在工業(yè)控制領(lǐng)域一般受限于國外PLC類(lèi)型的選擇,選擇了日系PLC和德系PLC就選擇了兩種不同的控制接口,對于這兩種接口,很多時(shí)候我們對其概念很模糊,在這里將詳細闡述兩者的區別。
日系PLC的接口一般為NPN型(漏型輸出),即集電極開(kāi)路輸出方式,由于日本人比較謹慎,免責申明做的比較好,所以它一般喜歡控制地GND,電源是你給的,燒了東西算你的。
德系PLC的接口一般為PNP型(源型輸出),即控制Power方式,由于德國人比較喜歡主動(dòng)權把握在自己手里,我給你Power了你才能動(dòng)作,不給你Power是比較**的,你想燒東西沒(méi)有Power怎么燒?
從上圖我們可以看出,西門(mén)子對**的把控在電源上做足了文章,所以西門(mén)子PLC內部電路上對電源的抗干擾及濾波相對來(lái)說(shuō)做的比較實(shí)在一些,而三菱PLC則由于把Power留給了客戶(hù)去提供,這部分電源對于絕大部分客戶(hù)來(lái)講,根本不會(huì )做抗干擾及濾波部分的考慮。我更喜歡西門(mén)子系列PLC,不是因為他在電路上的穩定性,在軟件上也更勝一籌。但很多時(shí)候我們會(huì )由于成本的壓力而選擇日系,所以就出現了德系和日系混合使用的局面,兩者的接口不同,我們怎么來(lái)進(jìn)行相互之間的轉換呢?留給PNP與NPN的相互轉換話(huà)題。
工業(yè)控制很多時(shí)候我們就是要理解清楚接口的概念,然后才能進(jìn)行更好的控制。對接口理解的深淺,決定了在控制上的水平。
NPN與PNP是指晶體管三極管,P是英文正電極性縮寫(xiě),N是負電極性,這是兩種不同極性組合的三極管,三極管的主要作用是信號放大與開(kāi)關(guān)輸出。
二,NPN與PNP的集電極開(kāi)路放大電路(OC門(mén))的特別性:飽和放大的開(kāi)關(guān)輸出
集電極開(kāi)路是三極管放大電路其中的一種特別應用,C集電極置高電平,E發(fā)射極置低電平,當B基極送入小信號,在集電極獲得飽和放大的開(kāi)關(guān)信號輸出,在數字電路中就是“1”。集電極開(kāi)路放大電路有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)OC門(mén)。
在自動(dòng)化行業(yè),已經(jīng)直接把“PNP”與“NPN”表示為PNP集電極開(kāi)路放大電路的信號輸出,和NPN集電極開(kāi)路放大電路的輸出。
PNP型集電極開(kāi)路的電源與信號公共端在低電平,也稱(chēng)為共陰。
NPN型集電極開(kāi)路的電源與信號公共端在高電平,也稱(chēng)為共陽(yáng)。
由于有信號流向的不同和公共端接線(xiàn)方式的不同,PNP信號與NPN信號也要與對應的接收電路極性匹配,也即PNP接收電路接收PNP信號,和NPN接收電路接收NPN信號。
三,源型與漏型是“源性放大電路”與“漏性放大電路”的簡(jiǎn)稱(chēng),是相對于信號放大器的電流流向形象化。
三極管集電極開(kāi)路電路是送入一個(gè)小信號,放大到一個(gè)開(kāi)關(guān)信號在集電極輸出,這與傳感器感應到一個(gè)物理量傳感信號再輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)電信號,在電路上是吻合的。因此很多傳感器選擇了這類(lèi)NPN與PNP集電極開(kāi)路輸出類(lèi)型。而增量編碼器的脈沖輸出也是一個(gè)高低電平脈沖的變化,因此早期的增量編碼器很多也都選擇了這種NPN與PNP的集電極開(kāi)路輸出類(lèi)型。
源型與漏型是PNP與NPN放大電路的電流流向的一種形象化表述,*初是由日系PLC引入這樣的簡(jiǎn)稱(chēng),在日系語(yǔ)系用中文字表達的一種方式,在原來(lái)的中國學(xué)校教育中并不怎么使用“源型”與“漏型”這樣簡(jiǎn)稱(chēng)概念表述,而是用PNP與NPN。在歐系自動(dòng)化產(chǎn)品中更不該有這兩個(gè)日系中文字簡(jiǎn)稱(chēng)的概念的出現。但隨著(zhù)日系品牌自動(dòng)化產(chǎn)品的大量引入,并將這個(gè)中文字簡(jiǎn)稱(chēng)概念詞帶入了。而日系表述與我們的理解往往很多時(shí)又恰恰是相反的。某些歐系品牌PLC因為也想要接管經(jīng)濟型日系PLC的市場(chǎng),竟然也軋一腳的擠進(jìn)了這個(gè)使用“源”和“漏”而混亂的隊伍。
在集電極開(kāi)路輸出的電路中,由于三極管極性的方向性,NPN型放大電路,其中的集電極信號電流是由負載端向發(fā)射級0V流向的,相當于這個(gè)電路是個(gè)漏斗,當輸出開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)信號是吸入流過(guò)這個(gè)漏斗到0V的,當有信號放大時(shí),放大的信號電流流向與信號流方向是相反的,好比是一個(gè)漏斗形吸入放大,以這樣的理解, NPN放大電路應該稱(chēng)為“漏型”放大并輸出。
但是如果單從PLC角度而言,PLC是有輸入與輸出的不同,從PLC端看,信號的輸出是PLC?還是PLC是信號的接收并再放大?事實(shí)上現在的傳感器與編碼器信號輸出都已經(jīng)集成了放大整形后再輸出,PLC接收端無(wú)需再放大,所以“源”和“漏”應該是面向傳感器編碼器去判斷。而日系PLC培訓僅僅是為了自己理解的方便,一概站在PLC端去理解信號,那樣對于PLC接收編碼器信號,電流流向正好又是反過(guò)來(lái)的了,以至于“源”與“漏”概念混亂了。
現在的PLC接收(輸入)無(wú)需放大器的就可接收編碼器和傳感器信號,去湊什么“源”和“漏”的熱鬧?只有PLC的輸出還會(huì )有“源”和“漏”的概念。
實(shí)際上除了在日系PLC使用,其他的PLC并無(wú)必要去使用“源”和“漏”這樣的簡(jiǎn)稱(chēng),而可以直接用PNP與NPN。
PNP是低電壓作為公共線(xiàn),NPN是高電壓作為公共線(xiàn),只要這個(gè)接線(xiàn)沒(méi)搞錯,似乎“源”與“漏”即使概念搞反了也沒(méi)關(guān)系。但是,另外一個(gè)概念“正邏輯與負邏輯”也跟著(zhù)錯的話(huà),會(huì )造成信號的反相。
四,正邏輯與負邏輯
在PNP型電路中,其電源與信號的公共端是在低電平0V,當輸入在低電平時(shí)與公共端沒(méi)有電壓差,也就沒(méi)有放大的開(kāi)關(guān)信號輸出(數字量為0),只有當輸入是高電平時(shí)與公共端形成電壓差而有放大的開(kāi)關(guān)信號高電平輸出,這種信號在高電平時(shí)有效的(數字量為1)數字模式,稱(chēng)為PNP正邏輯。
在NPN型電路中,其電源與信號的公共端是在高電平(這個(gè)放大電路特性),當輸入在高電平時(shí),輸入輸出沒(méi)有電壓差,也就沒(méi)有開(kāi)關(guān)信號輸出(數字量為0),只有當輸入是低電平時(shí)(形成漏斗)與輸出端形成電壓差而有開(kāi)關(guān)信號輸出,這種信號在低電平時(shí)有效的(數字量為1)數字模式,稱(chēng)為NPN負邏輯。