Fehlersuche an Halbleitermodulen.

Moderne Industriesysteme erfordern hohe Schaltgeschwindigkeiten und verlassen sich daher auf Halbleiter-Ausgangsmodule, die zuverlässiger als mechanische Relais arbeiten.

Ausgangsmodule

Senken und quellende Ausgangsmodule sind unterschiedlich verdrahtet. Quellende Module verbinden die Last mit einer Versorgungsspannung. Senkende Module verbinden die Last mit einem Netzteil-Rückleiter oder Masse.

Allen-Bradley 1756-OB16D

Wir starten mit dem Allen-Bradley 1756-OB16D, welches ein 16-Ausgang quellendes Ausgangsmodul ist. Der Buchstabe "D" steht für diagnostisch, was dieses Modul in eine Kategorie über vielen anderen stellt.

Wie bei vielen Ausgangsmodulen hat jeder Ausgang eine ST-LED, die den Ausgangsbefehlsstatus anzeigt. Zur Unterstützung der Fehlersuche hat dieses Modul FLT-LEDs, die potenzielle Probleme mit Feldgeräten und zugehöriger Hardware anzeigen.

Wenn ST LED 0 an ist, spiegelt sie den ON-Befehlslogik wider, wie vom PLC-Programm dirigiert. Der interne Halbleiterschalter schließt und liefert ca. +24 Volt an die an den Ausgang 0 Terminal angeschlossene Last.

Unter normalen Betriebsbedingungen fällt der Halbleiterschalter ca. 1,2 Volt über sich ab, was die Lastspannung reduziert.

Die Spannung bleibt präsent, auch wenn die Last offen ist oder ein Draht gebrochen ist. Da können die FLT-LEDs bei der Fehlersuche helfen. Wenn FLT LED 0 an ist, zeigt dies einen Fehlerzustand an diesem Ausgang an, wie eine offene Last oder gebrochenen Draht.

Wenn ST LED 0 AUS ist, ist der Halbleiterschalter offen und entfernt den Strompfad zum externen Schaltkreis. Sie würden erwarten, dass die Ausgangsspannung null ist.

Jedoch, wegen der internen Diagnostikelektronik, könnten Sie eine signifikante Spannungsablesung auf Ihrem hochohmigen Digitalmultimeter sehen. Lassen Sie sich von dieser Ablesung nicht täuschen.

Viele Ausgangsmodule, wie der Allen-Bradley 1769-OB16, haben nur ST-LEDs, die den Befehlslogikstatus anzeigen, wie vom PLC-Programm dirigiert. Fehlersuche ist etwas herausfordernder und erfordert normalerweise mehr Spannungsmessungen.

Allen-Bradley 1756-OV16E

Der Allen-Bradley 1756-OV16E ist ein 16-Ausgang senkendes Modul. Der Buchstabe "E" steht für elektronische Sicherung.

Dieses Modul benötigt eine +24V Versorgung, um die interne Elektronik zu versorgen, aber es senkt den Laststrom am Modulausgang.

Wenn ST LED 0 an ist, schließt der interne Halbleiterschalter und bietet einen Strompfad durch die Last zur Masse. Die beleuchtete LED zeigt nicht an, dass der Ausgangsschaltkreis normal arbeitet; sie zeigt nur, dass die PLC den internen Schalter zu schließen befohlen hat.

Seien Sie vorsichtig beim Messen der Ausgangsspannung. Unter normalen Betriebsbedingungen, wenn LED 0 aus ist, wird die Ausgangsspannung 24 Volt betragen. Wenn LED 0 an ist, wird die Ausgangsspannung nahe null sein. Das Modul liefert nicht die 24 Volt, da sie von der Last stammen.

Zusammenfassung

Es gibt ein paar Dinge zu beachten. Halbleiter-Ausgangsmodul-Lasten sind normalerweise extern gesichert, es sei denn, das Modul hat eingebaute elektronische Sicherung, wie der Allen-Bradley 1756-OV16E.

Diese Module können nur Niedrigstrom-Lasten handhaben. Generell erfordert jede Last, die nicht auf Hochgeschwindigkeitsschalten angewiesen ist und mehr Strom zieht als eine einfache Lampe, ein Zwischenschaltrelais.

Senken und Quellen zu verstehen, ist entscheidend für erfolgreiche PLC-Fehlersuche. Status-LEDs sind eine exzellente Ressource für Fehlersucher, aber zu verstehen, was sie anzeigen, ist essenziell.

Sich mit den Charakteristika normaler und fehlerhafter Bedingungen vertraut zu machen, hilft Ihnen, Fehlinterpretationen von LED-Zuständen und Spannungsablesungen zu vermeiden.