PLCトラブルシューティングの極意：シンキングとソーシング出力の解読

PLCシステムのトラブルシューティングは、フィールドデバイスとI/Oモジュールの調査から始めるべきです。PLCプログラムではありません。故障の70-80%はフィールドデバイスと関連配線、電源、その他関連ハードウェアに由来します。誰かが変更を加えていない限り、PLCプログラムの故障は稀です。

この記事では、シンキングとソーシングPLC出力の特性を説明し、効果的にトラブルシューティングし故障源を特定できるようにします。

シンキングとソーシングの用語から始めましょう。

シンキングとソーシング

私たちの多くは、負から正への電子電流の流れが事実だと教わってきました。シンキングとソーシングについて話すとき、正から負への電流の流れ、つまり従来の電流の流れを指します。

なぜ従来の電流用語がシンキングとソーシングの説明に使われるのか？それは伝統によるもので、概念と標準は電子が理解されるずっと前に確立されました。

電流がデバイス#1からデバイス#2へ流れる場合、デバイス#1が電流をソーシングし、デバイス#2が電流をシンキングします。

デバイス#1がリレーコイルのような出力フィールドデバイスで、デバイス#2がPLCデジタル出力モジュールだとします。電流がリレーコイルから出力モジュールへ流れる場合、リレーコイルがソースで出力モジュールがシンクです。

電流が出力モジュールからリレーコイルへ流れる場合、モジュールがソースでリレーコイルがシンクです。

PLCベンダーは、固体ステートのシンキングとソーシング出力モジュールの両方を提供します。実際のスイッチング動作は、通常BJTやFETなどの固体ステートコンポーネントによって実行され、負荷電圧を電子的にオン/オフします。

固体ステートスイッチングのため、モジュールを制御されるフィールドデバイスのタイプと一致させる際に電流の流れ方向が重要になります。

ドライリレーは第3のタイプの出力モジュールです。固定PLC I/Oの元の標準で、極性や電流方向に関係なくACとDC負荷を切り替えるメカニカル接点を使用します。

多くのPLCでは、リレー接点がカチッと閉じる音が聞こえます。ドライリレー出力モジュールはシンクまたはソースとして動作できます。混合負荷タイプや大電流のアプリケーションで今日でも人気があります。

ドライリレー出力モジュールのトラブルシューティングは、他のリレー回路のトラブルシューティングと変わりません。そのため、固体ステートモジュールのトラブルシューティングに焦点を当てます。

現代の産業システムは高速スイッチングを必要とし、そのためメカニカルリレーより確実に動作する固体ステート出力モジュールに依存しています。

シンキングとソーシング出力モジュールは異なる配線になります。ソーシングモジュールは負荷を電源電圧に接続します。シンキングモジュールは負荷を電源リターンまたはグラウンドに接続します。

Allen-Bradley 1756-OB16Dから始めます。これは16出力のソーシング出力モジュールです。「D」は診断を意味し、このモジュールを多くの他モジュールより優れたカテゴリに位置づけます。

多くの出力モジュールと同様、各出力には出力コマンドステータスを示すST LEDがあります。トラブルシューティングを支援するため、このモジュールにはフィールドデバイスと関連ハードウェアの潜在的な問題を示すFLT LEDがあります。

ST LED 0がオンの場合、PLCプログラムによって指示されたONコマンドロジックを反映します。内部固体ステートスイッチが閉じ、出力0端子に接続された負荷に約+24ボルトを供給します。

通常動作条件下では、固体ステートスイッチで約1.2ボルトの電圧降下があり、負荷電圧が低下します。

負荷が開放されているか配線が断線していても電圧は存在します。ここでFLT LEDがトラブルシューティングを支援します。FLT LED 0がオンの場合、その出力の故障状態（開放負荷や断線など）を示します。

ST LED 0がオフの場合、内部固体ステートスイッチが開き、外部回路への電流経路が除去されます。出力電圧はゼロになると期待されます。

しかし、内部診断エレクトロニクスのため、高インピーダンスデジタルマルチメーターで測定すると 상당한 電圧読み取りが見える場合があります。この読み取りに惑わされないでください。

Allen-Bradley 1769-OB16など多くの出力モジュールは、PLCプログラムによって指示されたコマンドロジックステータスを示すST LEDのみを持ちます。トラブルシューティングは少し難しく、通常より多くの電圧測定を必要とします。

Allen-Bradley 1756-OV16Eは16出力のシンキングモジュールです。「E」は電子ヒューズを意味します。

このモジュールは内部エレクトロニクスに電力を供給するため+24V電源を必要としますが、モジュール出力で負荷電流をシンクします。

ST LED 0がオンの場合、内部固体ステートスイッチが閉じ、負荷を通じてグラウンドへの電流経路を提供します。点灯したLEDは出力回路が正常に動作していることを示すものではなく、PLCが内部スイッチを閉じるよう命令したことのみを示します。

出力電圧測定時は注意が必要です。通常動作条件下では、LED 0がオフのとき出力電圧は24ボルトです。LED 0がオンのとき、出力電圧はゼロ近くになります。モジュールは24ボルトを供給せず、それは負荷から発生します。

いくつか覚えておくべきことがあります。固体ステート出力モジュールの負荷は、モジュールに内蔵電子ヒューズ（Allen-Bradley 1756-OV16Eなど）がない限り、通常外部ヒューズで保護されます。

これらのモジュールは低電流負荷のみを処理できます。一般的に、高速スイッチングに依存せず、シンプルなランプより多くの電流を消費する負荷には中間リレーが必要です。

シンキングとソーシングの理解は、成功するPLCトラブルシューティングに不可欠です。ステータスLEDはトラブルシューターにとって優れたリソースですが、それらが何を示すかを理解することが重要です。

正常と故障状態の特性に慣れることで、LED状態と電圧読み取りの誤解釈を避けることができます。

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