關于西門子PLC高速輸出端子與第三方伺服驅動器連接

本文基于部分具備集成功能的高速輸出以西門子200 PLC驅動第三方伺服為例

西門子PLC晶體管型高速輸出大多屬于“源型”類型，除少量的PLC，如224xp si（6ES7 214-2AS23-0XB0）的輸出具備是漏型輸出外，另外，224xp（6ES7 214-2BD23-0XB0）輸出還支持5V或24V的電源電壓使用（Q0.0/Q0.1/Q0.2/Q0.3/Q0.4）。224xp si輸入、輸出連接圖

對應源型輸出類型的解釋：（以PLC這側為判斷依據）

   當輸出端子的電流方向是PLC向外部輸出的（自PLC向外輸出電流的），西門子判斷為源型輸出模式，當輸出端子的電流方向是向PLC內部輸入的，西門子判斷為漏型輸出模式，這個與其它第三方PLC的輸出類型解釋有所區別。

   論壇上經常看到有類似問題的提問，因之前是學電子設計的，總感覺這些不是什么問題，應該可以通過增加轉換板，改變接線的方式（變更硬件連接）可以解決。（考慮的思路方向是否能夠構成回路的依據，僅僅是考慮PLC與第三方伺服驅動器的回路問題）。當然這個轉換板西門子也沒有相應的配件提供，給用戶的使用會帶來一些不便（目前市場上的轉換板由于是第三方或者用戶自制的，品質無法確保），但類似的問題也有駁于西門子選型的理論，西門子的選型理論應該是提前統籌好各外部輸入、輸出；和特殊器件的連接及數量。但實際應用中仍然有部分用戶由于沒有做足前期的準備工作，當進入到安裝、調試時就面臨了連接的問題。

以下以一款三菱MR-J3-_A系列交流伺服驅動器與西門子200高速輸出端子的連接來說明一些問題和連接的可能性討論。

 圖示：三菱MR-J3-_A系列伺服速度控制模式連接

假設，以伺服啟動回路電流經過途徑來描述回路路徑：

DC24V（DICOM）電源連接至端子號20#，由內部光電耦合組成回路連接至端子15#伺服啟動端子。當外部PLC提供與15#連接端子低電位時，電流方向以24V電源開始，自內部回路到伺服啟動控制端子15#，在由外部觸點構成至電源負（DOCOM）端子的一個閉環回路。

如果與西門子200PLC直接連接顯然無法進行，見圖示224XP高速輸入、輸出

以Q0.0為例說明西門子200PLC的高速輸出特征，當有輸出高速脈沖時，Q0.0端子為高電平，而三菱伺服驅動器端子需要的是低電平。假設，伺服驅動器控制僅僅需要的是一個端子那問題就變得相對簡單的多了。我們可以把三菱伺服驅動器的15#端子經外部觸點連接到1L+，M與三菱伺服驅動器的DOCOM連接構成閉合回路，但實際伺服驅動器連接需要多個端子的組合連接才能實現的控制。當然如果有一方能夠實現輸入、輸出極性轉換選擇問題也可以得到解決，但事實上雙方均沒有這個選項，一般需要通過外部轉換板進行間接連接。

轉換板圖示：

轉換板工作原理：

當PLC輸出脈沖高電平時，轉換板2SC9018基極得到一個高電平，驅動該晶體管導通（開關工作機制），使連接到伺服驅動器的端子由高電平變為低電平（0.2~0.3V），使伺服驅動器端子為有效電平，從而得到正常的回路工作機制。

選擇轉換板元件的依據是：

1）作開關工作機制晶體管的工作頻率，大于高速脈沖輸出頻率（>100KHZ）

2）作開關工作機制晶體管的工作電壓、電流大于高速脈沖輸出時的工作電壓24V及以上，電流大于100mA及以上

3）所使用的電阻器功率在1/2W以上

轉換板的參考點分別連接到PLC的M和伺服驅動器的DOCOM端子。

如果不增加轉換板是否能夠通過改動端子結構實現“直接”連接？回答應該是可以的，如，只要將200PLC的1L+組的公共端子拆分開后分別連接到各Q0.*，或者改動伺服驅動器的20的公共性端子得以解決。但這樣的改動的理論依據必須是熟悉基本的電子基礎，有相應的動手能力，顯然改動PLC或驅動器的硬件，在實際應用中不能夠得到大多數人的認可，且改動后PLC或驅動器的通用性也是一個問題。

建議：西門子200smart信號板是否能夠提供具有高速輸出功能且是漏型的模板。

以上問題討論僅僅是一種理論范疇為依據的思路。

關于高速輸出的特性要求：

   集成的PLC做高速脈沖輸出時，往往有這么一段文字大家不一定會關注，意思是：為輸出電流確保在開關狀態，必須保證工作的電流值在一定范圍。

   這個得從晶體管的特性曲線說起，晶體管具有3個工作區域，即截止區、放大區、開關狀態工作區。當晶體管工作在放大區時，集電極輸出的波形有可能不符合高速脈沖所需要接收到的曲線特性，確保集電極的工作電流實際上是確保所發出的高速脈沖曲線容易給驅動器所接收到或者是認可的，在電子學上同樣被認同為輸出曲線的坡度有足夠的陡，才能具備晶體管快速相應工作機制。解決的方法是增加高速輸出端子的負載，一般是回路并聯外置電阻器進行。