Wejścia i wyjścia sterownicze służą nam do zarządzania przemiennikiem częstotliwości oraz tworzenia prostej synoptyki. Wyróżniamy wiele wejść/wyjść sterowniczych, lecz wszystkie możemy podzielić na dwie grupy:
- wejścia/wyjścia cyfrowe
- wejścia/wyjścia analogowe
Za pomocą wejść/wyjść cyfrowych podajemy informacje cyfrowe – wejście jest załączone (ON) lub wyłączone (OFF). Za pomocą wejść/wyjść analogowych podajemy informacje ciągłe, np. wskaz temperatury, ciśnienia, wilgotności, itp. Robimy to przeważnie za pomocą dwóch standardów elektrycznych: 0-10VDC lub 4-20mA. I tak dla przykładu możemy mieć do czynienia z czujnikiem temperatury, który podaje do przemiennika sygnał elektryczny z zakresu 0-10VDC, który należy rozumieć następująco: jeżeli na wejściu pojawia się sygnał 0VDC – temperatura wynosi 0 stopni Celsjusza. Jeżeli sygnał na wejściu wynosi 10 VDC – temperatura wynosi 100 stopni Celsjusza. Każda inna wartość skalowana jest liniowo, t.j. 5VDC oznacza temperaturę 50 stoni Celsjusza a sygnał 2,5VDC oznacza temperaturę 25 stopni Celsjusza. Podobnie to wygląda w przypadku pętli prądowej 4-20mA, lecz zamiast napięciem – operujemy prądem wyrażonym w mA.
W zależności od typu i mocy danego przemiennika – wejść/wyjść sterowniczych może być więcej lub mniej. Widać to wyraźnie na bazie serii FR-E800 – model z zabudowaną komunikacją RS485 posiada ich aż 15. Z kolei modele z zabudowaną komunikacja Ethernet czy profinet posiadają jedynie 8 wejść/wyjść fizycznych. Odpowiednią ilość fizycznych wejść/wyjść należy ustalić już na etapie doboru przemiennika do danej aplikacji. Jeżeli popełnimy błąd – ratować się możemy kartami opcyjnymi – dla serii FR-E800 mamy do dyspozycji kilka kart z różnymi wejściami/wyjściami.
Jakie to mogą być wejścia/wyjścia?
- wejścia/wyjścia czysto cyfrowe zbudowane w oparciu o tranzystor. Działają na zasadzie ON – OFF. Przenoszą małe obciążenia do 100-150mA.
- wyjścia cyfrowe zbudowane w oparciu o przekaźnik elektromagnetyczny. Przenoszą większe prądy do max. 5A.
- wejścia/wyjścia analogowe w różnych standardach elektrycznych: 0-10VDC, 4-20mA, PTC, PT100, PWM.
- wejścia/wyjścia specjalne – np. szybkie wejścia cyfrowe impulsowe czy bezpieczeństwa.
Spójrzmy na listwę zaciskową wejść/wyjść przemiennika FR-E800:
Przemiennik oferuje aż siedem wejść cyfrowych, które możemy swobodnie programować. Wejścia posiadają swoje funkcje ustawione domyślnie. I tak, wejście pierwsze oznaczone jest jako STF – czyli start forvard, start w prawym kierunku, kolejno: STR – start lewo, RH+RM+RL – prędkości krokowe, MRS – blokada wyjścia przemiennika, RES-reset. Zacisk wspólny SD oraz zasilania PC.
Wejścia cyfrowe wyzwalać możemy na dwa sposoby – w standardzie NPN lub PNP. Wybór standardu odbywa się za pomocą zworki zlokalizowanej w pobliżu zacisków. W standardzie NPN zwieramy po prostu dane wejście do zacisku wspólnego SD. W standardzie PNP podajemy +24VDC na dane wejście cyfrowe a masę łączymy z zaciskiem PC. Obecność sterowania NPN i PNP wynika z różnic związanych z tradycjami programowania. W Europie przeważnie sterujemy wejścia cyfrowe plusem (PNP) w Azji najczęściej minusem (NPN).
FR-E800 posiada dwa wyjścia otwarty kolektor z przypisanymi funkcjami RUN (praca) oraz FU (detekcja częstotliwości). Tutaj znowu – funkcję wyjść możemy swobodnie zmienić. Domyślnie wejście RUN sygnalizuje pracę a FU – detekcję częstotliwości na poziomie 6Hz.
Przekaźnik wyjściowy ze stykiem przełączanym. Zacisk C jest wspólny, zacisk A normalnie otwarty, zacisk B normalnie zamknięty. Jest to przekaźnik bez potencjałowy. Jeżeli chcemy operować z potencjałem, należy podać go na zacisk wspólny C. Przekaźnik przenosi obciążenia max do 2A. Domyślnie wyjście przekaźnikowe ustawione jest jako sygnalizacja błędu.
Wejście STO – bezpiecznego wyłączenia momentu (Safety Torque OFF). Zaciski S1 oraz S2 to dwa kanały wejściowe STO. Zacisk PC jest dedykowanym zasilaniem dla wejść STO. Fabrycznie jest tu włożona zworka, gdyż zdjęcie napięcia 24VDC z któregokolwiek zacisku S1 lub S2 skutkuje wyzwoleniem błędu bezpieczeństwa i przemiennik będzie zblokowany do dalszej pracy.
Wyjście bezpieczeństwa. Opisane jako SO i SOC. Jest to sygnał monitorujący wejście STO. Po wyzwoleniu wejścia STO – wyjście SO i SOC sygnalizuje jego działanie. Zacisk SOC jest zaciskiem wspólnym. Wyjście jest izolowane od pozostałych.
Na sam koniec pozostają nam do omówienia wejścia/wyjścia analogowe:
Standardowo mamy dwa wejścia analogowe. Ich standard wybieramy za pomocą zworek nr 2 i 4. Możemy ustawić oba wejścia w standardzie napięciowym lub prądowym. Zaciski:
10 – zasilanie zewnętrznego potencjometru +5VDC.
2 – wejście fabrycznie ustawione jako 0-10VDC.
5 – zacisk masy analogowej.
4 – wejście fabrycznie ustawione jako prądowe.
Zaciski AM oraz 5 to wyjście analogowe 0-10VDC oraz masa analogowa.
Wejście czujnika temperatury silnika PTC podłączyć możemy pod zaciski 2 oraz 10, gdzie 10 jest zasilaniem dla PTC.
By swobodnie sterować przemiennikiem częstotliwości w podstawowym zakresie wystarczy, że podłączymy do niego następujące aktuatory (zworka w położeniu NPN SINK):
+ Pod zaciski STF i SD podłączamy przycisk Start w prawo. Pod zaciski STR oraz SD podłączamy przycisk zmiany kierunku. Sygnał STOP – to brak sygnału start.
+ Pod zaciski RUN i SE podłączamy lampkę – praca. Pod zaciski A i C podłączamy lampkę AWARIA.
+ Pod zaciski 10, 5 oraz 2 podłączamy zewnętrzny potencjometr do zadawania prędkości.
W ten sposób mamy sposobność prostego sterowania i odczytywania prostej synoptyki z przemiennika częstotliwości.
Z tej lekcji zapamiętujemy najważniejsze aspekty:
- Zaciski sterownicze służą do sterowania przemiennikiem oraz odczytywania informacji statusowych.
- Wejścia/wyjścia sterownicze dzielimy na cyfrowe i analogowe.
- Wejścia/wyjścia cyfrowe przenoszą informacje cyfrowe – 0 lub 1 (ON – OFF). Wejścia/wyjścia cyfrowe mogą być zbudowane w oparciu o tranzystor lub przekaźnik.
- Wejścia/wyjścia analogowe przenoszą informacje ciągłe, np. mówiące o temperaturze, ciśnieniu czy przepływie. Wykorzystujemy dwa standardy elektryczne: pętlę napięciową 0-10VDC lub pętlę prądową 4-20mA. Pętla prądowa jest bardziej odporna na zakłócenia i mamy kontrolowany poziom zerowy sygnału (4mA to poziom zero).
- Wyróżniamy również wejścia/wyjścia specjalne jak: PTC, PT100, PWM, STO – bezpieczeństwa czy szybkie liczniki (normalne wejścia cyfrowe rozróżniają sygnały z częstotliwością 3-5Hz. Wejścia szybkie pracują z częstotliwością do 32KHz).
- Wyjścia przekaźnikowe przenoszą większe prądy niż wyjścia cyfrowe.