เทคนิคการต่อเซ็นเซอร์(Sensor) กับ PLC

ปกติแล้วการต่อเซ็นเซอร์(sensor) กับ PLC ต้องพิจารณาที่ชนิดเอาต์พุตโดยสามารถแบ่งตามการไหลของกระแสไฟเอาต์พุตได้ 2 ชนิด คือ Sinking และ Sourcing    วันนี้เราจะมาทำความเข้าใจกันถึงการใช้งานเอาต์พุตทั้ง 2 ชนิดนี้  สิ่งที่ควรจำ คือ เอาต์พุตชนิด Sinking กระแสไฟจะไหลจากภายนอกเข้าสู่ขั้วเอาต์พุตของเซ็นเซอร์และผ่านไปยังขั้วคอมมอน (Common)     ในขณะที่เซ็นเซอร์แบบ Sourcing กระแสไฟจากแหล่งจ่ายไฟบวกไหลผ่านออกไปที่ขั้วเอาต์พุตสู่โหลดภายนอก  เอาต์พุตทั้งสองชนิดนี้จะเน้นที่ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าไม่ใช่แรงดัน ซึ่งวิธีการกำหนดการไหลของกระแสไฟแทนแรงดันไฟจะช่วยลดปัญหาสัญญาณรบกวนได้ดีกว่า

เมื่อกล่าวถึง Sinking และ Sourcing เรากำลังอ้างถึงเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ที่ทำงานคล้ายกับสวิตช์ตัวหนึ่ง   แต่ในความเป็นจริงแล้วเอาต์พุตของมัน คือ ทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งที่ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์   โดยทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ถูกใช้กับเอาต์พุต Sinking และ PNP ถูกใช้กับเอาต์พุต Sourcing บางครั้งเราอาจเรียกว่าเอาต์พุตแบบ NPN และ PNP ตามลำดับ

ตัวอย่างของเซ็นเซอร์ชนิดเอาต์พุต Sinking(NPN) แสดงในรูปที่ 1 เซ็นเซอร์จะใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกเพื่อให้มันสามารถตรวจจับวัตถุและทำงานได้    เมื่อตรวจจับวัตถุได้มันจะส่งสัญญาณกระตุ้นให้ทรานซิสเตอร์ NPN ทำงานและกระแสไฟจะไหลผ่านโหลดเข้ามาที่ขั้วเอาต์พุตของเซ็นเซอร์และครบวงจรที่ 0V

รูปที่ 1 วงจรเอาต์พุต NPN หรือ Sinking

ส่วนเอาต์พุตเซนเซอร์แบบ Sourcing แสดงในรูป 2    การทำงานจะตรงกันข้ามกับ Sinking เมื่อเซนเซอร์ตรวจจับวัตถุได้ทำให้ทรานซิสเตอร์ PNP ทำงานและกระแสไฟจะไหลผ่านขั้วเอาต์พุตออกไปด้านนอกเซ็นเซอร์ไหลผ่านโหลดและครบวงจรที่ 0V

รูปที่ 2 วงจรเอาต์พุต PNP หรือ Sourcing

การต่อเอาต์พุตแบบ Sinking ทำได้โดยต่อโหลดเข้ากับขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟ และอีกด้านหนึ่งจะต่อเข้ากับเอาต์พุต NPN   เมื่อเซนเซอร์ทำงานกระแสไฟจะไหลจากไฟบวกผ่านโหลดเข้าที่ขั้วเอาต์พุตและครบวงจรที่ 0V   ในทางกลับกันเอาต์พุตแบบ Sourcing เมื่อเซ็นเซอร์ทำงานกระแสไฟจะไหลจากไฟบวกผ่านเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ออกไปยังโหลดและครบวงจรที่ 0V

รูปที่ 3 โมดูลหรือการ์ดอินพุตที่ต่อเซนเซอร์แบบ Sinking (Common +)

จากรูป 3 แสดงการต่อเซ็นเซอร์ชนิด Sinking เข้ากับอินพุตของ PLC   เส้นประแสดงเส้นทางการไหลของกระแสไฟขณะที่เซนเซอร์ทำงาน(ON)    โดยกระแสจะไหลจากไฟขั้ว +24V ผ่านเข้าที่ COM ของอินพุต PLC ผ่านไปยัง Optocoupler ของอินพุต PLC กระแสไฟนี้จะทำให้แสงของ Optocoupler ติด เพื่อให้หน่วยประมวลทราบว่ามีกระแสไฟไหลที่อินพุต จากนั้นกระแสจะไหลออกจากขั้วอินพุต I0 ไฟยังขั้วเอาต์พุตของเซ็นเซอร์และครบวงจรที่ 0V    เมื่อเซ็นเซอร์ไม่ทำงานกระแสไฟจะไม่ไหลและแสงที่ Optocoupler จะดับ    เหตุที่ต้องใช้ Optocoupler เพราะว่ามันจะช่วยป้องกันอุบัติเหตุทางไฟฟ้าจากภายนอกตัว PLC เช่น ไฟฟ้าลัดวงจร ซึ่งมันจะทำให้อินพุตพังเท่านั้นแต่ตัวประมวลผลยังคงทำงานได้ตามปกติ    ส่วนการต่อเซ็นเซอร์ชนิด Souring กับอินพุต PLC แสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 โมดูลหรือการ์ดอินพุตที่ต่อเซ็นเซอร์แบบ Sourcing (Common -)

สรุปแล้ว เซ็นเซอร์เอาต์พุต Sinking หมายถึงกระแสไฟจะไหลเข้าที่ขั้วเอาต์พุต ส่วนเอาต์พุต Sourcing กระแสไฟจะไหลออกจากขั้วเอาต์พุต