Модули расширения для контроллеров
Когда встроенных входов и выходов ПЛК недостаточно, к системе подключают дополнительные модули. Они позволяют увеличить количество датчиков, кнопок, концевых выключателей, реле, клапанов, приводов и других устройств, с которыми работает контроллер.
По сути, модуль расширения для ПЛК это любой подключаемый к системе модуль ввода-вывода. Его также могут называть модулем расширения контроллера, модулем расширения I/O или IO-модулем. Названия отличаются, но основная задача одна: добавить системе новые входные и выходные каналы либо дополнительные функции.
Модульная конструкция позволяет собрать конфигурацию под конкретный объект. Если требуется подключить больше датчиков, устанавливают модуль расширения входов. Для управления дополнительными исполнительными устройствами используют модуль расширения выходов. Когда нужны оба типа каналов, выбирают модуль расширения входов-выходов.
Основные виды модулей расширения CREVIS
| Тип модуля | Что он добавляет | Количество каналов | Примеры подключаемых устройств |
|---|---|---|---|
| Модуль расширения дискретных входов | Каналы для приёма сигналов с двумя состояниями: включено/выключено, замкнуто/разомкнуто | 4, 8, 16 или 32 входа | Кнопки, концевые выключатели, датчики приближения, контакты реле, сигнализаторы уровня |
| Модуль расширения дискретных выходов | Каналы для передачи команд от ПЛК исполнительным устройствам | 4, 8, 16 или 32 выхода в зависимости от модели | Реле, контакторы, электромагнитные клапаны, световые индикаторы и другие нагрузки |
| Модуль расширения дискретного ввода-вывода | Одновременно добавляет входные и выходные каналы | Например, 8DI/8DO или 16 универсальных каналов DI/DO | Дискретные датчики и исполнительные устройства в составе одного узла |
| Модуль расширения аналоговых входов | Каналы для получения сигналов тока, напряжения, температуры и других измеряемых величин | До 16 входов; распространены исполнения на 4, 8 и 16 каналов | Датчики давления, температуры, уровня, расхода, положения и измерительные преобразователи |
| Модуль расширения аналоговых выходов | Каналы для формирования управляющих сигналов тока или напряжения | До 16 выходов в зависимости от серии и модели | Частотные преобразователи, регулирующие клапаны, приводы, позиционеры, регуляторы мощности |
| Специальный или интерфейсный модуль | Добавляет функции, которые нельзя реализовать обычными DI, DO, AI и AO | Зависит от назначения модуля | Энкодеры, счётчики импульсов, устройства RS-485, RS-422, SSI и IO-Link, шаговые двигатели |
| Модуль расширения питания | Увеличивает доступную мощность системного или полевого питания, разделяет участки питания | Сигнальных каналов не добавляет | Следующая группа модулей или отдельная группа полевых устройств |
Дискретные модули расширения
Дискретный модуль расширения работает с сигналами, которые могут принимать одно из двух состояний. Например, кнопка нажата или отпущена, контакт замкнут или разомкнут, датчик сработал или не сработал.
Модуль расширения дискретных входов принимает такие сигналы и передаёт их контроллеру. Один модуль CREVIS может добавить 4, 8, 16 или 32 входных канала. Модель на 16DI, например, позволяет подключить до 16 отдельных дискретных сигналов.
Модуль расширения дискретных выходов используется для управления оборудованием. Контроллер передаёт ему команду, после чего соответствующий выход включает или отключает реле, клапан, контактор, лампу либо другое исполнительное устройство.
Если в одном узле нужны и входы, и выходы, можно использовать комбинированный модуль расширения дискретного ввода-вывода. В линейке CREVIS есть модели с фиксированным распределением каналов, например 8DI и 8DO, а также устройства с 16 универсальными каналами, которые настраиваются как входы или выходы.
Таким образом, выражения «дискретный модуль расширения», «модуль расширения дискретных сигналов» и «модуль расширения дискретных входов и выходов» обычно обозначают одну группу оборудования — дополнительные DI- и DO-модули для ПЛК или удалённой станции ввода-вывода.
Аналоговые модули расширения
Аналоговый модуль расширения работает не только с состояниями «включено» и «выключено», а с изменяющейся величиной тока, напряжения, сопротивления или температуры.
Модуль расширения аналоговых входов применяют для подключения датчиков и измерительных преобразователей. Он может принимать сигналы 0–20 мА, 4–20 мА, 0–10 В, ±10 В, сигналы термопар, термосопротивлений и другие типы аналоговых величин.
Распространённый вариант — аналоговый модуль расширения на 8 токовых входов. К нему можно подключить восемь преобразователей с выходом 0–20 или 4–20 мА, например датчики давления, уровня или расхода. В каталоге CREVIS также представлены модели на 4 и 16 аналоговых входов.
Модуль расширения аналоговых выходов получает команды от ПЛК и формирует на выходе заданный ток или напряжение. Эти сигналы используют для задания скорости частотному преобразователю, положения приводу, степени открытия регулирующему клапану или требуемой мощности регулятору нагрева.
Каналы и количество модулей — не одно и то же
При подборе оборудования важно различать количество каналов в одном устройстве и допустимое количество модулей в станции.
Модуль на 16 каналов — это одно физическое устройство, внутри которого находится 16 входов, выходов или универсальных каналов. Например, 16DI означает 16 дискретных входов, а 8DI/8DO — восемь входов и восемь выходов.
Фраза «подключение 16 модулей расширения» означает другое: к ПЛК или сетевому адаптеру можно присоединить 16 отдельных устройств, если это допускает выбранная модель. Каждый из них при этом может содержать собственные 4, 8, 16 или 32 канала.
Например, станция из десяти модулей по 16 дискретных входов будет иметь 160 входных каналов. Фактические ограничения зависят от ПЛК или адаптера, допустимого тока системного питания, объёма данных и состава станции.
Как модули расширения подключаются к контроллеру
В системах CREVIS обычные модули дискретного и аналогового ввода-вывода устанавливаются рядом с ПЛК или сетевым адаптером. Между собой устройства обмениваются данными по внутренней шине системы: G-Bus в серии G или M-Bus в серии M.
Сам сигнальный модуль обычно не подключается напрямую к внешней сети Modbus TCP, PROFINET или EtherCAT. Внешний промышленный протокол поддерживает головное устройство — контроллер CREVIS либо сетевой адаптер.
Благодаря этому одинаковые модули ввода-вывода можно использовать в станциях с разными промышленными протоколами. При переходе, например, с Modbus TCP на PROFINET меняется сетевой адаптер, а совместимые DI-, DO-, AI- и AO-модули могут оставаться прежними.
Модули расширения Ethernet и RS-485
Название «модуль расширения Ethernet» может использоваться в разных значениях. Чаще всего под ним понимают сетевой адаптер, или каплер, который подключает всю станцию ввода-вывода к промышленной Ethernet-сети. В зависимости от модели это может быть Modbus TCP, PROFINET IO, EtherNet/IP, EtherCAT или другой протокол.
Сам разъём Ethernet не добавляет входные и выходные каналы. Сетевой адаптер обеспечивает обмен между ПЛК и установленными после него модулями I/O.
Модуль расширения RS-485 также может обозначать два вида оборудования. Первый вариант — сетевой адаптер, через который вся станция обменивается данными с ПЛК, например по Modbus RTU. Второй — специальный интерфейсный модуль RS-485 для подключения счётчиков, приводов, измерительных приборов или других последовательных устройств.
Специальные модули и расширение питания
К модулям расширения для контроллера можно отнести не только стандартные DI, DO, AI и AO. Специальные модули расширяют функциональные возможности системы: считают высокочастотные импульсы, обрабатывают сигналы энкодеров, работают с SSI и IO-Link, формируют ШИМ-сигналы, управляют шаговыми двигателями или обеспечивают обмен по последовательным интерфейсам.
Модули питания тоже относятся к расширению системы, но не увеличивают количество входов и выходов. Модуль расширения системного питания создаёт дополнительный участок питания внутренней электроники. Модуль расширения полевого питания подаёт отдельное питание на следующую группу выходных модулей или подключённых нагрузок. Такие устройства применяют, когда мощности головного адаптера недостаточно либо необходимо разделить цепи питания.