ورودی و خروجی‌های درایو، درایوهای مدرن قادر به ادغام شبکه‌ها و قابلیت‌های تشخیصی برای عملکرد کنترل بهتر و بهره وری بیشتر هستند. بنابراین، می‌توان گفت که سه دلیل اصلی برای انتخاب درایوها به عنوان یک کنترل کننده در یک برنامه، صرفه جویی در انرژی، کنترل هوشمند موتور و کاهش پیک جریان کشیده شدهای شبکه است. درایوها معمولاً در فن‌ها، پمپ‌ها و کمپرسورها استفاده می‌شوند و 75 درصد از کل انرژی‌های فعال در سراسر جهان را تشکیل می‌دهند.
درایوها می‌توانند سرعت پایین آمدن موتور را هنگام توقف کنترل کنند، بنابراین کاهش شتاب کنترل شده و دقیقی وجود دارد. همچنین اگر نمی‌خواهیم موتور را با سرعت کامل کار کنیم، می‌توانیم ولتاژ و فرکانس موتور را در یک سطح مشخص تنظیم کنیم.
دلیل اصلی انتخاب یک درایو این است که توان تامین شده را برای مطابقت با انرژی مورد نیاز تجهیزات مورد استفاده تغییر می‌دهد و باعث صرفه جویی در انرژی می‌شود. لازم به ذکر است که با استفاده از درایوها حداقل 40 درصد در مصرف انرژی صرفه جویی می‌شود.
در چند سال گذشته، الکترونیک قدرت پیشرفت های چشمگیری در درایوها داشته است. این امر هزینه‌های آن‌ها را کاهش داده و عملکرد آن‌ها را از طریق برنامه‌های سوئیچینگ نیمه هادی، توپولوژی‌های درایو و سایر تکنیک‌های کنترل در سخت افزار و نرم افزار بهبود بخشیده است.
ورودی و خروجی‌های درایو
مهم‌ترین بخش مدار درایو سیم‌بندی است که آن را تغذیه می‌کند و در واقع موتور را روشن می‌کند. سیم کشی ورودی برای پذیرش ولتاژ خط و خروجی برای اتصال آن به موتور استفاده می‌شود. مدل‌ها و ظرفیت‌های مختلف درایو در بازار موجود است. بسته به مدل‌ها، ترمینال های مختلفی وجود دارد.
در شکل زیر ورودی و خروجی‌های درایو Invertek مدل E3 را مشاهده می‌کنید.
ورودی‌های دیجیتال – DI
رایج ترین و راحت ترین آن‌ها برای فرمان دادن از راه دور به درایو برای روشن کردن موتور هستند. بنابراین دو حالت ورودی وجود دارد، صفر یا یک. اکثر درایوها یک ولتاژ، اغلب 24 ولت جریان مستقیم (VDC) را به ورودی‌های دیجیتال خود اختصاص می‌دهند که به کاربر اجازه می‌دهد یک کنتاکت خشک مانند یک کلید را تامین کند. همچنین درایوها می‌توانند با تغییر سیم‌یندی یا تغییر تنظیمات، ولتاژ را از خارج از درایو(ورودی و خروجی های درایو) تامین کنند.
این ورودی‌های دیجیتال را می‌توان برای کنترل هر عملکرد درایو، از جمله سرعت یا جهت موتور و غیره، برنامه ریزی کرد. با این حال، برخی از درایوهای منحصر به فرد وجود دارند که عملکردهای خاصی با این ورودی‌های دیجیتال دارند. برخی از این توابع به پارامترهای خاص برنامه متصل هستند.
معمولاً ورودی‌های دیجیتال درایو برای اتصال با دستگاه‌های دیجیتال از جمله کنتاکت‌های رله، دکمه‌های فشاری، سوئیچ‌های انتخاب حالت و ماژول‌های خروجی دیجیتال PLC(ورودی و خروجی‌های درایو) استفاده می‌شود. همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، یک تابع از پیش تعیین شده مانند استارت/توقف، جلو/عقب، خطای خارجی و تنظیمات سرعت از پیش تعیین شده ممکن است به هر ورودی دیجیتال اختصاص داده شود. برای مثال، اگر موتوری باید با سه سرعت متمایز کار کند، رله یا کنتاکت سوئیچ ممکن است برای بستن و ارسال سیگنال به چندین مکان ورودی دیجیتال طراحی شده و سرعت موتور را به مقدار از پیش تعیین شده تغییر دهد.
خروجی‌های دیجیتال – DO
خروجی‌های دیجیتال هم دو حالت دارند، صفر یا یک. آن‌ها برای روشن یا خاموش کردن هر قطعه‌ای از تجهیزات داخل برنامه در نظر گرفته شده‌اند. خروجی‌های دیجیتال درایو دارای پتانسیل ولتاژ معمولاً 24 ولت DC هستند. نمونه اتصال دیجیتال خروجی در شکل زیر نشان داده شده است.
قبل از درایوها، صنعت کنترل موتور شامل استارت موتور، اضافه بار و رله بود. آن‌ها عملکرد بسیار ساده‌ای داشتند و فقط برای ارائه وضعیت روشن/خاموش و خطای برنامه استفاده می‌شدند. از سوی دیگر، خروجی‌های دیجیتال در درایوها نه تنها وضعیت موتور را به ما می‌گویند، بلکه مجموعه شرایط را نیز بسته به مقدار پارامتر تعیین شده نشان می‌دهند. این ترمینال‌های خروجی معمولاً از رله‌های فرم A و رله‌های C تشکیل می‌شوند و گاهی اوقات یک فتوکوپلر به برخی از نسخه‌ها متصل می‌شود. خروجی‌های رله که به آن‌ها کنتاکت های “خشک” نیز گفته می‌شود، با تحریک بوبین، تیغه‌ها را می‌بندند یا باز می‌کنند. رتبه‌بندی‌های معمولی خروجی‌های رله شامل هر دو ولتاژ AC و DC است.
ما باید هم عملکرد ترمینال‌های خروجی و هم وضعیت عملکرد عادی را برنامه‌ریزی کنیم. اما فاکتور مهم در نظر گرفتن ولتاژ و درجه جریان این ترمینال‌های دیجیتال است. ظرفیت آن‌ها باید بیش از حداکثر ظرفیت باشد. در غیر این صورت ممکن است به مدار داخلی آسیب برساند.
چراغ‌های پیلوت، آلارم‌ها، رله‌های کمکی، شیر برقی و ماژول‌های ورودی دیجیتال PLC نمونه‌هایی از دستگاه‌هایی هستند که ممکن است خروجی‌های دیجیتال/رله را دریافت کنند.
ورودی های آنالوگ – AI
ورودی آنالوگ یک ورودی پیوسته به درایو است. با توجه به شرایط برنامه متفاوت است. پرکاربردترین سیگنال های آنالوگ 4 تا 20 میلی آمپر (4-20 میلی آمپر) و 0 تا 10 ولت DC (0-10VDC) هستند. سیگنال ورودی بسته به شرایط برنامه می‌تواند بین 4-20mA و 0-10Vdc متفاوت باشد.
تقریباً همه مدل‌های مدرن درایو دارای یک کنترل‌کننده PID مشتق انتگرال متناسب هستند که به صورت داخلی در درایو وجود دارد و خروجی بر اساس مقدار فیدبک و نقطه تنظیم تنظیم می‌شود. مقدار فیدبک (بازخورد) به این ترمینال‌های ورودی آنالوگ متصل است(ورودی و خروجی‌های درایو). در اصطلاح درایو، می‌توان گفت ورودی آنالوگ جریان یا ولتاژ متناوب با حد پایین و بالایی است که درایو می تواند آن را بخواند و پردازش کند. معمولا ورودی‌های آنالوگ فرکانس خروجی را کنترل می‌کنند، اما می‌توانیم با برنامه‌ریزی مجدد، چندین عملکرد دیگر را به آن‌ها اختصاص بدهیم.
تنظیم پارامترها همچنین شامل انتخاب بین ورودی ولتاژ یا جریان است. گاهی اوقات یک دیپ سوئیچ نیز به عنوان تنظیم کننده لازم است تا بتوانیم مقدار ورودی را انتخاب کنیم. ما همچنین به یک منبع تغذیه با ولتاژ ۱۰ ولت یا ۲۴ ولت DC برای ترکیب AI و موتور خارجی نیاز داریم که معمولا خود درایوها آن را تامین می‌کنند.
خروجی‌های آنالوگ – AO
خروجی‌های آنالوگ خروجی‌های پیوسته از درایو(ورودی و خروجی‌های درایو) به برنامه هستند. این خروجی‌ها معمولا سیگنال‌های اندازه‌گیری شدهای هستند که توسط درایو تولید می‌شوند که می تواند سرعت یا جریان را نشان دهد. ما معمولاً زمانی از خروجی‌های آنالوگ استفاده می‌کنیم که باید جریان را بدون نگاه کردن به صفحه کلید درایو بررسی کنیم.
مانند ورودی‌ها آنالوگ، خروجی‌های آنالوگ نیز بر اساس توابع اختصاص داده شده و مقیاس بندی تغییر می‌کنند و قابل تنظیم هستند. اگر نیاز 0 تا 10 ولت باشد، زمانی که جریان موتور حداکثر یا 100٪ باشد، خروجی 10 ولت و در صورت توقف درایو صفر ولت خواهد بود. همین امر برای محدوده فعلی مقادیر نیز صدق می‌کند. خروجی‌های آنالوگ ممکن است عملکردهایی مانند فرکانس خروجی، جریان موتور، مقدار فیدبک و بسیاری از موارد دیگر را در خروجی به ما بدهد.
بدون دیدگاه