Maîtriser le dépannage PLC : Décoder les sorties PNP vs NPN (Sourcing vs Sinking)

Le dépannage d'un système PLC doit commencer par l'investigation des dispositifs de terrain et modules E/S, pas le programme PLC. 70 à 80 % des pannes proviennent des dispositifs de terrain et câblage associé, alimentations et autre matériel connexe. Les pannes de programme PLC sont rares sauf si quelqu'un a fait des modifications.

Dans cet article, nous expliquerons les caractéristiques des sorties PLC sourcing (PNP) et sinking (NPN) pour que vous puissiez dépanner efficacement et identifier la source de la panne.

Commençons par les termes Sinking et Sourcing.

Sinking et Sourcing

Beaucoup d'entre nous ont appris la vérité que le flux de courant électronique négatif-vers-positif est un fait. Quand nous parlons de sinking et sourcing, nous référons au flux de courant conventionnel positif-vers-négatif.

Pourquoi la terminologie de courant conventionnel est-elle utilisée pour décrire sinking et sourcing ? C'est une question de tradition, car les concepts et standards ont été établis bien avant que les électrons ne soient compris.

Si le courant circule du Dispositif #1 vers le Dispositif #2, le Dispositif #1 source le courant, et le Dispositif #2 sink le courant.

Supposons que le Dispositif #1 est un dispositif de terrain de sortie, comme une bobine de relais, et le Dispositif #2 est un module de sortie numérique PLC. Si le courant circule de la bobine de relais vers le module de sortie, la bobine de relais est la source et le module de sortie est le sink.

Si le courant circule du module de sortie vers la bobine de relais, alors le module est la source, et la bobine de relais est le sink.

Types de modules de sortie

Les fournisseurs PLC offrent des modules de sortie à état solide sinking et sourcing. L'action de commutation réelle est effectuée par des composants à état solide, typiquement BJTs ou FETs, qui allument ou éteignent la tension de charge électroniquement.

En raison de la commutation à état solide, la direction du flux de courant importe lors de l'appariement du module au type de dispositif de terrain contrôlé.

Le relais sec est un troisième type de module de sortie. C'était le standard original pour E/S fixes PLC, utilisant des contacts mécaniques qui commutent charges AC et DC indépendamment de la polarité ou direction du courant.

Sur de nombreux PLC, vous pouvez entendre les contacts de relais cliquer. Le module de sortie relais sec peut agir comme sink ou source. Il reste populaire aujourd'hui dans les applications avec types de charges mixtes ou courants plus élevés.

Le dépannage d'un module de sortie relais sec n'est pas différent du dépannage de tout autre circuit de relais. Nous nous concentrerons donc sur le dépannage des modules à état solide.

Les systèmes industriels modernes nécessitent des vitesses de commutation élevées et s'appuient donc sur des modules de sortie à état solide qui fonctionnent plus fiablement que les relais mécaniques.

Modules de sortie

Les modules de sortie sinking et sourcing sont câblés différemment. Les modules sourcing connectent la charge à une tension d'alimentation. Les modules sinking connectent la charge à un retour d'alimentation ou à la masse.

Allen-Bradley 1756-OB16D

Nous commençons avec l'Allen-Bradley 1756-OB16D, qui est un module de sortie sourcing 16 sorties. La lettre « D » signifie diagnostic, ce qui place ce module dans une catégorie supérieure à beaucoup d'autres.

Comme avec beaucoup de modules de sortie, chaque sortie a une LED ST qui indique l'état de commande de sortie. Pour assister au dépannage, ce module a des LED FLT qui indiquent des problèmes potentiels avec les dispositifs de terrain et le matériel associé.

Si la LED ST 0 est allumée, elle reflète la commande ON comme dirigée par le programme PLC. L'interrupteur à état solide interne se ferme, fournissant environ +24 volts à la charge connectée à la borne de sortie 0.

• Allen-Bradley 1756-OB16D

Dans des conditions de fonctionnement normales, l'interrupteur à état solide chute d'environ 1,2 volts à travers lui, réduisant ainsi la tension de charge.

La tension reste présente même si la charge est ouverte ou un fil est cassé. C'est là que les LED FLT peuvent aider au dépannage. Si la LED FLT 0 est allumée, elle indique une condition de panne sur cette sortie, comme une charge ouverte ou un fil cassé.

• Dépannage Sortie PLC

Si la LED ST 0 est ÉTEINTE, l'interrupteur à état solide est ouvert, supprimant le chemin de courant vers le circuit externe. Vous vous attendriez à ce que la tension de sortie soit zéro.

Cependant, en raison de l'électronique de diagnostic interne, vous pourriez voir une lecture de tension significative sur votre multimètre numérique à haute impédance. Ne vous laissez pas tromper par cette lecture.

Beaucoup de modules de sortie, comme l'Allen-Bradley 1769-OB16, n'ont que des LED ST qui indiquent l'état de la logique de commande comme dirigé par le programme PLC. Le dépannage est un peu plus difficile et nécessite généralement plus de mesures de tension.

Allen-Bradley 1756-OV16E

L'Allen-Bradley 1756-OV16E est un module de sortie sinking 16 sorties. La lettre « E » signifie fusible électronique.

Ce module nécessite une alimentation +24V pour alimenter l'électronique interne, mais il sink le courant de charge à la sortie du module.

Si la LED ST 0 est allumée, l'interrupteur à état solide interne se ferme, fournissant un chemin de courant à travers la charge vers la masse. La LED allumée n'indique pas que le circuit de sortie fonctionne normalement ; elle montre seulement que le PLC a commandé l'interrupteur interne à se fermer.

• Allen-Bradley 1756-OV16E

Soyez prudent lors de la mesure de la tension de sortie. Dans des conditions normales, quand la LED 0 est éteinte, la tension de sortie sera de 24 volts. Si la LED 0 est allumée, la tension de sortie sera proche de zéro. Le module ne fournit pas les 24 volts, car ils proviennent de la charge.

Résumé

Il y a quelques points à garder à l'esprit. Les charges de module de sortie à état solide sont généralement fusibles externement sauf si le module a un fusible électronique intégré, comme l'Allen-Bradley 1756-OV16E.

Ces modules ne peuvent gérer que des charges à faible courant. En général, toute charge qui ne repose pas sur la commutation haute vitesse et tire plus de courant qu'une simple lampe nécessite un relais d'interposition.

Comprendre sinking et sourcing est crucial pour un dépannage PLC réussi. Les LED de statut sont une excellente ressource pour les dépanneurs, mais comprendre ce qu'elles indiquent est essentiel.

Se familiariser avec les caractéristiques des conditions normales et de panne vous aidera à éviter d'interpréter mal les conditions des LED et les lectures de tension.