5. Przewody zasilające, obliczanie poboru mocy oraz wymagania dotyczące układu zasilania

FBs-PLC wyposażone są w trzy rodzaje obwodów wewnętrznych: obwód logiczny 5VDC, obwód sterownika 24VDC (urządzenia na wyjściu sterownika, np.: przekaźnik, tranzystor itp.) oraz obwód wejściowy 24VDC. Obwód logiczny 5CDV i obwód wyjściowy 24VDC zasilane są z wbudowanego źródła zasilania jednostek głównych/rozszerzeń lub z modułów rozszerzeń zasilania (FBs-EPW-AC, FBs-EPW-D24), natomiast obwód wejściowy 24VDC może być zasilany z zewnętrznego lub wbudowanego źródła zasilania, z jednostek głównych/rozszerzeń lub czujnika 24VDC FBs-EPW-AC/D12/D24. Moduły rozszerzeń inne niż jednostki główne/rozszerzenia nie są wyposażone w źródła zasilania. Są one zasilane ze źródła wewnątrz jednostek głównych/rozszerzeń lub modułów rozszerzeń (FBS-EPW-AC, FBs-EPW-D24). Jednostki główne/rozszerzeń lub moduły rozszerzeń, których modele poprzedza przedrostek “-D12/-D24” zasilane są ze źródła prądu stałego. W innych przypadkach, wykorzystywane jest źródło prądu zmiennego.

 

Uwaga

W środowiskach przemysłowych, w głównych źródłach zasilania mogą wystąpić prądy udarowe lub impulsy wysokiego napięcia spowodowane włączaniem lub wyłączaniem urządzeń. Zaleca się użytkownikom podjęcie wszelkich środków prowadzących do zabezpieczenia PLC i urządzeń peryferyjnych (na przykład wykorzystanie transformatora izolacyjnego lub innych urządzeń z warystorem tlenkowym.)

 

5.1 Charakterystyka źródła zasilania prądu zmiennego (AC)

Źródła prądu zmiennego dostępne dla FBs-PLC to zasilacz 14 W (SPW14-AC) dla jednostki głównej 10/14 punktów, zasilacz 24 W (SPW24-AC) dla jednostki głównej/rozszerzeń 20~60 punktów oraz zasilacz 14 W (FBS-EPW-AC) dla modułów rozszerzeń. FBS-EPW-AC jest niezależnym modułem, natomiast SPW14-AC i SPW24-AC przeznaczone są do instalacji w jednostce głównej lub wewnątrz jednostki rozszerzeń, gdzie są niewidoczne. W poniższej tabeli przedstawiona została charakterystyka źródeł zasilania:






 




             Model

Opis

SPW14-AC

SPW24-AC

FBS-EPW-AC

Zakres wej.

Napięcie

100 ~ 240VAC, -15% / +10%

Częstotl.

50 / 60HZ ±5%

Maks. pobór mocy

21W / 14W

36W / 24W

21W / 14W

Prąd rozruchowy

20A przy 264VAC

Dopuszczalny chwilowy czas przerwania zasilania

<20ms

Prąd znamionowy bezpiecznika

2A, 250V

Rodzaj izolacji

Transformator/Optoizolacja, 1500VAC/minutę

  Moc wyjściowa

5VDC (obwód logiczny)

Nie dotyczy*2

5V, ±5%, 1A(max)

5V, ±5%, 0.4A(max)

24VDC

(obwód wyjściowy)

24V±10%, 200mA(max)*3

24V, ±10%, 400mA(max)

24V, ±1%, 250mA(max)

24VDC (obwód wejściowy)

24V,±10%, 400mA(max)

24V, ±10%, 400mA(max)

24V, ±10%, 250mA(max)







 

Uwaga *1: Zasilanie 5VDC (obwodu logicznego) i 24VDC (obwodu wyjściowego) dostępne są ze złącza dla rozszerzeń znajdującego się po prawej stronie jednostek głównych/rozszerzeń. Zasilanie 5VDC wykorzystywane jest także przez płytkę komunikacyjną (CBxx) lub moduł komunikacyjny (CMxx). Zasilanie 24VDC obwodów wejściowych dostępne jest ze złącza (oznaczonego “+24V OUT-”) położonego w lewym górnym rogu listwy zaciskowej wejść jednostki głównej/rozszerzeń.

 

Uwaga *2:Zasilanie 5VDC jednostki głównej 10/14 punktów generowane jest ze źródła 24VDC w obwodzie wyjściowym. Charakterystyka zasilania: 5VDC±10% i 400mA (maks.) (Obwód umieszczony jest na płycie we/wy jednostki głównej 10/14 punktów).

Uwaga *3:W przypadku braku interfejsu rozszerzeń we/wy, zasilanie 24VDC przeznaczone jest do obwodu wyjściowego jednostki 10/14 punktów i nie może być wykorzystywane w żadnym innym celu.


Uwaga

 

 Poniżej przedstawiony został schemat obwodu zasilania AC w jednostkach głównych/rozszerzeń. Należy stosować się do następujących uwag: W celu włączenia lub wyłączenia zasilania AC, należy stosować wyłączniki jednobiegunowe (odcinające fazę "L") lub dwubiegunowe (odcinające fazę "L" i "N"). Przewód fazowy "L" musi być połączony na jednostce ze złączem  L , natomiast przewód neutralny "N" ze złączem N . Należy używać przewodów o przekrojach 1mm2~2mm2. Wszystkie złącza G    jednostki głównej oraz modułu/jednostki rozszerzeń muszą być połączone ze złączem uziemiającym głównego układu zasilania (schemat przedstawiony poniżej) za pomocą przewodów o przekrojach ponad 2mm2.

 

Ostrzeżenie

Wyjście zasilania dla czujników nie może być połączone z innymi źródłami w sposób równoległy, ponieważ połączenie takie spowodowałoby zakłócenia pomiędzy źródłami zasilania, zmniejszenie ich żywotności lub uszkodzenie. To z kolei, doprowadziłoby do nieprawidłowego działania PLC, a co za tym idzie, do niebezpieczeństwa dla ludzi lub sprzętu.


5.2  Charakterystyka źródeła zasilania prądu stałego (DC)

 

Źródła prądu stałego dostępne dla FBs-PLC to zasilacz 14 W (SPW14-D12/D24) dla jednostki głównej 10/14 punktów, zasilacz 24 W (SPW24-D/12D24) dla jednostki głównej/rozszerzeń 20~60 punktów oraz zasilacz 14 W (FBS-EPW-D24) dla modułów rozszerzeń. FBS-EPW-D24 jest niezależnym modułem, natomiast SPW14-D i SPW24-D przeznaczone są do instalacji w jednostce głównej lub wewnątrz jednostki rozszerzeń, gdzie są niewidoczne.

W poniższej tabeli przedstawiona została charakterystyka źródeł:

             Model

Opis

SPW14-D12/D24

SPW24-D12/D24

FBS-EPW-D24

Napięcie znamionowe

12 lub 24VAC, -15%/+20%

24VAC, -15%/+20%

Maks. pobór mocy

21W / 14W

26W / 24W

21W / 14W

Prąd rozruchowy

20A przy 12 lub 24VDC

20A@24VDC

Dopuszczalne przerwanie zasilania

<20ms

Bezpiecznik

3A(D12)/1.5A(D24), 125V

5A(D12)/2.5A(D24), 125V

1.5A, 125V

Rodzaj izolacji

Transformator/Optoizolacja, 500VDC/minutę

Moc*1   wyjściowa

5VDC(obwód logiczny)

Nie dotyczy*2

5V, ±5%, 1A(max)

5V, ±5%, 0.4A(max)

24VDC(obwód wyjściowy)

24V±10%, 200mA(max)*3

24V, ±10%, 400mA(max)

24V, ±10%, 250mA(max)

24VDC(obwód wejściowy)

24V±10%, 400mA(max)

24V, ±10%, 400mA(max)

24V, ±10%, 250mA(max)

 

Uwaga *1:Zasilanie 5VDC (obwodu logicznego) i 24VDC (obwodu wyjściowego) ze złącza dla rozszerzeń znajdującego się po prawej stronie jednostek głównych/rozszerzeń. Zasilanie 24VDC obwodów wejściowych dostępne jest ze złącza (oznaczonego “+24V OUT-”) położonego w lewym górnym rogu listwy zaciskowej wejść jednostki głównej/rozszerzeń.

Uwaga *2:Zasilanie 5VDC jednostki głównej 10/14 punktów generowane jest ze źródła 24VDC w obwodzie wyjściowym. Charakterystyka zasilania: 5VDC±10% i 400mA (maks.) (Obwód umieszczony jest na płycie we/wy jednostki głównej 10/14 punktów).

Uwaga *3: W przypadku braku interfejsu rozszerzeń we/wy, zasilanie 24VDC przeznaczone jest do obwodu wyjściowego jednostki 10/14 punktów i nie może być wykorzystywane w żadnym innym celu.

Uwaga

Poniżej przedstawiony został schemat obwodu zasilania AC w jednostkach głównych/rozszerzeń. Należy stosować się do następujących uwag:

W celu włączenia lub wyłączenia zasilania DC, należy stosować wyłączniki jednobiegunowe (odcinające 24V+) lub dwubiegunowe (odcinające 24V+ i 24V-).

Przewód 24V+ musi być połączony ze złączem  + , natomiast przewód 24V- ze złączem - . Należy używać przewodów o przekrojach 1mm2~2mm2.

Wszystkie złącza G    jednostki głównej oraz modułu/jednostki rozszerzeń muszą być połączone ze złączem uziemiającym głównego układu zasilania (schemat przedstawiony poniżej) za pomocą przewodów o przekrojach ponad 2mm2.

 

Ostrzeżenie

Wyjście zasilania 24VDC dla obwodu wejściowego nie może być połączone z innymi źródłami w sposób równoległy, ponieważ połączenie takie spowodowałoby zakłócenia pomiędzy źródłami zasilania, zmniejszenie ich żywotności lub uszkodzenie. To z kolei, doprowadziłoby do nieprawidłowego działania PLC, a co za tym idzie, do niebezpieczeństwa dla ludzi lub sprzętu.


5.3 Pobór prądu przez jednostki główne i moduły rozszerzeń.

Jednostki głowne/rozszerzeń mają wystarczający zapas mocy do zasilania kolejnych modułów rozszerzeń. Moduł rozszerzeń (FBS-EPW) może być wykorzystywany do zasilania innych modułów. Każdy model jednostki głównej/rozszerzeń wyposażony jest w źródło AC/DC. Z kolei każdy moduł charakteryzuje się różnym poborem prądu. W praktyce należy zawsze dobrać do zestawu elementy zapewniające odpowiedni zapas mocy. Poniżej opisany został najbardziej niekorzystny przypadek poboru mocy każdej jednostki głównej/rozszerzeń oraz maksymalnego poboru mocy modułów rozszerzeń.

5.3.1 Pojemność szczątkowa jednostki głównej/rozszerzeń

 

           Wydajność prądowa

 

 

Model

Moc wyjściowa

5VDC(obwód logiczny)

24VDC(obwód zew)

24VDC(obwód wew)

- obwody dla modułów rozszerzeń 5VDC

np.: komunikacja

-obwody napięcia na taśmie rozszerzeń

-obwody na zaciskach urządzenia

Z

A

S

I

L

A

N

I

E

AC

Jednostka główna

 

FBS-10/14MA

300mA

340mA

FBS-20MA

753 mA

335mA

310mA

FBS-24MA

722 mA

325mA

295mA

FBS-32MA

712 mA

315mA

262mA

FBS-40MA

688 mA

295mA

244mA

FBS-60MA

644 mA

255mA

190mA

FBS-10/14MC

300 mA

340mA

FBS-20MC

753 mA

335mA

310mA

FBS-24MC

722 mA

325mA

295mA

FBS-32MC

712 mA

315mA

262mA

FBS-40MC

688 mA

295mA

244mA

FBS-60MC

644 mA

255mA

190mA

FBS-20MN

710mA

310mA

325 mA*

FBS-32MN

670mA

297mA

280 mA*

FBS-44MN

627 mA

276 mA

250 mA*

Jednostka rozszerzeń

FBS-24XY-◎

948 mA

350mA

337mA

FBS-40XY-◎

918 mA

320mA

292mA

FBS-60XY-◎

880 mA

280mA

238mA

Z

A

S

I

L

A

N

I

E

 

DC

Jednostka główna

 

FBS-10/14MA-D24

300mA

270mA

FBS-20MA-D24

753mA

Suma295mA

30mA

FBS-24MA-D24

722mA

Suma270mA

295mA

FBS-32MA-D24

712mA

Suma227mA

262mA

FBS-40MA-D24

688mA

Suma 189mA

244mA

FBS-60MA-D24

644mA

Suma 95mA

190mA

FBS-10/14MC-D24

300mA

270mA

FBS-20MC-D24

753mA

Suma 295mA

310mA

FBS-24MC-D24

722mA

Suma 270mA

295mA

FBS-32MC-D24

712mA

Suma 227mA

262mA

FBS-40MC-D24

688mA

Suma 189mA

244mA

FBS-60MC-D24

644mA

Suma 95mA

190mA

FBS-20MN-D24

710mA

Suma 285mA*

325mA*

FBS-32MN-D24

670mA

Suma 227mA*

280mA*

FBS-44MN-D24

627mA

Suma 176mA*

250mA*

Jednostka rozszerzeń

FBS-24XY–◎

948mA

Suma 337mA

337mA

FBS-40XY–◎

918mA

Suma 262mA

292mA

FBS-60XY–◎

880mA

Suma 168mA

238mA

 

l W powyższej tabeli pobór prądu obliczony dla najbardziej niekorzystnej sytuacji urządzenia w warunkach maksymalnego obciążenia (przy włączonych DI i DO). Do obliczeń są 7.5 mA/punkt dla szybkiego/średniej szybkości wejścia, 4.5 mA/punkt dla wejścia małej szybkości (ultraszybkie wejścia nie wykorzystują zasilania 24VDC), 10 mA/punkt dla szybkiego wyjścia, 7.5 mA/punkt dla wyjścia średniej szybkości i 5 mA dla wyjścia małej szybkości oraz dla wyjścia przekaźnikowego (wyłączając SSR).

l W rozdziałach 5.1 i 5.2 zawarte są wartości prądów dla modułów/jednostek rozszerzeń (-EPW-AC i -EPW-D24).

 

Ostrzeżenie

Zarówno dla wbudowanego zasilania jednostki głównej/rozszerzeń, jak i dla dodatkowego źródła zasilania jednostki rozszerzeń, całkowita wartość natężenia prądu nie może przekroczyć wartości wymienionej w powyższej tabeli. Niedostosowanie natężenia może skutkować spadkiem napięcia spowodowanym przeciążeniem źródła zasilania. Skutkować to może niekontrolowaną pracą PLC i zagrożeniem dla ludzi oraz sprzętu.

5.3.2 Maksymalny pobór prądu modułu rozszerzeń

 

Moduły rozszerzeń pozbawione swoich własnych źródeł zasilania muszą być wspomagane przez jednostkę główną/rozszerzeń, dodatkowe zasilanie lub źródło zewnętrzne (oddzielny obwód 24VDC). Poniższa tabela zawiera maksymalna wartość prądu pobieraną przez każdy moduł rozszerzeń.

 

 

 

 

 

 Prąd/

  Model

5VDC (obwód logiczny)

24VDC (obwód zew)

24VDC (obwód wew)

-obwód dla rozszerzeń-

-obwody na zaciskach urządzenia-

Cyfrowy moduł rozszerzeń we/wy

FBS-24XY

54 mA

85mA

63mA

FBS-40XY

83 mA

136mA

108mA

FBS-60XY

119 mA

124mA

162mA

FBS-8XY

30 mA

34mA

18mA

FBS-8X

30 mA

36mA

FBS-8Y

29 mA

68mA

FBS-16XY

40 mA

68mA

36mA

FBS-16Y

40 mA

136mA

FBS-20X

35 mA

90mA

FBS-24X

54 mA

108mA

FBS-24YT

66 mA

Numeryczny moduł rozszerzeń we/wy

FBS-32DGI

14 mA

36mA

FBS-7SG1

24 mA

213 mA

FBS-7SG2

24 mA

396 mA

FBS-6AD

25 mA

53 mA

FBS-2DA

33 mA

90 mA

FBS-4DA

35 mA

137 mA

FBS-4A2D

35 mA

103 mA

FBS-2TC

30 mA

21 mA

FBs-6TC

30 mA

29 mA

FBS-6RTD

32 mA

16 mA

FBS-16TC

30 mA

58 mA

FBS-16RTD

32 mA

19 mA

FBs-6NTC

33 mA

16 mA

FBs-2A4TC

39 mA

52 mA

FBs-2A4RTD

39 mA

32 mA

FBs-B4AD

25 mA

FBs-B2DA

223 mA

 

FBs-B2A1D

158 mA

Głosowy moduł wyjściowy

FBs-VOM

500 mA

Moduły specjalne

FBs-4PT

25 mA

82 mA

FBs-1LC

32 mA

48 mA

Płytka komunikacyjna (CB)

FBS-CB2

13 mA

FBS-CB22

26 mA

FBS-CB5

51 mA

FBS-CB55

95 mA

FBS-CB25

55 mA

FBs-CBE

50 mA

 

 

Moduł komunikacyjny (CM)

FBS-CM22

18 mA

FBS-CM55

95 mA

FBS-CM25

70 mA

FBS-CM25E

110 mA

FBS-CM55E

120 mA

FBS-CM25C

           41 mA

FBS-CM5R

           26 mA

FBS-CM5H

           135 mA

Inne

FBs-BDAP

47 mA

FBs-BPEP

58 mA

FBS-DAPB

 75 mA

FBS-DAPC

193 mA

FP-08

125 mA

 

l   W powyższej tabeli wymienione zostały wartości natężeń prądu dla maksymalnego poboru przez każdy moduł rozszerzeń. Obwód wewnętrzny 24VDC pobiera 4.5 mA mniej na każdy punkt przy wyłączonym wejściu w module DI/DO, oraz 5 mA mniej przy wyłączonym wyjściu na każdy punkt.

l   Efekt różnych wartości poboru prądu w zależności od stanu DI/DO dla obwodu logicznego 5VDC może zostać pominięty.

 

5.3.3  Przykład obliczania zasilania

  Wybór modułu zasilania zależy od całkowitego prądu pobieranego przez wszystkie moduły. Dlatego też, użytkownik musi znać wartość poboru prądu dla każdego modułu. Tabela 2 zawiera maksymalne pobory dla każdego modułu rozszerzeń. 

Przed wybraniem modułu zasilania należy obliczyć sumę pobieranego prądu. Obliczenia należy podzielić na dwa etapy: obliczenie poboru prądu magistrali 5VDC oraz magistrali 24VDC.

Użytkownik musi wziąć pod uwagę to, że nieprawidłowy dobór modułów zasilania i rozszerzeń może spowodować przeciążenie magistrali.

 

Przykład 1: Poniższy schemat przedstawia zestaw sterownia. Zadaniem jest obliczenie zasilania wykorzystanego przez system.


Wynik: (1) Obliczenie poboru prądu przez wewnętrzne źródło zasilania obwodu logicznego 5VDC

+722mA - 120mA - 150mA - 120mA - 39mA - 39mA - 30mA = +244 mA  (OK)

(2) Obliczenie poboru prądu przez wewnętrzne źródło zasilania obwodu logicznego 24VDC

+325mA - 120mA - 80mA - 80mA = +45 mA  (OK)

(3) Obliczenie poboru prądu przez zewnętrzne źródło zasilania we/wy 24VDC  

+295mA - 162mA - 45mA = +88 mA   (OK)

Wniosek: Całkowity pobór prądu przez sześć powyższych modułów nie przekracza max wartości prądu dla jednostki głównej, więc nie ma potrzeby rozszerzania układu o moduł zasilania.

 

Przykład 2: Poniższy schemat przedstawia moduły systemowe. Zadaniem jest obliczenie zasilania wykorzystanego przez system.



Wynik: (1) Obliczenie poboru prądu przez wewnętrzne źródło zasilania obwodu logicznego 5VDC

+722mA - 120mA - 150mA - 120mA - 39mA - 39mA - 30mA - 39mA = +195 mA (OK)

(2) Obliczenie poboru prądu przez wewnętrzne źródło zasilania obwodu logicznego 24VDC

+325mA - 120mA - 80mA - 80mA - 80mA = -35 mA (przeciążenie)

(3) Obliczenie poboru prądu przez zewnętrzne źródło zasilania we/wy 24VDC

+295mA - 162mA - 45mA = +88 mA (OK)

 

Wniosek: Całkowity pobór prądu z wewnętrznego źródła zasilania obwodu logicznego 24VDC powyższych siedmiu modułów rozszerzeń przekracza max wartość prądu dla jednostki głównej. Istnieje zatem potrzeba rozszerzenia układu o moduł zasilania jak w przykładzie 3.  

 

Przykład 3: Poniższy schemat przedstawia zestaw sterowania. Zadaniem jest obliczenie zasilania wykorzystanego przez system.


Wynik: (1) Obliczenie poboru prądu przez moduły rozszerzeń jednostki głównej.

pobór prądu przez wewnętrzne źródło zasilania obwodu logicznego 5VDC

+722mA - 120mA - 150mA - 120mA - 39mA - 39mA - 30mA = 244 mA (OK)

pobór prądu przez wewnętrzne źródło zasilania obwodu logicznego 24VDC

+325mA - 120mA - 80mA - 80mA = 45 mA  (OK)

pobór prądu przez zewnętrzne źródło zasilania we/wy 24VDC

+295mA - 162mA - 45mA = 88 mA  (OK)

(2) Obliczenie poboru prądu przez moduły rozszerzeń źródła zasilania

pobór prądu przez wewnętrzne źródło zasilania obwodu logicznego 5VDC

+400mA - 39mA = +361 mA  (OK)

pobór prądu przez wewnętrzne źródło zasilania obwodu logicznego 24VDC

+250mA - 80mA = +170 mA  (OK)

pobór prądu przez zewnętrzne źródło zasilania we/wy 24VDC

+250mA - 0mA  = +250 mA  (OK)

 

Wniosek: Rozszerzenie zestawu sterowania o jedno dodatkowe źródło zasilania (FBs-EPW-AC) umożliwi dostosowanie całkowitego poboru prądu zestawu do max wartości prądu dla jednostki głównej.

5.4 Wymagania dotyczące sekwencji zasilania w jednostce głównej i jednostce/module rozszerzeń

Przy włączonym zasilaniu, jednostka główna FBs-PLC najpierw wykrywa typ i numer jednostki/modułu rozszerzeń podłączonego do interfejsu rozszerzeń oraz rzeczywistą konfigurację we/wy. W związku z tym, podczas, gdy jednostka główna przeprowadza wykrywanie, zasilanie jednostki/modułu rozszerzeń powinno być w stanie wysokim. W innym wypadku, wykryta konfiguracja we/wy nie będzie prawidłowa. Zasilanie jednostki/modułu rozszerzeń powinno być włączone równocześnie lub wcześniej. Jednoczesne podłączenie jednostki głównej i jednostki/modułu rozszerzeń do jednego źródła zasilania zapobiegnie wystąpieniu błędu sekwencji czasowej. W przypadku, gdy jednostka rozszerzeń i jednostka główna zasilane będą z dwóch źródeł (lub z jednego źródła ale za pomocą różnych włączników) lub, gdy moduły rozszerzeń zasilane są ze źródła zewnętrznego, należy uwzględnić sekwencje czasowe obu tych źródeł. W celu rozwiązania problemu związanego z niegotowością jednostki/modułu rozszerzeń przed osiągnięciem gotowości przez jednostkę główną, FBS-PLC wyposażono w specjalny rejestr R4150 umożliwiający opóźnienie czasu wykrywania konfiguracji we/wy. Stała czasowa R4150 wynosi 0.01 sek. z wartością domyślną 100 (co oznacza opóźnienie 1 sek.). Można ją ustawiać w zakresie 100~500 (1~5 sek.), co zostało przedstawione na rysunku poniżej. W przypadku, gdy zasilanie jednostki rozszerzeń nie może nastąpić w przeciągu 1 sek. po włączeniu zasilania jednostki głównej, to czas R4150 należy ustawić na dłuższy w celu opóźnienia wykrywania zestawu sterowania przez CPU. Okres ten nie może jednak przekroczyć 5 sek., ponieważ w takim wypadku konfiguracja interfejsu rozszerzeń będzie niemożliwa do wykrycia.