Модули дискретного ввода

Назначение модулей дискретного ввода DI

Модуль ввода дискретных сигналов фиксирует электрическое состояние входа, которое показывает активен дискретный ввода или нет и это состояние используется в программе контроллера. Один и тот же уровень сигнала в зависимости от схемы и логики проекта может означать нормальное состояние, срабатывание датчика или аварию. Полученные данные используются для контроля оборудования, формирования сигнализации и блокировок, подсчёта событий и выработки управляющих команд. Для регистрации коротких импульсов или высокочастотного счёта необходим модуль с соответствующими быстродействующими функциями.

Промышленный сетевой протокол поддерживает не сам модуль дискретного ввода, а головное устройство станции: ПЛК или сетевой адаптер (каплер). В зависимости от выбранного устройства системы CREVIS могут подключаться по Modbus TCP/UDP, Modbus RTU/ASCII, EtherCAT, EtherNet/IP, PROFINET IO, PROFIBUS DP, CANopen, DeviceNet, CC-Link, CC-Link IE Field, CC-Link IE Field Basic, BACnet/IP. Поэтому один и тот же модуль в пределах совместимой серии можно применяться в системах автоматизации с различными промышленными протоколами.

Особенности модулей дискретного ввода CREVIS серий G и M

Серия G отличается наиболее широким выбором исполнений. В неё входят модули для сигналов постоянного и переменного тока, универсальные входы Sink/Source, решения для датчиков NAMUR, модули с контролем линии и быстродействующими функциями. Для распространённых сигналов 24 В DC можно использовать GT-1238 с восемью универсальными входами Sink/Source. Конкретный тип подключения определяется электрическим подключением и не требует дополнительной программной настройки.

Для цепей переменного тока предусмотрены, например, четырёхканальный GT-1904 на 240 В AC и другие исполнения серии G.

В зависимости модели канальная емкость в серии G от 4 до 32 каналов на модуль, а также имеется несколько вариантов клеммника : пружинный, втычной (push-in), IDC 20, IDC 40. Ответная часть для IDC разъемов не поставляется комплектно. Это необходимо учитывать при проектировании и заранее подобрать вилку IDC, плоский шлейф или кабель в круглой изоляции необходимой длины.

В серии М модули унифицированы и имеют 18-контактный втычной (push-in) клеммник, канальная емкость от 8 до 16 каналов на модуль.

Для специальных задач доступны отдельные модели. GT-1258 предназначен для подключения восьми датчиков приближения 24 В DC и поддерживает контроль линии, а GT-1278 рассчитан на восемь таких датчиков без контроля линии. GT-1658 имеет восемь входов NAMUR, обеспечивает питание датчиков 8,2 В и диагностирует обрыв и короткое замыкание цепи. GT-5758 принимает сигналы восьми PTC-термисторов и позволяет контролировать перегрев, обрыв и короткое замыкание цепи датчика. Для регистрации коротких импульсов, подсчёта, подключения энкодера и измерения периода применяется GT-1318. Поддерживаемые режимы, число задействованных каналов и предельную частоту необходимо проверять по характеристикам конкретного модуля.

Серия M ориентирована на ремонтопригодность и сокращение времени простоя. Модули устанавливаются в шасси и поддерживают горячую замену. Для стандартных цепей 24 В DC подходит, например, M12DF с шестнадцатью универсальными входами Sink/Source. Для сигналов переменного тока предусмотрены восьмиканальные M1808 на 120 В AC и M1908 на 240 В AC. Если в одном модуле требуются и входы, и выходы, M1418 объединяет восемь входов Sink и восемь выходов Source 24 В DC с диагностикой и защитой выходных каналов.

Горячая замена позволяет снять и заменить модуль без отключения системного питания и информационного обмена всей станции. Однако это не означает, что любые работы с клеммами и полевыми цепями можно выполнять под напряжением. Перед заменой необходимо соблюдать процедуру из руководства и требования электробезопасности, особенно для цепей 120 и 240 В AC.

Серия S снята с производства и представляет интерес главным образом при обслуживании ранее установленных систем. Модули серий G, M и S имеют разную конструкцию и внутреннюю шину, поэтому не являются взаимозаменяемыми, но являются функциональными эквивалентами.

Сравнение модулей серий G и M

Как выбрать модуль дискретного ввода

После того, как вы определились с серией и головным устройством, подбор модулей DI следует с параметров полевых сигналов. Сначала определяют общее количество каналов с учетом резерва (рекомендуется не менее 10% каналов), схему сигналов.

Напряжение и схема входа

Номинальное напряжение модуля должно соответствовать реальной полевой цепи. Помимо обозначения 24 В DC или 120/240 В AC необходимо проверить допустимый диапазон напряжений, пороги логических состояний 0 и 1 и входной ток. Модуль, рассчитанный только на постоянный ток, нельзя использовать в цепи переменного тока.

Для распространённых трёхпроводных датчиков PNP требуется вход Sink, а для датчиков NPN — вход Source. Универсальный вход Sink/Source поддерживает оба варианта, но окончательную совместимость всегда определяют по схемам подключения датчика и модуля. Для размножения потенциала рекомендуем рассмотреть компактные модули распределения потенциала для экономии места и бюджета на внешних клеммах GT-7508/GT-7518/GT-7588 и M710F/M711F/M750F/M751F. Сухой контакт кнопки, реле или концевого выключателя собственного напряжения не формирует: его включают в цепь входа с полевым питанием по схеме производителя.

Количество каналов, общие контакты и развязка

К числу рабочих сигналов желательно добавить резерв на расширение и замену оборудования не менее 10%. При этом важно учитывать не только общее количество входов, но и их распределение по общим контактам. Каналы одной группы могут иметь общий потенциал, поэтому подключение цепей с разными источниками питания или потенциалами требует отдельной проверки.

Указание «гальваническая развязка» не всегда означает изоляцию каждого канала. У большинства модулей изолированы полевая часть и внутренняя логика, тогда как входы внутри группы электрически связаны общим контактом. В проекте необходимо проверить, что именно развязано: входы от внутренней шины, отдельные группы или каждый канал. Рекомендуем в качестве гальванической развязки применять внешние интерфейсные реле на каждый канал.

Время реакции, фильтрация и подсчёт импульсов

Входной фильтр подавляет импульсные помехи и дребезг механических контактов, но одновременно увеличивает задержку и ограничивает минимальную длительность распознаваемого сигнала. Для обычных кнопок и концевых выключателей это полезно, а для энкодеров, импульсных расходомеров и быстро движущихся механизмов может привести к пропуску импульсов.

Подсчёт импульсов нельзя автоматически относить ко всем DI-модулям. Для такой задачи проверяют наличие специального режима, максимальную частоту, минимальную длительность импульса, разрядность счётчика и число каналов, доступных в выбранном режиме. Подсчет импульсов можно реализовать программно, а для счета импульсов высокой частоты следует применять специальные модули GT-5102/GT-5112/GT-5114/GT-5122/GT-5142.

Контроль линии и датчики NAMUR

Диагностика линии позволяет отличить штатное логическое состояние от некоторых неисправностей цепи, например обрыва или короткого замыкания. Набор диагностируемых состояний зависит от модели, поэтому одного слова «диагностика» в описании недостаточно — необходимо проверить таблицу характеристик и схему подключения.

NAMUR — это электрический интерфейс двухпроводных датчиков, в котором состояние определяется током цепи, дает возможность диагностировать обрыв или короткое замыкание. Значение 8,2 В относится к питанию датчика и не является обычным уровнем логической единицы, как у входов 24 В DC. Наличие NAMUR-входа само по себе не делает цепь искробезопасной: для применения во взрывоопасной зоне отдельно проверяют исполнение датчика, параметры искробезопасной цепи и необходимых сертифицированных барьеров искрозащиты.

Разъём, совместимость и обслуживание

Съёмные клеммные блоки RTB удобны для подключения отдельных проводов и обслуживания в шкафу. Разъёмы IDC применяют для плотного многоканального подключения и готовых кабельных сборок. При выборе нужно учитывать допустимое сечение провода, число контактов и наличие подходящего ответного разъёма или клеммного блока.