PLCトラブルシューティング：シンキングとソーシング入力のマスター

PLC制御システムの故障トラブルシューティングをどこから始めますか？人間の介入で変更されていない限り、PLCプログラムの問題が原因であることは稀です。通常、問題はフィールドデバイスまたはPLC I/Oモジュールにあります。

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

しばしば混乱を招く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

簡単に言うと、2つのデバイス間の従来電流の流れ方向を定義することです。

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。

さて、デバイス#1がスイッチのような入力フィールドデバイスで、デバイス#2がPLCデジタル入力モジュールだとします。電流がスイッチから入力モジュールへ流れる場合、スイッチがソースで入力モジュールがシンクです。

電流が入力モジュールからスイッチへ流れる場合、入力モジュールがソースでスイッチがシンクです。

PLCベンダーは、シンキングとソーシングの両方の入力モジュールを提供します。

例えば、Allen-Bradley 1756-IB16は16入力、24ボルトのシンキング入力モジュールです。

Allen-Bradley 1756-IV16は16入力、24ボルトのソーシング入力モジュールです。

入力フィールドデバイス

2線式と3線式入力フィールドデバイスについて議論しましょう。

2線式デバイス

ほとんどの2線式デバイスは受動的で、動作に電力を必要とせず、単に回路を開閉します。プッシュボタン、リミットスイッチ、その他のメカニカルデバイスが例です。2線式受動デバイスはシンキングまたはソーシングのいずれかと見なせます。

動作に電力を必要とし、極性依存の可能性がある能動2線式デバイスもあります。

3線式デバイス

3線式デバイスは、動作に電力を必要とする能動デバイスファミリーの一部です。近接センサーとフォトエレクトリックスイッチが例です。

配線色は標準に従います。茶色のワイヤーが正電源（通常+24ボルトDC）に接続。青色のワイヤーが電源リターンに接続。黒色のワイヤーが信号出力として機能し、PLC入力モジュールのような別のデバイスに入力を供給します。

3線式能動デバイスはシンキングまたはソーシングです。

3線式デバイスが意図した入力モジュールと互換性があることを確認することが重要です。

3線式ソーシングセンサー（PNPセンサーとも呼ばれる）はシンキング入力モジュールに接続する必要があります。3線式シンキングセンサー（NPNセンサーとも呼ばれる）はソーシング入力モジュールに接続する必要があります。

多くのPLCトラブルシューターは入力モジュールのLEDインジケーターを活用します。しかし、LEDインジケーターが何を伝えているか、どう誤解を招く可能性があるかを理解することが不可欠です。

LEDを使用したトラブルシューティング

ソーシングセンサーがシンキング入力モジュールの入力0に接続されている場合から始めます。例としてAB 1756-IB16デジタル入力モジュールを使用します。

各入力回路には、入力ステータスを示すことを意図した関連ST LEDがあります。

LED 0がオンの場合、ソーシング入力デバイスがモジュールの入力0端子に+24ボルトを供給していることを示唆します。モジュールはこの電圧をロジック「1」と解釈し、PLCプログラム内で動作させます。

LED 0がオフの場合、ソーシング入力デバイスがモジュールの入力端子0に0ボルトを供給しているとしばしば想定され、PLCプログラムはこれをロジック「0」と解釈します。しかし、私たちは「想定」が何を意味するか理解しています。

LEDインジケーターが誤解を招く可能性があると言ったのはなぜか？LEDがオンでも、存在する電圧が期待値と異なる場合があります。LEDがオフのときも同様です。

確実にする唯一の方法は、入力モジュール端子での電圧を測定することです。

1756-IB16入力仕様によると、10ボルト閾値以上の入力電圧はモジュールによってオンとして検出されます。15ボルト入力はPLCプログラムでロジック「1」と解釈されます。しかし、これはフィールドデバイス、配線、または腐食の可能性のある問題を示唆する場合があります。

5ボルト未満の入力はモジュールによってオフとして認識されます。ソーシングセンサーがオフのとき、モジュール入力の電圧が5ボルト近くになるのはどうしてか？

ソーシングセンサーは、グラウディングするのではなく内部半導体スイッチを開くことでオフになります。モジュール入力はフローティング状態になり、通常のセンサー漏れ電流による電圧の影響を受けやすくなります。

シンキングセンサーとソーシングPLC入力

さて、ソーシング入力モジュールに接続されたシンキングセンサーという、あまり使用されない組み合わせについて話しましょう。例としてAB 1756-IV16デジタル入力モジュールを使用します。

LED 0がオンの場合、シンキング入力デバイスがモジュールの入力0端子に0ボルトまたはグラウンドを提供していることを示します。

モジュールはこれをロジック「1」と解釈し、PLCプログラム内で動作させます。

LED 0がオフの場合、シンキング入力デバイス出力は実質的に開放状態になり、入力モジュールがフロートし、PLCプログラムはこれをロジック「0」と解釈します。

オンとオフのLED状態での入力電圧測定を決めた場合、騙されないでください。これらは先ほど議論したソーシングセンサー/シンキングPLC入力の組み合わせとは逆です。LEDがオンのとき、入力電圧は0近くになります。オフのとき、入力電圧は約+24ボルトになります。

1756-IV16入力仕様によると、5ボルトを超える入力電圧はもはやオンと見なされず、オフとして認識されます。

シンキングセンサーを通じてゼロにグラウンドされているように見えるとき、入力電圧が5ボルト以上に上昇するのはなぜか？グラウンド接続点での腐食や非常に長いグラウンドケーブル配線などの高抵抗問題が原因であることが多々あります。

まとめ

ここでまとめるのに良い場所です。

前述の通り、PLC故障の大半はフィールドデバイス、I/O配線、時々モジュールに由来します。PLCソフトウェア自体が原因であることは稀です。LEDインジケーターは間違いなく役立ちますが、実際の入力電圧を測定することが何が起きているかを確認する唯一の信頼できる方法です。

シンキングとソーシング入力、モジュールでの期待電圧範囲を理解することが、トラブルシューティングの旅を大きく前進させます。