Návrh PLC očima vývojáře – 12. část (Napájecí zdroje)

S programovatelnými automaty se můžeme setkat prakticky na každém „průmyslovém“ kroku. Aby je však mohli jedni zapojit a obsluhovat, musí je druzí nejdříve vymyslet, navrhnout a odladit. A právě takovému tvůrčímu přístupu se nyní budeme věnovat. Zároveň také představíme celou řadu doporučených polovodičových řešení.

Napájecí hladina pro základní desku PLC systémů se obvykle pohybuje okolo stejnosměrných (DC) 24 V, přestože skutečné napětí se může lišit i výrazněji – obvykle v rozsahu od 12 V až do 48 V. Potřebné napětí se přitom získává z odděleného DC/DC měniče, připojeného k provoznímu AC/DC zdroji. PLC systém může být rovněž vybaven záložní baterií se speciálním OR kontrolérem. Taková společná konfigurace pak vytváří

nepřerušitelný zdroj napájecího napětí,

známý též pod zkratkou UPS (Uninterruptable Power Supply), zajišťující nepřetržitou činnost pro případ poruchy nebo také výpadku střídavého, síťového napětí. Selže – li AC zdroj, bude potřebný výkon pro základní desku dodáván z připojené baterie.

Blokový diagram napájecí části s vyznačením příslušných funkcí i oddělení. Přehled doporučených řešení Maximu naleznete na www.maxim-ic.com/plc.

Napájecí zdroj a jeho funkce

Díky nejrůznějším ochranám, izolacím (oddělením) nebo post – regulacím se celá napájecí síť PLC systému stává docela složitou. Takové funkce mohou být dále zdvojovány (duplikovány), takže systém pak v případě poruchy podporuje horkou zálohu nebo také

výměnu daného modulu přímo za provozu

(Hot Swapping). Příslušné části, zajišťující dané funkce, získávají potřebnou energii z DC sběrnice, přičemž vystupují jako samostatné funkční moduly. Zapracované hot – swap kontroléry pak zamezují nárazovému zvýšení proudu, vznikajícímu během instalace nebo také při odebírání prvku tzv. „natvrdo“. Napájecí vstupy modulů mohou zpravidla „ustát“ i vyšší napětí než to, které bylo předepsáno (na vstupech se mohou s oblibou vyskytovat nežádoucí, vysokonapěťové špičky).

Každý funkční modul (funkční ve smyslu funkce) má své vlastní, lokální měniče, vyrábějící stabilizované napěťové výstupy o velikosti 5 V, 3.3 V a další. V případě CPU a jeho vysoce výkonných jader nebo také populárních FPGA pak budeme muset zajistit ještě nižší potenciály. Analogové vstupy / výstupy si zase řeknou o ±15 V nebo ještě více, přesně dle požadavků zapracovaných operačních zesilovačů nebo dalších polovodičových struktur analogových výstupů. Nepřekvapí ani 24 V výstup stabilizovaného napájecího napětí, které lze s výhodou upotřebit pro chytré senzory, nejrůznější dálkové systémy nebo rozhraní analogových proudových smyček.

Příště přineseme šestici konkrétních řešení.