โมดูล PLC 6ES7222-1BF22-0XA8 6ES7 222-1BF22-0XA8 6ES7222-1BF22-OXA8

Siemens 6ES7222-1BF22-0XA8 | SIMATIC S7-200 CN EM 222 — 8 ทรานซิสเตอร์เอาต์พุต 24VDC, 0.75A, ป้องกันการลัดวงจร, เฉพาะ CPU S7-22X, ได้รับการรับรอง CE, ผลิตในประเทศจีน

ภาพรวม

โมดูล Siemens 6ES7222-1BF22-0XA8 เป็นโมดูลขยายเอาต์พุตทรานซิสเตอร์ 8 ช่อง 24V DC สำหรับแพลตฟอร์มไมโคร PLC SIMATIC S7-200 CN

เป็นส่วนประกอบโซลิดสเตตที่ทำงานคู่กับ EM 222 แบบรีเลย์ — โดยเวอร์ชันรีเลย์ (6ES7222-1HF22-0XA8) จะสลับโหลดผ่านหน้าสัมผัสทางกลด้วยความเร็วระดับมิลลิวินาทีพร้อมการแยกแรงดันไฟฟ้าที่เป็นกลาง ในขณะที่เวอร์ชันทรานซิสเตอร์จะสลับโหลด 24VDC ผ่านทรานซิสเตอร์สารกึ่งตัวนำด้วยความเร็วระดับไมโครวินาทีพร้อมการป้องกันข้อผิดพลาดทางอิเล็กทรอนิกส์ในตัว

การตัดสินใจเลือกระหว่างทรานซิสเตอร์กับรีเลย์เป็นการเลือกเอาต์พุตแรกๆ ในการออกแบบโมดูลขยาย PLC ใดๆ และการทำความเข้าใจอย่างถูกต้องมีความสำคัญมากกว่าข้อแตกต่างของข้อมูลจำเพาะอื่นๆ ระหว่างโมดูลทั้งสอง

เอาต์พุตทรานซิสเตอร์จะสลับในช่วง 100–300 ไมโครวินาที — เร็วกว่าหน้าสัมผัสรีเลย์ประมาณ 10,000 เท่า

สำหรับเอาต์พุตที่ต้องสร้างพัลส์ (การควบคุมมอเตอร์สเต็ป, การจำลองมิเตอร์วัดการไหล, การควบคุมความเร็ว PWM) ความเร็วนี้ไม่ใช่ทางเลือก — แต่เป็นข้อกำหนดทางกายภาพที่เอาต์พุตโซลิดสเตตเท่านั้นที่สามารถตอบสนองได้ 

หน้าสัมผัสรีเลย์ไม่สามารถเปิดและปิดได้เร็วพอที่จะสร้างพัลส์ที่ชัดเจนที่ความถี่สูงกว่าไม่กี่สิบเฮิรตซ์

การป้องกันการลัดวงจรทางอิเล็กทรอนิกส์ใน EM 222 แบบทรานซิสเตอร์จะเพิ่มชั้นความทนทานต่อความผิดพลาดที่เอาต์พุตแบบรีเลย์ไม่สามารถเทียบได้

เมื่อข้อผิดพลาดในการเดินสายทำให้เกิดการลัดวงจรบนเอาต์พุตทรานซิสเตอร์ วงจรตรวจจับกระแสของสารกึ่งตัวนำจะตรวจจับกระแสที่มากเกินไปและปิดช่องสัญญาณที่ได้รับผลกระทบก่อนที่จะเกิดความเสียหายจากความร้อน ทรานซิสเตอร์จะกลับมาทำงานได้เมื่อแก้ไขข้อผิดพลาดแล้ว โมดูลจะยังคงทำงานต่อไปบนช่องสัญญาณที่ได้รับผลกระทบทั้งหมดตลอดเหตุการณ์ข้อผิดพลาด 

ในทางตรงกันข้าม การลัดวงจรบนเอาต์พุตแบบรีเลย์จะอาศัยฟิวส์ภายนอกในการแก้ไขข้อผิดพลาด — หน้าสัมผัสรีเลย์อาจเสียหายในกระบวนการนี้ ซึ่งต้องเปลี่ยนโมดูล

ข้อมูลจำเพาะหลัก

0.75A ต่อเอาต์พุต สามารถใช้งานกับอะไรได้บ้าง — การจับคู่โหลดในทางปฏิบัติ

พิกัดกระแสเอาต์พุต 0.75A กำหนดว่าโมดูลนี้สามารถขับโหลดอะไรได้โดยตรง ลองพิจารณาประเภทโหลด 24VDC ทั่วไป:

คอยล์รีเลย์ 24VDC มาตรฐานใช้กระแส 50–100mA — อยู่ภายในขีดจำกัด 0.75A และเอาต์พุตทรานซิสเตอร์แต่ละตัวสามารถขับคอยล์รีเลย์หนึ่งตัวพร้อมส่วนเผื่อที่มาก หากต้องจ่ายไฟให้คอยล์หลายตัวพร้อมกันบนเอาต์พุตที่เกี่ยวข้อง กระแสไฟฟ้ารวมจะยังคงอยู่ในขีดจำกัดการจ่ายไฟของโมดูลได้อย่างสบาย

โซลินอยด์วาล์ว 24VDC ทั่วไปใช้กระแส 200–400mA เมื่อทำงาน

เอาต์พุตทรานซิสเตอร์ 0.75A จัดการสิ่งเหล่านี้ได้อย่างสบาย และความเร็วในการสลับสูงมักเป็นข้อได้เปรียบ — วาล์วลมในเครื่องจักรประกอบและบรรจุภัณฑ์อาจทำงานหลายสิบครั้งต่อนาที ซึ่งเกินอายุการใช้งานของหน้าสัมผัสรีเลย์ที่อัตราการทำงานนี้ไปมาก

หลอดไฟแสดงสถานะ 24VDC ใช้กระแส 10–50mA; ไฟนำร่อง LED ใช้กระแสต่ำกว่า 30mA

เอาต์พุตทรานซิสเตอร์ขับสิ่งเหล่านี้ได้อย่างง่ายดาย และสำหรับสัญญาณแสดงสถานะแบบมอดูเลต (กะพริบด้วยอัตราที่กำหนด, การหรี่แสง LED ควบคุมความเข้มผ่าน PWM) การสลับที่รวดเร็วของทรานซิสเตอร์เป็นสิ่งจำเป็นในการสร้างรูปคลื่นที่ชัดเจน

โหลดที่ใช้กระแสมากกว่า 0.75A — มอเตอร์ DC ขนาดเล็กที่ทำงานโดยตรง, โซลินอยด์กำลังสูง, คอนแทคเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีคอยล์ 24VDC กำลังสูง — เกินพิกัดของเอาต์พุตทรานซิสเตอร์และต้องเชื่อมต่อผ่านรีเลย์ 24VDC ตัวกลางที่ปรับขนาดตามโหลด

การป้องกันการลัดวงจรทางอิเล็กทรอนิกส์ในตัว — ความทนทานต่อความผิดพลาดในทางปฏิบัติ

การป้องกันการลัดวงจรใน EM 222 แบบทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นตัวจำกัดกระแสที่รีเซ็ตตัวเองได้ เมื่อกระแสเอาต์พุตเกินเกณฑ์การทำงาน — ซึ่งเกิดจากการลัดวงจรในสายไฟภาคสนามหรือโหลดที่ลัดวงจร — วงจรป้องกันจะลดหรือตัดกระแสเอาต์พุต

โดยทั่วไปช่องสัญญาณจะยังคงไม่ทำงานจนกว่าโปรแกรม PLC จะวนรอบเอาต์พุต (ปิดแล้วเปิดใหม่) ซึ่งจะเปิดใช้งานทรานซิสเตอร์อีกครั้งหากแก้ไขข้อผิดพลาดแล้ว

ในสภาพแวดล้อมการผลิต พฤติกรรมนี้มีคุณค่าด้วยเหตุผลสองประการ

ประการแรก โมดูลจะไม่เสียหายจากข้อผิดพลาด — ซึ่งแตกต่างจากหน้าสัมผัสรีเลย์ที่อาจเชื่อมติดหรือสึกกร่อนจากกระแสลัดวงจรที่ไม่มีการป้องกัน การป้องกันของทรานซิสเตอร์จะป้องกันความเสียหายจากความร้อน ประการที่สอง ช่องสัญญาณอื่นๆ ยังคงทำงานได้ตามปกติ — ข้อผิดพลาดในการเดินสายบนเอาต์พุตหนึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อช่องสัญญาณที่เหลืออีกเจ็ดช่องหรือส่วนที่เหลือของ I/O ของเครื่องจักร

สามารถระบุและตรวจสอบช่องสัญญาณที่ผิดพลาดได้ในขณะที่เครื่องจักรยังคงทำงานบนเอาต์พุตที่ไม่ได้รับผลกระทบ

ซึ่งแตกต่างจาก EM 222 แบบรีเลย์ ซึ่งการลัดวงจรจะอาศัยฟิวส์ภายนอกในการป้องกัน และหน้าสัมผัสรีเลย์อาจเสียหายก่อนที่ฟิวส์จะทำงาน

ในการใช้งานที่ข้อผิดพลาดในการเดินสายเอาต์พุตเป็นความเสี่ยงในการปฏิบัติงานที่สมจริง — สภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นมาก, เครื่องจักรที่มีการเปลี่ยนเครื่องมือหรืออุปกรณ์ยึดบ่อยครั้ง, หรือระบบที่ขั้วต่อสายไฟถูกถอดออกเป็นประจำ — เอาต์พุตที่ป้องกันตัวเองได้ของโมดูลทรานซิสเตอร์แสดงถึงข้อได้เปรียบในการปฏิบัติงานที่สำคัญ

การผลิต S7-200 CN — บริบทของรุ่นประเทศจีน

คำต่อท้าย "-0XA8" ระบุว่าเป็นรุ่น S7-200 CN ที่ผลิตในประเทศจีน ผลิตในประเทศจีนสำหรับตลาดที่ยอมรับการรับรอง CE

มีฟังก์ชันการทำงานเทียบเท่ากับ 6ES7222-1BF22-0XA0 ที่ผลิตในยุโรปในทุกข้อกำหนดทางไฟฟ้า, จำนวน I/O, ลักษณะการสลับ และความเข้ากันได้กับบัส S7-22X ทั้งสองรุ่นใช้สภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรม STEP 7 Micro/WIN เดียวกันและไม่จำเป็นต้องมีความแตกต่างในโปรแกรม PLC

รุ่น S7-200 CN (จีน) เกิดขึ้นเมื่อ Siemens ปรับแพลตฟอร์ม S7-200 สำหรับการผลิตและจัดจำหน่ายในตลาดที่การรับรอง CE เพียงพอและที่เศรษฐศาสตร์ต้นทุนของการผลิตในท้องถิ่นมีความสมเหตุสมผล

การระบุ "CN" บ่งบอกถึงรุ่นการผลิต แต่ไม่มีผลกระทบต่อการทำงานสำหรับวิศวกรที่ติดตั้งและทดสอบการใช้งานโมดูล

รุ่น XA8 และ XA0 สามารถอยู่ร่วมกันในสายการขยาย S7-22X เดียวกันได้โดยไม่มีความไม่เข้ากัน

คำถามที่พบบ่อย

Q1: เอาต์พุตทรานซิสเตอร์ 6ES7222-1BF22-0XA8 สามารถสร้างพัลส์สเต็ปที่จำเป็นสำหรับการควบคุมมอเตอร์สเต็ปได้หรือไม่?

เอาต์พุตทรานซิสเตอร์สามารถสลับที่ความถี่ที่เพียงพอสำหรับการใช้งานมอเตอร์สเต็ปหลายประเภท อย่างไรก็ตาม Siemens ได้ออกแบบฟังก์ชัน PTO (Pulse Train Output) ในตัวของ CPU S7-200 — ที่มีให้ใช้งานบน Q0.0 และ Q0.1 ของ CPU S7-22X — สำหรับการสร้างพัลส์มอเตอร์สเต็ปประสิทธิภาพสูง โดยมีการสนับสนุนฮาร์ดแวร์เฉพาะสำหรับการควบคุมความถี่ที่แม่นยำและโปรไฟล์การเร่ง/ลดความเร็ว

สำหรับการสร้างพัลส์สเต็ปหลัก ควรใช้เอาต์พุต PTO เฉพาะของ CPU

เอาต์พุตทรานซิสเตอร์ของโมดูลขยายเหมาะสำหรับสัญญาณสเต็ปเสริม (ทิศทาง, เปิดใช้งาน, รีเซ็ต) หรือสำหรับแกนรองที่ต้องการการควบคุมที่ง่ายกว่า

Q2: เอาต์พุตทรานซิสเตอร์เป็นแบบ PNP (sourcing) หรือ NPN (sinking) และสิ่งนี้ส่งผลต่อความเข้ากันได้กับอุปกรณ์ภาคสนามหรือไม่?

โมดูลเอาต์พุตทรานซิสเตอร์ S7-200 EM 222 สร้างเอาต์พุต PNP (sourcing) เมื่อทำงาน เอาต์พรานซิสเตอร์แต่ละตัวจะเชื่อมต่อขั้วเอาต์พุตเข้ากับแหล่งจ่ายไฟบวก 24V — กระแสจะไหลจากขั้วเอาต์พุต ผ่านโหลด ไปยังขั้วลบ (0V) ของแหล่งจ่ายไฟ 24V

การกำหนดค่า PNP sourcing นี้เข้ากันได้กับโหลดอุตสาหกรรม 24VDC ส่วนใหญ่ที่ออกแบบมาสำหรับการสลับสัญญาณบวก (PNP) อินพุตดิจิทัล

อุปกรณ์หรือเซ็นเซอร์ที่ต้องการสัญญาณเอาต์พุต NPN (sinking) — ซึ่งสถานะทำงานจะเชื่อมต่อเอาต์พุตกับ 0V แทนที่จะเป็น 24V — ต้องใช้รีเลย์ตัวกลางหรือตัวแปลงสัญญาณเพื่อเชื่อมต่ออย่างถูกต้องกับเอาต์พุตทรานซิสเตอร์ PNP

Q3: การป้องกันการลัดวงจรจะรีเซ็ตอย่างไรหลังเกิดข้อผิดพลาด — โดยอัตโนมัติเมื่อข้อผิดพลาดหายไป หรือโปรแกรม PLC ต้องดำเนินการ?

พฤติกรรมการกู้คืนที่แน่นอนขึ้นอยู่กับการออกแบบวงจรป้องกันและความรุนแรงของข้อผิดพลาด ในการใช้งานส่วนใหญ่ หลังจากที่การป้องกันการลัดวงจรทำงาน เอาต์พุตจะยังคงปิดอยู่แม้ว่าข้อผิดพลาดจะหายไปแล้วก็ตาม

โปรแกรม PLC ต้องวนรอบเอาต์พุต (เขียน "0" แล้ว "1" ไปยังบิตเอาต์พุต) เพื่อเปิดใช้งานทรานซิสเตอร์อีกครั้ง การปิดแหล่งจ่ายไฟของโมดูลขยายชั่วคราวก็สามารถรีเซ็ตการป้องกันได้เช่นกัน

ก่อนที่จะรีเซ็ต ควรตรวจสอบสายไฟภาคสนามและโหลดเพื่อยืนยันว่าการลัดวงจรได้รับการแก้ไขแล้ว — การเปิดใช้งานเอาต์พุตทรานซิสเตอร์อีกครั้งเมื่อยังคงมีการลัดวงจรอยู่จะทำให้การป้องกันทำงานอีกครั้งทันที และอาจทำให้เกิดความเสียหายจากความร้อนในที่สุดหากวงจรป้องกันทำงานซ้ำๆ

Q4: สามารถผสมโมดูลทรานซิสเตอร์ EM 222 กับโมดูลรีเลย์ EM 222 ในสายการขยาย S7-22X เดียวกันได้หรือไม่?

ได้ บัสขยาย S7-22X สามารถรับโมดูลอินพุตดิจิทัล, เอาต์พุตดิจิทัล (รีเลย์หรือทรานซิสเตอร์) และโมดูลขยายแบบอะนาล็อกได้ทุกรูปแบบ ภายในขีดจำกัดโมดูลขยายทั้งหมดของ CPU (7 โมดูลสำหรับ S7-224/224XP/226, 2 โมดูลสำหรับ S7-221/222)

EM 222 แบบรีเลย์ และ EM 222 แบบทรานซิสเตอร์ สามารถอยู่ในตำแหน่งที่ติดกันในสายการขยายเดียวกัน และโปรแกรม PLC จะเข้าถึงเอาต์พุตของพวกมันเหมือนกัน — ไบต์เอาต์พุตต่อเนื่อง (QB) โดยไม่คำนึงว่าประเภทเอาต์พุตพื้นฐานจะเป็นรีเลย์หรือทรานซิสเตอร์

ความสามารถในการผสมผสานนี้ช่วยให้นักออกแบบเครื่องจักรสามารถกำหนดเอาต์พุตแบบรีเลย์สำหรับโหลด AC และแอคทูเอเตอร์ที่ทำงานไม่บ่อย และเอาต์พุตแบบทรานซิสเตอร์สำหรับโหลด DC ความเร็วสูง ภายในสายการขยายเดียวที่กะทัดรัด

Q5: S7-200 CN ได้เลิกผลิตแล้ว โมดูล EM 222 ทรานซิสเตอร์ทดแทนจะมีจำหน่ายนานแค่ไหน?

Siemens ได้เลิกผลิตแพลตฟอร์ม S7-200 และ S7-200 CN อย่างเป็นทางการ โดยการยุติการขายอย่างต่อเนื่องในช่วงหลายปีที่ผ่านมา

แม้ว่า Siemens จะไม่จำหน่ายโมดูลเหล่านี้ผ่านช่องทางการขายมาตรฐานอีกต่อไป แต่ฐานการติดตั้งอุปกรณ์ S7-200 CN ทั่วโลกมีจำนวนมาก และตลาดรอง — ตัวแทนจำหน่ายอุปกรณ์อุตสาหกรรมมือสอง, ผู้ปรับปรุงสภาพ, และซัพพลายเออร์ระบบอัตโนมัติรุ่นเก่า — ยังคงมีสินค้าคงคลัง 

สำหรับไซต์ที่มีการติดตั้ง S7-200 CN จำนวนมาก แนวทางปฏิบัติคือการระบุโมดูลสำรองที่สำคัญ (รวมถึง EM 222 แบบทรานซิสเตอร์และรีเลย์), ประเมินระดับสต็อกปัจจุบัน และจัดซื้อหน่วยเพิ่มเติมเพื่อครอบคลุมอายุการใช้งานที่คาดหวังของอุปกรณ์ที่เหลือจากสต็อกที่มีอยู่