某天，小U正在實(shí)驗(yàn)室埋頭苦干，這時(shí)億博士走了進(jìn)來(lái)。
億博士：“小U，在忙什么呢？”
小U：“我在接線呢，億博士，我現(xiàn)在遇到一個(gè)問(wèn)題，希望您能幫我想想辦法。”
億博士：“什么問(wèn)題？”
小U：“這個(gè) PLC 的輸出點(diǎn)不管我怎么接線，同一時(shí)刻只能控制這個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)輸入點(diǎn)。”
小U一邊說(shuō)，一邊向億博士展示實(shí)驗(yàn)桌上的產(chǎn)品。只見(jiàn)桌上放著一個(gè) CPU，型號(hào)是 224-1AD；旁邊放著一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，看起來(lái)有點(diǎn)舊；還放著一個(gè)直流 24V 的開(kāi)關(guān)電源。中間穿梭了 好幾根控制線和電源線。
“這么奇怪？”小U的描述激起了億博士的好奇心。
“是啊，我想使用 224-1AD 的兩個(gè)輸出點(diǎn)，比如 Q1.0 和 Q1.1，分別控制這個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器的 兩個(gè)輸入點(diǎn)，比如 DI1 和 DI2，就沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)。”小U 說(shuō)道。
“不用著急，讓我們先從這個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入點(diǎn)類型入手。”億博士說(shuō)道，“小U，你去把這個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器的手冊(cè)拿來(lái)給我看看。”不一會(huì)兒，億博士說(shuō)道：“小U，這個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器是從哪里拿來(lái)的？”
小U 跑出實(shí)驗(yàn)室，回來(lái)時(shí)手頭上已多出了一本手冊(cè)。小U 把手冊(cè)遞給億博士，億博士翻看 到手冊(cè)的第 35 頁(yè)-輸入點(diǎn)類型后便認(rèn)真閱讀起來(lái)。
“這個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器是從公司的雜物間里找到的，我便尋思著拿來(lái)做實(shí)驗(yàn)用用。”小U 答道。
“這個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)面世好久了吧？我估計(jì)已有 5-6 年歷史了，而這正是你剛才遇到的問(wèn) 題的原因。”億博士說(shuō)道。
“億博士，我不太明白，我的接線難道和產(chǎn)品的歷史有關(guān)系嗎？”小U 很疑惑。
“那當(dāng)然了，一些伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品，由于在前期開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素不周全，導(dǎo)致接線方 式和現(xiàn)在的接線方式存在比較大的差異。如果實(shí)際應(yīng)用中不加以注意，便會(huì)導(dǎo)致設(shè)備不能正 常運(yùn)行。”億博士說(shuō)道。
“小U，你看，這個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器手冊(cè)里的輸入點(diǎn)接線圖如圖 1。其中，紅色線條左邊是需要我們?cè)谕獠拷泳€進(jìn)行相應(yīng)的功能控制；右邊是驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。這部分電路采用了一個(gè) 叫做光電耦合器的電子器件，簡(jiǎn)稱為光耦，圖 2 是光耦的電路示意圖。小U，你知道這個(gè)光 耦是如何工作的嗎？”億博士問(wèn)道。
“億博士，我覺(jué)得它的工作方式是利用光來(lái)傳輸信號(hào)。為什么呢？因?yàn)閺膱D 2 可以看到，光 耦器件的①和②腳是發(fā)光二極管的正負(fù)極，當(dāng)外部條件滿足時(shí)，這個(gè)發(fā)光二極管便會(huì)導(dǎo)通發(fā) 光；而光耦器件的③和④腳則組成了可以接收光的三極管，當(dāng)有光傳送過(guò)來(lái)時(shí)，這個(gè)三極管便會(huì)導(dǎo)通，也就是③和④腳短接在一起，此時(shí)內(nèi)部控制器便可以檢測(cè)出外部的信號(hào)變化情況 了。”小U 回答道。
“很好，小U 的回答非常好！”億博士豎起了大拇指。“大家都知道，發(fā)光二極管具有單向 導(dǎo)通特性。要想使光耦里的發(fā)光二極管導(dǎo)通，外部條件必須滿足①腳的電平為正，②腳的電 平為負(fù)，也就是電流的方向是從①腳流向②腳，才能達(dá)到光耦正常工作的發(fā)光狀態(tài)；否則， 圖 2 中的光耦是不能正常工作的。以圖 1 中的 DI1 為例，當(dāng) SON 開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)的內(nèi)部 光耦導(dǎo)通，內(nèi)部控制器檢測(cè)到導(dǎo)通狀態(tài)，便會(huì)執(zhí)行使能伺服驅(qū)動(dòng)器的命令。小U，你能畫(huà)出 此時(shí)電流的流向嗎？”億博士問(wèn)道。
“當(dāng)然可以，”小U 說(shuō)著便拿起手中的筆畫(huà)了起來(lái)，如圖 3 的紅色箭頭。
“當(dāng) SON 閉合時(shí)，電流從 DC 12-24V 電源的正極流出，經(jīng)過(guò) 1K 限流電阻，流入光耦的發(fā)光 二極管正極，最后流出發(fā)光二極管的負(fù)極，回流到電源的負(fù)極，行成了一個(gè)閉合的電流回路。”小U 解釋道。
“非常棒！”億博士點(diǎn)點(diǎn)頭，“任何一個(gè)電路，其正常工作的前提是電流必須形成一個(gè)閉合的 回路。同樣的，DI2、DI3 其他輸入點(diǎn)閉合時(shí)，其電流的流向也和 DI1 的一樣。但是，有一點(diǎn) 地方需要注意，就是圖 1 中的伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電路把所有通道的光耦①腳短接在一起，這樣 就給其應(yīng)用帶來(lái)了局限性。”億博士說(shuō)道。
“帶來(lái)了什么局限呢？”小U 問(wèn)道。
“由于圖 2 的光耦具有單向?qū)ㄐ裕⑶野阉械蘑倌_短接在一起了，在實(shí)際應(yīng)用中，圖 1 的 COM+就只能接到電源的正極，才有可能使光耦導(dǎo)通。如果 COM+接到電源的負(fù)極，無(wú)論 外部開(kāi)關(guān)如何動(dòng)作，光耦是不可能導(dǎo)通的。如圖 4”億博士說(shuō)道。
“原來(lái)這樣，但是實(shí)際接線時(shí)，我們一定是把 COM+接到電源正極的，因?yàn)?COM+里有個(gè)+ 符號(hào)，相信許多工程師還是看得出來(lái)。”小U 說(shuō)道。
“COM+接到電源正極，那是正確的接法，無(wú)可厚非。但是如果想使用 214-1AD 的輸出點(diǎn)來(lái) 分別控制圖 1 伺服驅(qū)動(dòng)器的多個(gè)輸入點(diǎn)，就像你剛才所描述的那樣，就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。”億博士說(shuō)道。
“嗯。讓我想想看。”小U 說(shuō)道，“214-1AD 的輸出點(diǎn)電路形式如圖 5，可以看到，在編程軟 件里寫(xiě)入 1 時(shí)，PLC 內(nèi)部的開(kāi)關(guān)管便會(huì)導(dǎo)通，此時(shí) Q1.0 便有 24V 輸出給外部負(fù)載。”
“分析得對(duì)，小U，你在圖 5 的基礎(chǔ)上畫(huà)出當(dāng) Q1.0 有輸出時(shí)的電流流向。”億博士說(shuō)道。此時(shí)，小U又拿起手中的筆畫(huà)了起來(lái)，如圖 6。“當(dāng) Q1.0 有輸出時(shí)，電流從+24V 流出，經(jīng) 過(guò)開(kāi)關(guān)管，從 Q1.0 端子流出給負(fù)載，然后在流入 24V 電源的地，形成一個(gè)閉合回路。”小U一邊畫(huà)圖一邊解釋。
“是的，從圖 6 中我們可以看出，當(dāng) 214-1AD 的輸出點(diǎn)有輸出時(shí)，電流是從輸出點(diǎn)流出來(lái)。 正是這種特性，才會(huì)導(dǎo)致你剛才所遇到的問(wèn)題。小U，現(xiàn)在你可以把圖 6 和圖 3 結(jié)合起來(lái), 看看問(wèn)題在哪里，你可以先試著單獨(dú)控制一個(gè)點(diǎn)，然后在同時(shí)控制多個(gè)點(diǎn)。”億博士說(shuō)道。
“好的。”小U 答道。“正如剛才億博士所說(shuō)，電流只能從 214-1AD 輸出點(diǎn)流出；由于伺服 驅(qū)動(dòng)器里的光耦單向?qū)ㄌ匦?，COM+作為伺服驅(qū)動(dòng)器輸入點(diǎn)的公共端，電流只能從 COM+ 流入伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電路，因此，單獨(dú)控制一個(gè)點(diǎn)的情況，214-1AD 的輸出點(diǎn) Q1.0 必須連 接到 COM+，而伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入點(diǎn) DI1 必須連接到 214-1AD 的 M 端，才能保證電流形成閉 合回路,才能正?？刂?DI1 工作。就像圖 7 的藍(lán)色接線和紅色接線一樣。”
“是的！圖 7 是單獨(dú)控制一個(gè)輸入點(diǎn) DI1，如果我們想要使用 Q1.0 和 Q1.1 同時(shí)控制 DI1 和DI2 呢？會(huì)出現(xiàn)什么情況？”億博士問(wèn)道。
“啊？?jī)|博士，我知道！”小U 似乎明白了什么，異常激動(dòng)。“億博士，Q1.1 控制 DI2 和 Q1.0 控制 DI1 的原理和接線方法一樣，如圖 8。可以看到，Q1.0 和 Q1.1 居然連接在一起了，這 樣就不能達(dá)到分別控制 DI1 和 DI2 的目的了。只要 Q1.0 和 Q1.1 有一個(gè)導(dǎo)通，都會(huì)造成 DI1 和 DI2 同時(shí)有信號(hào)輸入。”
“哈哈，小U 真厲害。”億博士再次豎起大拇指。“引起這個(gè)現(xiàn)象的主要原因有兩個(gè)，一個(gè) 是因?yàn)檫@個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電路使用了一個(gè)具有單向?qū)ㄌ匦缘墓怦?，另外一個(gè)是因?yàn)檫@個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電路把所有光耦的①腳連接在一起，作為一個(gè)公共端 COM+來(lái)處理。”
“這個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器為什么要這樣設(shè)計(jì)呢？這樣設(shè)計(jì)會(huì)引起非常麻煩的應(yīng)用，難道開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)這個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器的工程師不知道會(huì)引起這樣的情況嗎？”小U 疑惑的問(wèn)道。
“工程師這樣設(shè)計(jì)當(dāng)然有他們的考慮因素，首先，從端子數(shù)量來(lái)看，把所有光耦的①腳連接 在一起作為公共端 COM+處理，可以節(jié)省端子數(shù)量和避免接線麻煩。小U，現(xiàn)在一共是 DI1-DI9 九個(gè)輸入點(diǎn)，通過(guò)公共端處理，只需要 10 個(gè)端子就可以完成了。如果把所有光耦的引腳單 獨(dú)引出來(lái)，那么一共需要多少個(gè)端子呢？”億博士問(wèn)道。
“一共是 18 個(gè)端子”小U 答道。“是的，端子數(shù)量變多了，同時(shí)也給應(yīng)用接線帶來(lái)了麻煩。”億博士說(shuō)道。 “億博士，既然這樣，為什么設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工程師沒(méi)有把所有光耦的②腳，也就是發(fā)光二極管的負(fù)極連接在一起，作為公共端 COM-處理，而發(fā)光二極管的正極作為輸入點(diǎn)定義？這樣一來(lái)， 就不會(huì)引起剛才遇到的問(wèn)題了。”小U 問(wèn)道。
“小U，這個(gè)問(wèn)題問(wèn)得好。如果按照你剛才所說(shuō)的，確實(shí)能避免剛才遇到的問(wèn)題。”
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