Struktura

Vstupní a výstupní jednotky

Vstupní a výstupní jednotky

Přestože se v dnešní době často setkáváme s pojmem „digitální – digitalizace“, veškeré lidské vnímání okolního světa probíhá vyhodnocením spojitých signálů, které se do mozku přenáší nervovou soustavou. Ať už se jedná o teplotu, zvuk, tlak nebo bolest, všechny tyto podměty dokáže člověk vyhodnotit s dostatečnou přesností a dostatečně rychle na ně zareagovat.

PLC je schopno řídit automatizované procesy prostřednictvím vstupně/výstupních portů (I/O), které slouží k připojení rozličných senzorů fyzikálních veličin a akčních členů (aktuátorů).

Senzorické vybavení pro automatizaci potom poskytuje jak spojitý tak i nespojitý výstup. V závislosti na tom, jaký signál je modul schopen zpracovat (potažmo připojit senzor nebo aktuátor), rozeznáváme:

  • digitální porty

  • analogové porty

  • porty pro specifické úlohy

Analogové jednotky

Okamžité hodnoty se u analogového signálu mění v čase spojitě – spojitý signál.

Hodnoty takovýchto signálů se mohou pohybovat v řádech mV až desítek voltů.

Bylo tedy třeba rozsahy analogových vstupů normalizovat.

Analogový signál přitom můžeme vyhodnotit na základě napěťové nebo proudové úrovně.

V případě napětí se jedná o rozsah hodnot 0 až 10V, pro proud potom 0 až 20mA, popř. 4 až 20mA.

Obr. 1: Zobrazení spojitého signálu

Na následujícím obrázku je zobrazena jednotka se čtyřmi analogovými vstupy a jedním analogovým výstupem. K takovéto jednotce je možné připojit např. odměřování pro určení polohy.

obrazek

Obr. 2: Analogový modul – firma SIEMENS

Digitální jednotky

Zpracovávají nespojitý (binární) signál, který dosahuje dvou logických úrovní – logické jedničky a logické nuly.

U řídicích systémů nejčastěji odpovídá logické jedničce hodnota napětí 5V nebo 24V. Logické nule potom hodnota napětí 0V.

Obr. 3: Zobrazení digitálního signálu

Jestliže pro řízený systém nemá samotná jednotka PLC potřebný počet digitálních I/O portů, lze ji pomocí digitálních jednotek rozšířit stejně jako v případě analogových I/O.

Speciální jednotky

Jsou určeny pro specifické úlohy, jako je např. řízení pohonů, kdy jednotka zpracovává informace z tzv. inkrementálního rotačního snímače IRC nebo-li enkodéru. Toto zařízení slouží ke zjištění natočení, resp. rychlosti otáčení hřídelů motorů. Tyto moduly potom zpracovávají dva signály fázově posunuté o 90°, využívané ke zjišťování směru otáčení, a třetí signál, který je obvykle snímačem generován jednou za otáčku.

obrazek

Obr. 4: Generované pulsy A,B z IRC odměřování posunuté o 90° a nulový puls R, firma HEIDENHAIN

obrazek

Obr. 5: Výkonová jednotka pro připojení motorů – firma BECKHOFF

Mezi základní automatizační úlohy patří regulace teploty. Pro vyhodnocení aktuální hodnoty lze využít již výše zmíněné analogové jednotky se standardizovanými rozsahy. Nicméně pro snadnější připojení teplotních čidel a zpracování jejich signálu se také používají speciální moduly, které převádí analogový signál na hodnoty přímo ve °C resp. K.

obrazek

Obr. 6: Teplotní modul – firma SIEMENS

 

Zdroje

Obrázky

 

Opakování

K čemu slouží vstupně/výstupní porty PLC?

Uveďte příklady analogové hodnoty a nakreslete její průběh v čase.

Uveďte příklady digitální hodnoty a nakreslete její průběh v čase.

Proč jsou hodnoty analogových a digitálních signálů standardizovány?

Doplňující učivo

Jak již bylo uvedeno v hlavním textu, I/O jednotky slouží k připojení rozličných čidel a aktuátorů.

Pro snímání teplot existuje celá řada senzorů založených na různých principech. Na obrázku níže vidíme průmyslové teplotní čidlo, které se změnou teploty mění svůj odpor – odporové teplotní čidlo.

obrazek

Obr: 7: Odporové teplotní čidlo – firma ZPA

Pro zjištění hodnoty vysunutí pístnice u pneumatických válců se používají magnetická integrovaná čidla.

obrazek

Obr. 8: Analogové odměřování pro pneumatické válce – firma SICK

Doplňující učivo

PLC automat může disponovat tranzistorovými nebo reléovými výstupy.

Prostřednictvím tranzistorových výstupů je možné připojit prvky s napájecím stejnosměrným napětím obvykle 24V a proudovým odběrem do několika ampér.

Reléové výstupy potom umožňují připojit i zátěž s běžným síťovým napětím 230V.

Pokud pro spínanou zátěž nevyhovují ani integrované reléové výstupy, je možné na pport PLC připojit např. stykač, jehož kontakty budou pro daný proudový odběr dimenzované.

Obr. 9: Připojená skupina relé k tranzistorovým výstupům PLC

 

Logolink