某天，小U正在實驗室埋頭苦干，這時億博士走了進來。
億博士：“小U，在忙什么呢？”
小U：“我在接線呢，億博士，我現(xiàn)在遇到一個問題，希望您能幫我想想辦法。”
億博士：“什么問題？”
小U：“這個 PLC 的輸出點不管我怎么接線，同一時刻只能控制這個伺服驅(qū)動器的一個輸入點。”
小U一邊說，一邊向億博士展示實驗桌上的產(chǎn)品。只見桌上放著一個 CPU，型號是 224-1AD；旁邊放著一個伺服驅(qū)動器，看起來有點舊；還放著一個直流 24V 的開關(guān)電源。中間穿梭了 好幾根控制線和電源線。
“這么奇怪？”小U的描述激起了億博士的好奇心。
“是啊，我想使用 224-1AD 的兩個輸出點，比如 Q1.0 和 Q1.1，分別控制這個伺服驅(qū)動器的 兩個輸入點，比如 DI1 和 DI2，就沒辦法實現(xiàn)。”小U 說道。
“不用著急，讓我們先從這個伺服驅(qū)動器的輸入點類型入手。”億博士說道，“小U，你去把這個伺服驅(qū)動器的手冊拿來給我看看。”不一會兒，億博士說道：“小U，這個伺服驅(qū)動器是從哪里拿來的？”
小U 跑出實驗室，回來時手頭上已多出了一本手冊。小U 把手冊遞給億博士，億博士翻看 到手冊的第 35 頁-輸入點類型后便認真閱讀起來。
“這個伺服驅(qū)動器是從公司的雜物間里找到的，我便尋思著拿來做實驗用用。”小U 答道。
“這個伺服驅(qū)動器已經(jīng)面世好久了吧？我估計已有 5-6 年歷史了，而這正是你剛才遇到的問 題的原因。”億博士說道。
“億博士，我不太明白，我的接線難道和產(chǎn)品的歷史有關(guān)系嗎？”小U 很疑惑。
“那當然了，一些伺服驅(qū)動器產(chǎn)品，由于在前期開發(fā)設(shè)計時考慮的因素不周全，導致接線方 式和現(xiàn)在的接線方式存在比較大的差異。如果實際應(yīng)用中不加以注意，便會導致設(shè)備不能正 常運行。”億博士說道。
“小U，你看，這個伺服驅(qū)動器手冊里的輸入點接線圖如圖 1。其中，紅色線條左邊是需要我們在外部接線進行相應(yīng)的功能控制；右邊是驅(qū)動器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。這部分電路采用了一個 叫做光電耦合器的電子器件，簡稱為光耦，圖 2 是光耦的電路示意圖。小U，你知道這個光 耦是如何工作的嗎？”億博士問道。
“億博士，我覺得它的工作方式是利用光來傳輸信號。為什么呢？因為從圖 2 可以看到，光 耦器件的①和②腳是發(fā)光二極管的正負極，當外部條件滿足時，這個發(fā)光二極管便會導通發(fā) 光；而光耦器件的③和④腳則組成了可以接收光的三極管，當有光傳送過來時，這個三極管便會導通，也就是③和④腳短接在一起，此時內(nèi)部控制器便可以檢測出外部的信號變化情況 了。”小U 回答道。
“很好，小U 的回答非常好！”億博士豎起了大拇指。“大家都知道，發(fā)光二極管具有單向 導通特性。要想使光耦里的發(fā)光二極管導通，外部條件必須滿足①腳的電平為正，②腳的電 平為負，也就是電流的方向是從①腳流向②腳，才能達到光耦正常工作的發(fā)光狀態(tài)；否則， 圖 2 中的光耦是不能正常工作的。以圖 1 中的 DI1 為例，當 SON 開關(guān)閉合時，對應(yīng)的內(nèi)部 光耦導通，內(nèi)部控制器檢測到導通狀態(tài)，便會執(zhí)行使能伺服驅(qū)動器的命令。小U，你能畫出 此時電流的流向嗎？”億博士問道。
“當然可以，”小U 說著便拿起手中的筆畫了起來，如圖 3 的紅色箭頭。
“當 SON 閉合時，電流從 DC 12-24V 電源的正極流出，經(jīng)過 1K 限流電阻，流入光耦的發(fā)光 二極管正極，最后流出發(fā)光二極管的負極，回流到電源的負極，行成了一個閉合的電流回路。”小U 解釋道。
“非常棒！”億博士點點頭，“任何一個電路，其正常工作的前提是電流必須形成一個閉合的 回路。同樣的，DI2、DI3 其他輸入點閉合時，其電流的流向也和 DI1 的一樣。但是，有一點 地方需要注意，就是圖 1 中的伺服驅(qū)動器內(nèi)部電路把所有通道的光耦①腳短接在一起，這樣 就給其應(yīng)用帶來了局限性。”億博士說道。
“帶來了什么局限呢？”小U 問道。
“由于圖 2 的光耦具有單向?qū)ㄐ?，并且把所有的①腳短接在一起了，在實際應(yīng)用中，圖 1 的 COM+就只能接到電源的正極，才有可能使光耦導通。如果 COM+接到電源的負極，無論 外部開關(guān)如何動作，光耦是不可能導通的。如圖 4”億博士說道。
“原來這樣，但是實際接線時，我們一定是把 COM+接到電源正極的，因為 COM+里有個+ 符號，相信許多工程師還是看得出來。”小U 說道。
“COM+接到電源正極，那是正確的接法，無可厚非。但是如果想使用 214-1AD 的輸出點來 分別控制圖 1 伺服驅(qū)動器的多個輸入點，就像你剛才所描述的那樣，就會產(chǎn)生問題。”億博士說道。
“嗯。讓我想想看。”小U 說道，“214-1AD 的輸出點電路形式如圖 5，可以看到，在編程軟 件里寫入 1 時，PLC 內(nèi)部的開關(guān)管便會導通，此時 Q1.0 便有 24V 輸出給外部負載。”
“分析得對，小U，你在圖 5 的基礎(chǔ)上畫出當 Q1.0 有輸出時的電流流向。”億博士說道。此時，小U又拿起手中的筆畫了起來，如圖 6。“當 Q1.0 有輸出時，電流從+24V 流出，經(jīng) 過開關(guān)管，從 Q1.0 端子流出給負載，然后在流入 24V 電源的地，形成一個閉合回路。”小U一邊畫圖一邊解釋。
“是的，從圖 6 中我們可以看出，當 214-1AD 的輸出點有輸出時，電流是從輸出點流出來。 正是這種特性，才會導致你剛才所遇到的問題。小U，現(xiàn)在你可以把圖 6 和圖 3 結(jié)合起來, 看看問題在哪里，你可以先試著單獨控制一個點，然后在同時控制多個點。”億博士說道。
“好的。”小U 答道。“正如剛才億博士所說，電流只能從 214-1AD 輸出點流出；由于伺服 驅(qū)動器里的光耦單向?qū)ㄌ匦?，COM+作為伺服驅(qū)動器輸入點的公共端，電流只能從 COM+ 流入伺服驅(qū)動器內(nèi)部電路，因此，單獨控制一個點的情況，214-1AD 的輸出點 Q1.0 必須連 接到 COM+，而伺服驅(qū)動器的輸入點 DI1 必須連接到 214-1AD 的 M 端，才能保證電流形成閉 合回路,才能正?？刂?DI1 工作。就像圖 7 的藍色接線和紅色接線一樣。”
“是的！圖 7 是單獨控制一個輸入點 DI1，如果我們想要使用 Q1.0 和 Q1.1 同時控制 DI1 和DI2 呢？會出現(xiàn)什么情況？”億博士問道。
“啊？億博士，我知道！”小U 似乎明白了什么，異常激動。“億博士，Q1.1 控制 DI2 和 Q1.0 控制 DI1 的原理和接線方法一樣，如圖 8?？梢钥吹?，Q1.0 和 Q1.1 居然連接在一起了，這 樣就不能達到分別控制 DI1 和 DI2 的目的了。只要 Q1.0 和 Q1.1 有一個導通，都會造成 DI1 和 DI2 同時有信號輸入。”
“哈哈，小U 真厲害。”億博士再次豎起大拇指。“引起這個現(xiàn)象的主要原因有兩個，一個 是因為這個伺服驅(qū)動器內(nèi)部電路使用了一個具有單向?qū)ㄌ匦缘墓怦睿硗庖粋€是因為這個伺服驅(qū)動器內(nèi)部電路把所有光耦的①腳連接在一起，作為一個公共端 COM+來處理。”
“這個伺服驅(qū)動器為什么要這樣設(shè)計呢？這樣設(shè)計會引起非常麻煩的應(yīng)用，難道開發(fā)設(shè)計這個伺服驅(qū)動器的工程師不知道會引起這樣的情況嗎？”小U 疑惑的問道。
“工程師這樣設(shè)計當然有他們的考慮因素，首先，從端子數(shù)量來看，把所有光耦的①腳連接 在一起作為公共端 COM+處理，可以節(jié)省端子數(shù)量和避免接線麻煩。小U，現(xiàn)在一共是 DI1-DI9 九個輸入點，通過公共端處理，只需要 10 個端子就可以完成了。如果把所有光耦的引腳單 獨引出來，那么一共需要多少個端子呢？”億博士問道。
“一共是 18 個端子”小U 答道。“是的，端子數(shù)量變多了，同時也給應(yīng)用接線帶來了麻煩。”億博士說道。 “億博士，既然這樣，為什么設(shè)計開發(fā)工程師沒有把所有光耦的②腳，也就是發(fā)光二極管的負極連接在一起，作為公共端 COM-處理，而發(fā)光二極管的正極作為輸入點定義？這樣一來， 就不會引起剛才遇到的問題了。”小U 問道。
“小U，這個問題問得好。如果按照你剛才所說的，確實能避免剛才遇到的問題。”
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