บทที่ 6 ระบบดิสครีสอินพุตและเอ้าท์พุต

6.1 ระบบดิสครีสอินพุตและเอ้าท์พุต (Discreate I/O System) คืออะไร

ระบบดิสครีสอินพุตและเอ้าท์พุต (Discreate I/O) เป็นระบบที่เตรียมการต่อแบบกายภาพระหว่าง CPU กับอุปกรณ์ที่ส่งและรับสัญญาณทางดิจิตอล (ดูรูปที่ 6.1) (สัญญาณทางดิจิตอลเป็นสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องและสถานะเพียงแค่ 2 สถานะคือ เปิด กับ ปิด) โดยผ่านวงจรอินเตอร์เฟสหรืออุปกรณ์ต่างๆเช่น ลิมิตสวิตช์ ทรานดิวเซอร์ โดยที่ CPU จะรับค่าปริมาณต่างๆที่ตรวจจับได้เช่น ระยะทาง ตำแหน่ง การเคลื่อนที่ ระดับ อุณหภูมิ ความดัน กระแสไฟฟ้า และแรงดันทางไฟฟ้า ที่สัมพันธ์กับเครื่องจักรหรือกระบวนการ และเมื่อ CPU ตรวจจับสถานะจากการวัดได้ ก็จะไปควบคุมอุปกรณ์เอ้าท์พุตต่างๆตามที่ได้เขียนโปรแกรมไว้

รูปที่ 6.1 แสดงบล็อกไดอะแกรม CPU ของ PLC และระบบ I/O

แต่เดิมนั้น PLC ถูกจำกัดให้มีเฉพาะดิสครีสอินพุตเอ้าท์พุตอินเตอร์เฟสเท่านั้น ทำให้การเชื่อมต่อทำให้กับเฉพาะกับอุปกรณ์ที่มีสถานะ 2 สถานะคือ เปิด กับ ปิดเท่านั้น ซึ่งจะสามารถควบคุมในกระบวนการย่อยๆได้อย่างจำกัด เพราะเนื่องจากว่ากระบวนการย่อยๆหลายกระบวนการมีการวัดค่าที่เป็นแบบอานาล็อกและค่าที่เกิดจากการจัดการจำนวนตัวเลข เพื่อนำไปควบคุมอานาล็อกและอุปกรณ์การวัดอีกที 

ปัจจุบัน PLC ได้ขยายขอบเขตของอินเตอร์เฟส โดยจะมีครอบคลุมทั้งอินเตอร์เฟสที่เป็นแบบดิสครีสและอินเตอร์เฟสที่เป็นแบบอานาล็อก ทำให้มีความสามารถในการควบคุมที่หลากหลายยิ่งขึ้น 

รูปที่ 6.2 แสดงระบบดิสครีสอินพุตเอ้าท์พุตแบบมาตรฐาน

6.2  I/O Rack Enclosures และ Table Mapping

โมดูลอินพุตเอ้าท์พุต (I/O Module) ที่เป็นแบบถอดประกอบได้ประกอบด้วยวงจรภายในตัวโมดูลเพื่อติดต่อกับตัว PLC และอุปกรณ์ภายนอก โดยที่โมดูลอินพุตเอ้าท์พุตจะต้องวางหรือเสียบเข้าไปใน Rack Enclosure ซึ่งปกติจะเรียกว่า “แร็ก” เฉยๆ ซึ่งอยู่ภายใน PLC (ดูรูปที่ 6.3) ซึ่งโมดูลที่อยู่ใน Rack จะมีการกำหนดแอดเดรสของอินพุตและเอ้าท์พุต (I/O Address) ของอุปกรณ์ภายนอกที่ต่อกับโมดูล ผู้ผลิต PLC บางรายจะเปิดโอกาสให้ผู้ใช้กำหนดแอดเดรสเองได้ คือสามารถแมปกับ I/O Table โดยการกำหนดที่สวิทช์ภายใน หรือกำหนดจากตัวซอฟต์แวร์ (ดูรูปที่ 6.4)

รูปที่ 6.3 แสดงตัวอย่างของ I/O Rack Enclosure

รูปที่ 6.4 แสดงสวิตช์ภายในที่ใช้กำหนด I/O แอดเดรส

โดยทั่วไป Rack จะถูกแบ่งให้มีหลายประเภท โดยจำแนกเป็นชนิดของโมดูลที่ใช้ต่อกับอุปกรณ์ภายนอก เช่นเป็น Input Rack หรือ Output Rack และชนิดของอินเตอร์เฟสว่าเป็น ดิสครีส , อานาล็อก , ระบบนับจำนวน เป็นต้น

Rack Enclosures สามารถจำแนกได้เป็น 3 ประเภทดังนี้

-      Master Rack

-      Local Rack

-      Remote Rack

1.Master Rack (ดูรูปที่ 6.5 ) เป็น Rack ที่ประกอบด้วยโมดูลที่มี CPU หรือตัวโปรเซสเซอร์หลัก ใน Rack นี้อาจจะมีหรือไม่มีช่องสำหรับใส่โมดูลอินพุตเอ้าท์พุตก็ได้ สำหรับ PLC ที่มีขนาดใหญ่กว่า ก็จะมีความสามารถที่จะใส่โมดูลอินพุตและเอ้าท์ได้มากกว่า

รูปที่ 6.5 แสดง Master Rack (a) แบบไม่มี I/O Modules (b) แบบมี I/O Modules

2.Local Rack  (ดูในรูปที่ 6.6) เป็น Rack ที่วางอยู่ที่เดียวกันกับ Master Rack ซึ่งประกอบด้วยโมดูลอินพุตเอ้าท์พุต สำหรับ Master Rack ที่มีโมดูลอินพุตเอ้าท์พุต ตัว Master Rack อาจจะถูกพิจารณาเป็น Local Rack ก็ได้  สำหรับกรณีทั่วๆไป Local Rack (ที่ไม่ใช่ Master) จะประกอบด้วย Local I/O Processor ซึ่งจะทำหน้าที่รับส่งข้อมูลระหว่าง Local Rack กับ CPU ข้อมูลที่ส่งจะประกอบด้วย Diagnostic Data ,การตรวจสอบข้อผิดพลาดจากการสื่อสาร,สถานะอินพุตและการปรับปรุงค่าเอ้าท์พุต และ I/O Image Table Map ของแอดเดรสอินพุตเอ้าทพุตใน Local Rack

รูปที่ 6.6 แสดงโครงสร้างของ Local Rack

3.Remote Rack (ดูรูปที่ 6.7) เป็น Rack ที่ประกอบด้วยโมดูลอินพุตและเอ้าท์พุตที่วางอยู่ห่างจาก CPU และตัว Remote Rack เองก็จะมีโปรเซสเซอร์ที่เรียกว่า I/O Processor ที่ทำหน้าที่ในการสื่อสารข้อมูลอินพุตและเอ้าท์พุตและสถานะในการทำงาน Diagnostic Data ,การตรวจสอบข้อผิดพลาดจากการสื่อสาร  ว่ากันไปแล้วก็มีหน้าที่คล้ายกับโปรเซสเซอร์ของ Local Rack และแอดเดรสอินพุตเอ้าท์พุตก็ยังคงต้องแมปกับตารางอินพุตและเอ้าท์พุตเหมือนกับ Local Rack

รูปที่ 6.6 แสดงโครงสร้างของ Remote Rack

จากการแบ่งประเภทของ Rack ข้างต้น เราจะพบว่าจะแบ่งเป็นไปตามการวางของตัว Rack ว่าใกล้กับ CPU มากน้อยเพียงใด และในตัวของ Rack แต่ละประเภทก็จะมีโมดูลของอินพุตและเอ้าท์พุตต่างๆ เช่นเป็นแบบ ดิสครีส อานาล็อก และแบบพิเศษ ซึ่งแต่ละแบบจะต้องมีแอดเดรสอ้างอิงทั้งหมด  ถึงแม้ว่าจุดเทอร์มินอลที่ต่อกับโมดูลจะมีการกำหนดแอดเดรสมาให้ที่ตัวอุปกรณ์ก็ตาม แต่นั่นก็เป็นเพียงแค่แอดเดรสจำเพาะที่ให้มากับอุปกรณ์เท่านั้น ไม่ได้เป็นแอดเดรสที่ใช้ในการเขียนโปรแกรม เราจึงต้องกำหนดแอดเดรสให้มันแมปกับ I/O Table เพื่อใช้แอดเดรสนั้นทำการเขียนโปรแกรมควบคุมได้

6.2.1 ตัวอย่างของ I/O Rack และการทำ Table Mapping

ผู้ผลิต PLC จะระบุการวางตำแหน่งของ I/O Module ใน Rack (Rack Enclosures) ตัวอย่างเช่น บางโมดูลก็สามารถที่จะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอกได้ 2-16 จุด ขณะที่บางโมดูลต้องให้ผู้ใช้กำหนดแอดเดรสของอินพุตและเอ้าท์พุต (I/O Addressing)

ถ้าเราใช้ I/O ที่จะบรรจุลงใน PLC ที่มีรายละเอียดดังตารางที่ 6.1 และรูปที่ 6.8  ซึ่งจะแสดงแฟกเตอร์ต่างๆและการกำหนดแอดเดรสของแต่ละโมดูล  

จากข้อมูลดังกล่าว จะพบว่าโมดูลอินพุตและเอ้าท์พุต จะถูกพิจารณาให้เรียงจากซ้ายไปขวา (0 สำหรับเอ้าท์พุต 1 สำหรับอินพุต) ส่วนหมายเลขของ Rack และช่องใส่โมดูลแต่ละโมดูลจะอยู่ถัดไปอีก 2 ช่อง และจุดเทอร์มินอลที่ต่อกับ I/O Module (0-7)จะแสดงเป็นตัวเลขหลักสุดท้าย

ตารางที่ 6.1 แสดงข้อมูล I/O Rack Enclosure ของ PLC ยี่ห้อหนึ่ง

รูปที่ 6.8 แสดงตัวอย่างของ I/O Rack Enclosure (x = 1 สำหรับอินพุต , 0 สำหรับเอ้าท์พุต )

เนื่องจากความสามารถของระบบรองรับ I/O สูงสุดได้ 512 อินพุต และ 512 เอ้าท์พุตและจะไม่ให้มีการใช้ตำแหน่งหน่วยความจำซ้อนทับกัน ดังนั้น 512 อินพุตที่เป็นไปได้จะมาจาก Word Address ดังต่อไปนี้

ขณะที่ 512 เอ้าท์พุตที่เป็นไปได้จะมาจาก Word Address

จากรูปที่ 6.9 แสดงกรณีสำหรับโมดูลเอ้าท์พุต 4 จุด (รูป 6.9 b) ถูกวางไว้ที่ Rack ที่0 ช่องที่(Slot) 0 และมีเทอร์มินอลแอดเดรสที่ 0 – 3 ดังนั้นตารางเอ้าท์พุตที่ 000₈ บิตที่ 0-3 จะแสดงด้วยพื้นที่แรเงาในรูปที่ 6.9 c ซึ่งจะแมปกับเอ้าท์พุต ซึ่งจะทำให้ตารางอินพุตที่เวิร์ดที่ 100₈        บิตที่  0 - 3 (ที่แสดงด้วยข้อความ Taken) จะไม่แมปกับตารางอินพุต เพราะถูกใช้เป็นเอ้าท์พุตแล้ว

ถ้าอินพุต 8 จุดใน Rack ที่ 0 ช่องที่ 2 (รูปที่ 6.9 a) จะแสดงที่ตำแหน่งเวิร์ดที่ 102₈ (1 = อินพุต) จะมีบิตทั้ง 8 บิต (0-7) สามารถที่จะแมปกับตารางอินพุตได้  ผลที่ตามมาจะทำให้ตารางเอ้าท์พุตเวิร์ดที่ 002₈ ทั้ง 8 บิต (แสดงในรูปที่ 6.9c) ไม่สามารถที่จะแมปได้

ถ้ากลับไปพิจารณาเวิร์ดที่ 000₈ บิตที่ 4 -7 จะเห็นได้ว่าไม่สามารถแมปได้ เพราะเนื่องจากตัวเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอกจะไม่ได้ต่อกับอุปกรณ์เอ้าท์พุตเลย (ดูรูปที่ 6.9 a) เพราะเป็นส่วนที่เป็นโมดูลของอินพุตนั่นเอง

อีกตัวอย่างหนึ่ง ในรูปที่ 6.9 c เอ้าท์พุตแอดเดรสที่ 0004 ถึง 0007 ก็ไม่สามารถต่อกับเอ้าท์พุตโมดูลเพราะว่าถูกแมปไปใช้กับอินพุตโมดูลแล้วนั่นเอง

ถึงแม้ว่าจะไม่สามารถทำการแมปได้ แต่ในการเขียนโปรแกรมเราสามารถที่อ้างอิงไปยังอินเทอร์นอลคอยด์ (Internal Coil)ก็ได้ดังรูปที่ 6.10 ที่แสดงว่าเอ้าท์พุตที่ 0004 ซึ่งเป็น        อินเทอร์นอลจะเปิด ถ้าลอจิกเป็นจริง และหน้าสัมผัสจากเอ้าท์พุตนี้สามารถจะนำไปใช้ในเอ้าท์พุตรั้งหรือเน็ตเวิร์ตอื่นๆก็ได้

รูปที่ 6.9 แสดงไดอะแกรมของ (a) I/O Table (b) I/O Module ใน 1 ช่อง และ (c) แสดงการแมปกับ I/O Table

รูปที่ 6.10 แสดงการใช้เอ้าท์พุตที่ 0004 ให้เป็นอินเทอร์นอล

6.3 ระบบ Remote I/O

ในระบบ PLC ขนาดใหญ่ (มีอินพุตเอ้าท์พุตมากกว่า 512 )  ระบบอินพุตและเอ้าท์พุตย่อยจะอยู่ห่างจากตัว CPU  ซึ่งก็คือระบบ Remote I/O นี่เอง ตัว Remote Rack จะประกอบด้วยแหล่งจ่ายพลังงานและวงจรขับเคลื่อนทางลอจิกต่างๆ  อินพุตและเอ้าท์พุตอินเตอร์เฟส  และ I/O adapter หรือ โมดูลโปรเซสเซอร์เพื่อทำการติดต่อสื่อสารกับตัวโปรเซสเซอร์หลัก หรือ CPU

การสื่อสารระหว่างตัว I/O adapter กับตัว CPU จะเป็นชุดอนุกรมของรหัสทางไบนารี่ ซึ่งมีความเร็วระดับเมกะบอด (Megaboud :หนึ่งล้านบิตต่อวินาที) ซึ่งเป็นข้อมูลที่ประกอบไปด้วยตัวเลข 0 กับ 1 เพื่อแสดงสถานะของอินพุตเอ้าท์พุต และข้อมูลวินิจฉัยของ Remote Rack

โดยปกติ ขนาดของระบบย่อยที่เป็น Rack  1 ตัวจะประกอบด้วย 32 ,64,128,256 I/O  ดังนั้นระบบควบคุมขนาดใหญ่ที่มี 1024 I/O อาจจะประกอบ Rack ขนาด 128 I/O จำนวน 8 ตัว หรือ Rack ขนาด 64 I/O จำนวน 16 ตัว ซึ่งปัจจุบันแล้ว Remote I/O จะมีอินเตอร์เฟสที่เป็นระบบดิจิตอล แบบอานาล็อก หรือ ฟังก์ชั่นอื่นๆ

ระบบย่อย Remote I/O โดยปกติจะต่อกับ CPU โดยใช้สายคู่ตีเกลียว 1 หรือ 2 เส้น หรือ ใช้สายโคแอ็กเชียล 1 เส้น ในการต่ออาจจะต่อให้มีโครงสร้างแบบ Daisy Chain ,Star หรือ Multidrop (ดูรูปที่ 6.11) โดยจะห่างจาก CPU ในระยะต่างๆ ซึ่งบางรุ่นอาจจะห่างจาก CPU ได้ไกลถึง 2 ไมล์ แต่สำหรับในกรณีที่ต้องต่อในระยะไกลๆมักจะใช้สายไฟเบอร์ออปติก เนื่องจากว่า สามารถกันคลื่นรบกวนได้ดี และมีความเร็วในการส่งข้อมูลสูง

การใช้ Remote I/O  ช่วยลดต้นทุนแรงงานในการสร้างระบบควบคุมขนาดใหญ่ได้ เมื่ออุปกรณ์ถูกจัดเป็นกลุ่มต่างๆ ที่อยู่กันคนละที่ เพราะ Remote I/O จะทำการสื่อสารกับตัว CPU โดยการเชื่อมต่อระหว่าง Rack ต่อ Rack เท่านั้น แทนที่จะเดินสายไฟฟ้านับร้อยเส้น ข้อได้เปรียบอีกข้อหนึ่งคือ ระบบสามารถติดตั้งได้และเริ่มทำงานได้อย่างอิสระ ทำให้สามารถบำรุงรักษาระบบย่อยทีละส่วนได้ ขณะที่ระบบย่อยอื่นก็คงทำงานต่อไป สุดท้าย การใช้ Remote I/O ช่วยทำให้การตรวจสอบและแก้ปัญหาทำได้ง่าย เพราะเนื่องจากว่ามีการเดินสายไฟฟ้าน้อยนั่นเอง

รูปที่ 6.11 แสดงโครงสร้างแบบ Remote I/O ต่างๆเช่น (a) Daisy Chain  (b) Star และแบบ (c) Multidrop

6.4 คำสั่ง PLC สำหรับดิสครีสอินพุต

โดยส่วนใหญ่แล้วอินเตอร์เฟสแบบอินพุตจะเป็นแบบ ดิจิตอลหรือดิสครีส (Discreatd Input Interfaces) ต่อกับอุปกรณ์อินพุตที่อยู่ภายนอกที่เป็นแบบดิจิตอล ดังนั้นอินเตอร์เฟสแบบนี้จะรับค่าได้ 2 สถานะคือ เปิด กับ ปิด เท่านั้น (1 = เปิดหรือหน้าสัมผัสปิด 0= ปิดหรือหน้าสัมผัสเปิด)  ตารางที่ 6.2 จะแสดงตัวอย่างของอุปกรณ์ที่เป็นดิสครีสอินพุต 

ตารางที่ 6.2 แสดงอุปกรณ์ที่เป็นดิสครีสอินพุต

อุปกรณ์อินพุต
เซอร์กิตเบรกเกอร์
สวิตช์ระดับ
ลิมิตสวิตช์
หน้าสัมผัสสตาร์ทของมอเตอร์
เซ็นเซอร์แบบแสง
พร็อกซิมิตี้สวิตช์
สวิตช์แบบกดติดปล่อยดับ
หน้าสัมผัสของรีเลย์
สวิตช์สำหรับเลือก
ทัมวีลสวิตช์

มีคำสั่งหลายๆคำสั่งที่ออกแบบมาสำหรับดิสครีสอินพุต คำสั่งเหล่านี้ได้แก่พวกคำสั่งที่มีการใช้บิตเดียว ซึ่งควบคุมอุปกรณ์อินพุตตัวเดียว และคำสั่งที่มีการใช้หลายๆบิต ควบคุมอุปกรณ์อินพุตหลายๆตัว ไม่ว่าคำสั่งจะเป็นเช่นใด แต่ต้องรับข้อมูลมาจากอุปกรณ์อินพุตที่มี 2 สถานะคือ เปิด หรือ ปิด

รูปที่ 6.12 จะแสดงตัวอย่างตารางอินพุตที่เป็นแบบ Input Image Table ขนาด     8 บิต ซึ่งมีลิมิตสวิตช์ LS1 ต่ออยู่กับโมดูลที่เป็นดิสครีสอินพุตใน Rack ที่ 0 ซึ่งตามความเป็นจริงแล้ว LS 1 จะสามารถต่อได้ 8 Field Input (0-7) แต่ขณะนี้ LS1 ต่อกับอินพุตที่ 014 ซึ่งอยู่ที่ Rack 0 ช่องที่ 1 ที่จุดต่อที่ 4

รูปที่ 6.12 แสดง Input Image Table ขนาด 8 บิต

เมื่ออุปกรณ์อินพุต LS1 ถูกกระตุ้นให้หน้าสัมผัสปิด (ON) ก็จะจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับอินพุตอินเตอร์เฟส จากนั้นอินพุตอินเตอร์เฟสก็จะแปลงเป็นสัญญาณทางลอจิก (1 หรือ 0) ซึ่งจะแสดงสถานะของอุปกรณ์ ถ้าเป็นลอจิก 1 ตารางอินพุตก็จะแสดง ON แต่ถ้าเป็นลอจิก 0 ตารางอินพุตก็จะแสดง OFF  ซึ่งสัญลักษณ์คำสั่งของ PLC ที่มีหน้าสัมผัสปกติเปิด  หรือ ปกติปิด  โดยจะถ่ายโอนข้อมูลสถานะของอุปกรณ์เข้าไปที่ ตารางอินพุต

สำหรับโมดูลที่ใช้หลายบิต (Multibit Module) ก็จะรับอินพุตหลายบิต เช่น จากอุปกรณ์พวกทัมวีลสวิตช์ โดยรับสัญญาณเข้าไปที่อินเตอร์เฟสที่เป็นรีจิสเตอร์ (BCD) ตัว BLOCK ก็จะทำการแปลงค่าและใส่ค่านั้นเข้าไปที่ Data Table (ดูรูปที่ 6.13 ประกอบ)

รูปที่ 6.13 แสดงการถ่ายโอนข้อมูลคำสั่งที่มีหลายบิตเข้าไปใน Data Table

ตัวอย่างที่ 6.1

สำหรับ Rack ที่แสดงในรูป 6.14 ให้พิจารณาแอดเดรสของแต่ละอินพุต โดยแต่อินพุตจะต่อเข้ากับโมดูลอินพุตที่เป็นแบบ 8 บิต โดยสมมุติว่า 4 ช่องแรกของ 64 I/O ของ PLC ขนาดเล็กถูกใส่โมดูลที่เป็นเอ้าท์พุตและ 4 ช่องถัดไปจะใส่โมดูลที่เป็นอินพุต และสมมุติว่าการจัดแอดเดรสของ PLC รุ่นนี้จะใช้ Rack-Slot-Connection แล้วจึงตามด้วยตำแหน่งของ I/O และในระบบนี่ให้ใช้เลขฐานแปด

รูปที่ 6.14 แสดงโครงสร้างของ Rack ในตัวอย่างที่ 6.1

เฉลย

โมดูลดิสครีสอินพุตจะมีแอดเดรสที่ 070 ถึง 077 เพราะว่า Local Rack อยู่ที่ช่องที่ 7 ดังนั้นอุปกรณ์อินพุตภายนอกที่ต่ออยู่จะมีแอดเดรสต่างๆต่างๆดังที่แสดงในรูปที่ 6.15 โดยที่ LS1 จะอยู่ที่แอดเดรส 070 เป็นต้น

รูปที่ 6.15 แอดเดรสของอุปกรณ์อินพุตตามโครงสร้างของ Rack สำหรับตัวอย่างที่ 6.1

6.5 ชนิดของดิสครีสอินพุต

ดังที่ได้กล่าวมาแล้วในบทก่อนๆ อินเตอร์เฟสของดิสครีสอินพุตจะสามารถรับสัญญาณที่เป็นลักษณะ 2 สถานะคือเปิดและปิด ดิสครีสอินพุต โดยอาจจะรับสัญญาณในรูปของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าขึ้นอยู่ Rack Enclosures ที่เราได้ใส่เข้าไป สัญญาณที่ดิสครีสอินพุตได้รับจากอุปกรณ์ภายนอกอาจมีความแตกต่างกันทั้งชนิดและขนาด (ตัวอย่างเช่น      120 VAC, 12 VDC, 24 VDC) ด้วยเหตุผลดิสครีสอินพุตอินเตอร์เฟสจึงมีสำหรับทั้งกระแสไฟ DC และกระแสไฟฟ้า AC และมีสำหรับระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันด้วย

ตารางที่ 6.3 แสดงอินเตอร์เฟสของดิสครีสอินพุตที่รับสัญญาณได้ในระดับต่างๆ

6.5.1 AC / DC  Input

รูปที่ 6.16 แสดงบล็อกไดอะแกรมของวงจร AC /DC Input Interface ในปัจจุบันวงจรอินพุตมีมากมายตามผู้ผลิตที่ออกแบบ แต่หลักๆทั่วไปแล้วมีลักษณะที่คล้ายคลึงกัน โดยสามารถจะแบ่งวงจร AC/DC Input เป็น 2 ส่วน

1.ส่วนที่เป็นภาคกำลัง (Power Section)

2.ส่วนที่เป็นภาคลอจิก (Logic Section)

โดยทั้งสองส่วนถูกแยกออกจากกันด้วยตัว Isolatator ดังรูปที่ 6.16

รูปที่ 6.16 แสดงบล็อกไดอะแกรมของวงจร AC/DC Input

ในส่วนภาคกำลังนั้น AC / DC Input Interface จะแปลงสัญญาณไฟฟ้า AC ไปเป็น DC จากอุปกรณ์อินพุตต่างๆตามตารางที่ 6.2  เมื่อเป็นสัญญาณ DC แล้วจะทำให้ตัวโปรเซสเซอร์สามารถอ่านค่าอินพุตได้ขณะที่ CPU กำลังสแกน

ระหว่างกระบวนการแปลงสัญญาณนั้น จะมีขั้นตอนการทำงานดังต่อไปนี้

1.Bridge

วงจร Bridge Rectifier ในส่วนภาคกำลังจะแปลงสัญญาณ AC ไปเป็นระดับสัญญาณ DC

2.Fillter

เมื่อผ่านขั้นตอนที่ 1 แล้วจะได้สัญญาณ DC ที่ยังไม่สมบูรณ์เพราะยังมีคลื่นไฟฟ้ารบกวนตามสายไฟฟ้าอยู่ (Noise) จึงต้องมีตัว Fillter ทำการกรองสัญญาณไฟฟ้า DC ให้เรียบ ณ จุดนี้เองจะทำให้สัญญาณที่ได้เกิดความล่าช้า (Delay) ไปประมาณ 9-25 msec

3. Threshold Detection 

จากนั้นเข้าวงจร Threshold Detection  เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้ได้ตามขนาดที่อินพุตอินเตอร์เฟสต้องการ โดยถ้าสัญญาณอินพุตมีขนาดเกินกว่า Threshold Voltage เป็นเวลานานเท่ากับเวลาที่ล่าช้าจากกระบวนการที่ผ่าน Fillter จะทำให้ได้สัญญาณอินพุตที่ดี

รูปที่ 6.17 แสดงวงจรมาตรฐาน AC /DC Input

4.Isolator

เมื่อได้สัญญาณ DC ที่ต้องการแล้ว ก็จะนำสัญญาณนั้นเข้าไปที่วงจรแยกส่วน (Isolator) โดยวงจรแยกส่วนนี้จะทำการแยกส่วนที่เป็นภาคกำลังและภาคลอจิกไม่ให้มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า เพื่อป้องกันสัญญาณไฟฟ้าที่ไม่เหมาะสม (สัญญาณขนาดใหญ่) เข้ามาสร้างความเสียหายให้วงจรลอจิกหรืออินเตอร์เฟสอื่นๆที่อยู่ภายใน ซึ่งในปัจจุบันเราจะใช้ตัว Optical Coupler เป็นตัวช่วยแยกให้วงจรทั้งสองคือวงจรภาคกำลังและวงจรภาคลอจิกแยกออกจากกัน

วงจร AC/DC Input ส่วนใหญ่จะมีหลอด LED แสดงสัญญาณว่าขณะนี้มีสัญญาณไฟฟ้าเข้ามาแล้ว (รูปที่ 6.16) และเป็นการแสดงว่าตอนนี้มีลอจิกเท่ากับ 1 

รูปที่ 6.18 แสดงการต่อของอุปกรณ์สำหรับ (a) โมดูลอินพุตแบบใช้สัญญาณ AC และ (b) โมดูลอินพุตแบบใช้สัญญาณ DC  โดยทั้งสองมีขั้ว C เป็นคอมมอน (Common)

6.5.2 DC  Input (Sink /Source)

เป็นโมดูลที่จัดเตรียมไว้สำหรับอุปกรณ์อินพุตที่ให้สัญญาณเอ้าท์พุตเป็นแบบ DC เท่านั้น และความแตกต่างระหว่าง AC /DC Interface กับ DC Input Interface ก็ตรงที่วงจร DC Input Interface ไม่มาวงจร Bridge Regtifier และ วงจร Fillter เท่านั้น เพราะไม่มีการแปลงสัญญาณ โมดูลอินพุตที่เป็นแบบ DC จะมีแบบที่รองรับแรงดันไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 5 – 30 โวลต์ โดยทั่วไปโมดูลเหล่านี้จะรับรู้สัญญาณเปิด (On)ได้เมื่อได้รับสัญญาณที่ระดับ 40 % ของระดับที่อ้างอิงที่ระบุไว้ที่โมดูล (แต่ต้องขึ้นกับบริษัทผู้ผลิตด้วย) และจะรับรู้สัญญาณปิด (Off) เมื่อระดับแรงดันไฟฟ้าตกลงต่ำกว่า 20 % ของระดับที่อ้างอิงที่ระบุไว้ที่โมดูล (แต่ต้องขึ้นกับบริษัทผู้ผลิตด้วย)

โมดูลอินพุตแบบ DC สามารถที่จะอินเตอร์เฟสกับอุปกรณ์ภายนอกทั้งแบบ Sinking และแบบ Sourcing ซึ่งเป็นความสามารถที่ โมดูลอินพุตแบบ AC /DC ทำไม่ได้ การที่จะแบบใดแบบหนึ่งจะขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางไฟฟ้าของโมดูลและอุปกรณ์อินพุต

ถ้าอุปกรณ์ให้กระแสไฟฟ้าเมื่ออยู่ในสถานะทำงานเราจะเรียกอุปกรณ์นั้นว่า Sourcing Current หรือ Sourcing แต่ถ้าเป็นอุปกรณ์ที่รับกระแสไฟฟ้าเมื่ออยู่ในสถานะทำงานเราจะเรียกอุปกรณ์นี้ว่า Sinking Current หรือ Sinking  

รูปที่ 6.19 แสดงกระแสไฟฟ้าสำหรับ (a) โมดูลอินพุตแบบ Sinking / อุปกรณ์อินพุตแบบ Sourcing และ (b) โมดูลอินพุตแบบ Sourcing / อุปกรณ์อินพุตแบบ Sinking

ระหว่างในการทำอินเตอร์เฟสอยู่นั้น ผู้ใช้ต้องตระหนักถึง กระแสไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุดที่อุปกรณ์อินพุตและโมดูลมีความสามารถในการ Sourcing หรือ Sinking จริงๆหรือไม่ เช่นถ้าโมดูลของ PLC มีความสามารถที่จะทำการ Sorcing และ Sinking โดยการเลือกออปชั่นนี้ได้จากสวิตช์แบบเลือก ซึ่งผู้ใช้ต้องตรวจสอบให้ถี่ถ้วนเสียก่อน สำหรับในกรณีเช่น ถ้ามีโมดูลอินพุตแบบ 8 บิต โดยทำการตั้งให้มันทำงานแบบ Sink และอุปกรณ์อินพุตทุกตัวมีการทำงานแบบ Source หมด มีอยู่เพียงตัวเดียวที่ทำงานแบบ Sink ดังนั้นถ้าอุปกรณ์อินพุตตัวที่ทำงานแบบ Sink เกิดทำงาน จะทำให้โมดูลอินพุตไม่รับรู้  การควบคุมก็จะเกิดความผิดพลาด

รูปที่ 6.20  แสดงการต่ออุปกรณ์อินพุตภายนอกแบบ Sink และ Sourc กับโมดูลอินพุตแบบ DC

ในปัจจุบันมีเซ็นเซอร์แบบพร็อกซิมิตี้ (Proximity Sensor) ที่ใช้กับ PLC จะเป็นแบบ NPN ซึ่งเป็นอุปกรณ์อินพุตที่ทำงานแบบ Sinking ดังนั้นจึงต้องการโมดูลที่ทำงานแบบ Sourcing แต่ถ้าเรามีโมดูลอินพุตที่ทำงานแบบ Sinking เราสามารถแปลงสัญญาณเอ้าท์พุตของเซ็นเซอร์ให้เป็นแบบ Sourcing ได้ดังรูปที่ 6.21

รูปที่ 6.21 แสดงวงจรการแปลงสัญญาณที่ให้เซ็นเซอร์แบบ NPN ทำงานกับโมดูลที่เป็นแบบ Sinking ได้

6.5.3 Isolated AC/DC Input

เป็นโมดูลที่มีลักษณะทำงานคล้ายกับ โมดูลอินพุตแบบ AC / DC แต่จะมีการแยกคอมมอน (Common) ออกมาเป็นชุด และบางผู้ผลิตจะแบ่งคอมมอนออกมาเป็นชุดเช่น 1 คอมมอนต่อ 4 , 8 ,16 อินพุต เป็นต้น ซึ่งเหมาะสำหรับการควบคุมที่รับสัญญาณอินพุตที่มาจากแหล่งจ่ายที่แตกต่างกัน

รูปที่ 6.22 แสดงอุปกรณ์อินพุตต่อเข้ากับโมดูลอินพุตแบบ Isolated

ส่วนรูปที่ 6.23 จะแสดงโมดูลของอินพุต 8 จุดที่มี 2 คอมมอน ดังนั้นจะสามารถแยกอินพุตออกสูงสุดได้ 2 กลุ่มตามแหล่งจ่ายพลังงาน

รูปที่ 6.23 แสดงโมดูลอินพุต 8 อินพุตที่มีคอมมอน 2 จุด

6.5.4 TTL Input

Transitor – transitor Logic (TTL) Input Interface ยอมให้อุปกรณ์ควบคุมรับสัญญาณจากอุปกรณ์ที่สามารถทำงานร่วมกับ TTL ได้  เช่นอุปกรณ์พวก Solid State หรือพวกเซ็นเซอร์ต่างๆ   

โดยปกติโมดูลอินพุตแบบ TTL จะรับสัญญาณขนาด 5 โวลต์ โครงสร้างของโมดูลนี้ จะคล้ายกับโครงสร้างของโมดูลอินพุตอินเตอร์เฟสของแบบ AC /DC แต่อินพุตอินเตอร์เฟสของ TTL จะทำงานได้รวดเร็วกว่า แต่จะทนกระแสไฟฟ้าได้น้อยกว่า

โมดูลอินพุตที่เป็นแบบ TTL ส่วนใหญ่จะรับพลังงานจากตัว Rack Enclosures อย่างไรก็ตามบางอินเตอร์เฟสแบบนี้จะต้องการพลังงานที่ระดับ 5 โวลต์ จึงอาจต้องมีตัวปรับระดับแรงดันให้เหมาะสมเพื่อส่งให้อินเตอร์เฟสแบบนี้

โมดูลอินพุตแบบ TTL นี้ถูกใช้ในงานประเภททัมวีลสวิตช์ (TWS) ที่มีขนาดแรงดันสำหรับการปฏิบัติการที่ระดับ TTL อินเตอร์เฟสแบบนี้จะมีอย่างน้อย 8 อินพุตต่อ โมดูล และบางทีก็มีถึง 16 อินพุตต่อโมดูล 

รูปที่ 6.24 แสดงไดอะแกรมการต่ออุปกรณ์ภายนอกเข้ากับโมดูลอินพุตแบบ TTL

6.5.5 Register / BCD Input

โมดูลอินพุตแบบ Register / BCD เป็นโมดูลที่ขยายจากโมดูลแบบอินพุต เพื่อสำหรับให้ PLC สามารถใช้อุปกรณ์บางอย่างเช่น ทัมวีลสวิตช์ (TWS) ป้อนข้อมูลเข้า PLC ได้

โครงสร้างโมดูลแบบนี้จะยอมให้กลุ่มของบิตเข้าไปในกลุ่มของอินพุตเปรียบเสมือนว่ามีสัญญาณเดียวเข้าไปในอินพุตเดียว โดยจะใส่กลุ่มของบิตเข้าไปในกลุ่มอินพุตในลักษณะขนาน

อินเตอร์เฟสแบบนี้จะใช้อินพุตเพื่อควบคุม หรือ ปรับ ค่าพารามิเตอร์ต่างๆที่อยู่ใน หน่วยความจำในส่วนที่เป็น Register /Word (ดูรูปที่ 6.25) ตัวของพารามิเตอร์ต่างๆเช่น ค่าเวลา ค่าการนับ และค่า Set Point เป็นต้น และโมดูลประเภทจะมีส่วนที่คล้ายกับโมดูลอินพุตชนิด TTL และแบบ DC แต่จะแตกต่างกับโมดูลอินพุตชนิด TTL ตรงที่ว่า โมดูลนี้สามารถรับสัญญาณได้ตั้งแต่ 5 VDC – 24 VDC

ปกติแล้วโมดูลประเภทนี้ 1 โมดูลจะประกอบด้วย 16 หรือ 32 อินพุต ซึ่งจะเท่ากับ 1 หรือ 2 I/O Register (แมปกับ I/O Table) 

รูปที่ 6.25 แสดง BCD Interface ที่ป้อนค่าพารามิเตอร์เข้าไปที่หน่วยความจำ

รูปที่ 6.26 แสดงไดอะแกรมการเชื่อมต่อของโมดูลอินพุตแบบ Register / BCD

ผู้ผลิตบางรายจะใส่ความสามารถทางด้าน Multiplexing ซึ่งจะยอมให้อินพุตมากกว่า 1 ตัวต่อเข้ากับเทอร์มินอลแต่ละตัวที่อยู่ในโมดูล (ดูรูปที่ 6.27) ซึ่งเป็นชนิดของ Multiplexed Register Input ที่ต้องการทัมวีลสวิตช์เพื่อที่จะ Enable Line (ดูรูปที่ 6.28) เมื่อ Line ถูกเลือก TWS จะป้อนค่า BCD ใส่เข้าไปที่เทอร์มินอล แต่ถ้า Line ไม่ได้ถูกเลือก TWS ก็จะไม่ป้อนค่า BCD เข้าไปที่เทอร์มินอล

ถ้า TWS มี 4 ดิจิตต่อ 1 Enable Line (ดูรูปที่ 6.29) ดังนั้น Enable Line จะทำให้เกิดค่าเอ้าท์พุตทั้งหมด

ด้วยเทคนิคการทำ Multiplexing จะช่วยลดการใช้โมดูลอินพุตในการอ่านค่าของ TWS ลงได้ ตัวอย่างเช่นถ้ามีโมดูลอินพุต 16 บิตที่มีความสามารถในการทำ Multiplex กับอุปกรณ์อินพุต 6 ตัว  ดังนั้นโมดูลอินพุต 16 มีความสามารถที่จะขยายอินพุตออกเป็น 96 บิตได้ (16x6 = 96) รูปที่ 6.30 เป็นตัวอย่างของบล็อกไดอะแกรมที่ต่อกับโมดูลที่สามารถที่จะทำ Multiplexing สำหรับ TWS 4 ตัวเลข มี Input Line 16 บิต

ตัวอย่างที่ 6.2 จากรูปที่ 6.30 ให้พิจารณาค่าของริจิสเตอร์ (ในรูปแบบ BCD ) หลังจากที่ถ่ายโอนข้อมูลให้เรียบร้อยแล้ว โดยที่อินพุตที่เริ่มที่ รีจิสเตอร์ที่ 4000 และมีความยาว 4 รีจิสเตอร์ (ดังนั้นจะอยู่ระหว่างรีจิสเตอร์ที่ 4000-4003) สมมุติว่า TWS ชุดแรกจะถูกอ่านก่อน TWS ชุดที่สองจะถูกอ่านถัดไป... จนกระทั่งถึงชุดที่ 4 ซึ่งเป็นชุดสุดท้าย

จากรูปที่ 6.31 จะแสดงค่าในรีจิสเตอร์ที่ 4000 ในรูปแบบการเข้ารหัสแบบ BCD สำหรับ TWS ตัวแรกที่ต่อเข้ากับ โมดูลอินพุตแบบรีจิสเตอร์ ซึ่งสำหรับรีจิสเตอร์อื่นๆเช่น รีจิสเตอร์ที่ 4001 ,4002 ,4003 ก็เช่นเดียวกัน และให้สังเกตว่าข้อมูลในรีจิสเตอร์เป็นการเข้ารหัสแบบ BCD ไม่ใช่เป็นการเข้ารหัสแบบเลขฐานสิบ 

รูปที่ 6.31 แสดงข้อมูลในรีจิสเตอร์ของตัวอย่างที่ 6.2

6.6 ชุดคำสั่งของ PLC สำหรับดิสครีสเอ้าท์พุต

เช่นเดียวกับดิสครีสอินพุต อินเตอร์เฟสแบบดิสครีสเอ้าท์พุตจะเป็นอินเตอร์เฟสที่ถูกนำมาใช้งานกับ PLC มากที่สุด เมื่ออุปกรณ์เอ้าท์พุตได้ต่อเข้ากับอินเตอร์แบบดิสครีสเอ้าท์พุต คำสั่งที่เกี่ยวข้องกับบิตและกลุ่มของบิตได้ถูกออกแบบขึ้นในการจัดการกับอุปกรณ์เอ้าท์พุต

รูปที่ 6.32 จะแสดง ตารางของเอ้าท์พุต (Output Image Table) ขนาด 8 บิต โดยที่มีคอยด์ของมอเตอร์ M1 ถูกต่อเข้าไปที่โมดูลดิสครีสเอ้าท์พุตที่ช่องที่ 7 (Slot 7) Rack 0 ซึ่งจะสามารถต่อได้กับเทอร์มินอลได้ตั้งแต่หมายเลข 0-7 แต่จากรูปได้ต่อกับเทอร์มินอลที่ 7 

รูปที่ 6.32 แสดงตารางเอ้าท์พุตขนาด 8 บิต และแอดเดรสของเอ้าท์พุตเมื่อต่อกับ PLC และการแมปปิ้ง

สำหรับเอ้าท์พุตที่มีหลายบิต (Multibit) เช่น BCD Output Register ซึ่งจะใช้คำสั่งที่เป็นบล็อก เช่น Block Transfer Out เพื่อทำการถ่ายโอนข้อมูลไปที่โมดูล (ดูรูปที่ 6.33) และส่งไปขับอุปกรณ์เอ้าท์พุตภายนอก

รูปที่ 6.33 แสดงการใช้บล็อกถ่ายโอนข้อมูลจากรีจิสเตอร์ไปที่โมดูลเอ้าท์พุตและไปควบคุมอุปกรณ์ภายนอกอีกทีหนึ่ง

ตัวอย่าง 6.3 สำหรับโครงสร้าง Rack ที่แสดงในรูปที่ 6.34 จงหาแอดเดรสของแต่ละอุปกรณ์เอ้าท์พุตที่ต่อกับโมดูลเอ้าท์พุตของ PLC ที่มีขนาด 8 บิต สมมุติว่าการอ้างแอดเดรสจะอ้างอิงแบบ RACK_SLOT_TERMINAL และให้ใช้ระบบเลขฐาน 8

รูปที่ 6.34 แสดงโครงสร้างของ Rack ตามตัวอย่างที่ 6.3

เนื่องจากว่าโมดูลเอ้าท์พุตที่ต่ออยู่ใน Rack ที่ 0 และช่องที่ 1 ถึงช่องที่ 8 ดังนั้นจะมีแอดเดรสตั้งแต่ 010 ถึง 017 ซึ่งสามารถแสดงแอดเดรสของอุปกรณ์ต่างๆได้ตามรูปที่ 6.35

รูปที่ 6.35 แสดงแอดเดรสของอุปกรณ์เอ้าท์พุตที่ตัวอย่างที่ 6.3

6.7 ดิสครีสเอ้าท์พุต

อุปกรณ์เอ้าท์พุตแบบดิสครีสจะมีความต้องการแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันทั้งชนิดของกระแสไฟฟ้า (AC หรือ DC )  เช่น อาจจะต้องการ 120 VAC ,12 VDC ,24 VDC ,       220 VAC เป็นต้น

ตารางที่ 6.4 แสดงอุปกรณ์ที่เป็นเอ้าท์พุต

อุปกรณ์เอ้าท์พุต

สัญญาณเตือนภัย

รีเลย์ควบคุม

ใบพัด

แตร

หลอดไฟฟ้า

ตัวสตาร์ทมอเตอร์

โซลินอยด์

วาล์ว

ตารางที่ 6.4 แสดงการแบ่งประเภทของเอ้าท์พุตตามการใช้กระแสไฟฟ้า

Output Rating
12-48 VAC / VDC
120 VAC / VDC
230 VAC / VDC
แบบรีเลย์
แบบแยกส่วน (Isolated)
TTL
5 – 50 VDC (Sink / Source)

6.7.1 โมดูลเอ้าท์พุตแบบ AC

วงจรเอ้าท์พุตแบบ AC เป็นเอ้าท์พุตที่ใช้กันอย่างกว้างขวาง และมีวงจรคล้ายกับวงจรอินพุตแบบ AC ส่วนรูปที่ 6.36 จะแสดงโครงสร้างหลักของเอ้าท์พุตที่เป็นแบบ AC ซึ่งมีโครงสร้างเป็น 2 ส่วนโดยส่วนที่เป็นปฐมภูมิคือวงจรทางลอจิก และส่วนที่เป็นทุติยภูมิคือวงจรทางกำลัง โดยมีตัว Isolator ทำการแยกวงจรทั้งสองส่วนนี้

รูปที่ 6.36 แสดงบล็อกไดอะแกรมของวงจรเอ้าท์พุตแบบ AC

การทำงานของอินเตอร์เฟสจะประกอบด้วยสวิตช์ (ดูรูปที่ 6.37) ซึ่งเมื่อทำงานจะส่งกระแสไฟฟ้า AC ขับอุปกรณ์เอ้าท์พุต

รูปที่ 6.37 แสดงสวิตช์ของอินเตอร์เฟสแบบเอ้าท์พุต

ระหว่างที่ดำเนินการตามปกติ ตัวโปรเซสเซอร์จะส่งค่าสถานะของเอ้าท์พุตที่สอดคล้องกับโปรแกรมทางลอจิกของ PLC ถ้าเอ้าท์พุตถูกกระตุ้น (เป็นผลมาจากตารางเอ้าท์พุต = 1 ) ทำให้วงจรลอจิกจะมีค่าเป็น 1 ทำให้ส่งค่าไปที่วงจร Isolation ซึ่งเมื่อวงจร Isolation ทำงานก็จะทำให้เกิดสวิตช์ ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอุปกรณ์เอ้าท์พุต ทำให้อุปกรณ์เอ้าท์พุตทำงาน

แต่เมื่อเอ้าท์พุตไม่ถูกกระตุ้น (ตารางเอ้าท์พุต = 0  ) ทำให้วงจรลอจิกมีค่าเป็น 0 ทำให้หยุดส่งค่าไปที่วงจร Isolation ทำให้ Isolation หยุดทำงาน ทำให้หน้าสัมผัสสวิตช์เปิด กระแสไฟฟ้าก็ไม่สามารถไหลไปที่อุปกรณ์เอ้าท์พุต ทำให้อุปกรณ์เอ้าท์พุตหยุดทำงาน รูปที่ 6.38 จะแสดงวงจรเอ้าท์พุตแบบ AC มาตรฐาน

รูปที่ 6.38 แสดงวงจรเอ้าท์พุตแบบ AC

วงจรสวิตช์ในฝั่งด้านวงจรภาคกำลังสำหรับโมดูลเอ้าท์พุตจะประกอบด้วย TRIAC หรือ พวก SCR (Silicon Control  Rectifier) ทำให้ที่เป็นสวิตช์กระแสไฟฟ้า ส่วนวงจร RC Snabber และ MOV (Metal Oxide Varistor) จะเป็นวงจรป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้า AC มีแรงดันสูงเกินกว่าที่ลิมิตไว้ และยังช่วยป้องกันคลื่นรบกวน (Electrical Noise) จากการทำงานของวงจรอีกด้วย นอกนั้นอาจจะมีฟิวส์เพิ่มเติม เพื่อป้องกันความสวิตช์เสียหาย

อินเตอร์เฟสของเอ้าท์พุตที่เป็น AC นั้นอาจจะมี LED แสดงสถานการณ์ทำงานของวงจรทางลอจิกและวงจรทางกำลัง ถ้าวงจรเอ้าท์พุตที่มีฟิวส์ ก็จะมี LED แสดงสถานะของฟิวส์อีกด้วย

รูปที่ 6.39 แสดงไดอะแกรมการใช้งานโมดูลเอ้าท์พุตแบบ AC

6.7.2 โมดูลเอ้าท์พุตแบบ DC (Sink /Source)

มีหลักการทำงานคล้ายๆกับเอ้าท์พุตแบบ AC แต่จะใช้ทรานซิสเตอร์กำลังทำหน้าที่เป็นสวิตช์ และจะป้องกันสวิตช์ทรานซิสเตอร์ด้วยไดโอด ( Freewheeling Diode) ซึ่งเป็นไดโอดที่ต่อคร่อมกับโหลดซึ่งก็คืออุปกรณ์เอ้าท์พุตภายนอกนั่นเอง  และยังมีฟิวส์เพื่อป้องกันกระแสเกิน

โมดูลเอ้าท์พุตแบบ DC ก็ยังแบ่งเป็น 2 ประเภทคือแบบ Sinking และแบบ Sourcing  ถ้าโมดูลมีโครงสร้างแบบ Sinking ก็คือโมดูลที่มีกระแสไฟฟ้าจากโหลดไหลเข้าไปที่เทอร์มินอลของโมดูล แต่ถ้าโมดูลมีโครงสร้างแบบ Sourcing ก็เป็นโมดูลที่มีกระแสไฟฟ้าใหลจากเทอร์มินอลของโมดูล ไปที่โหลด สำหรับรูปที่ 6.40 จะแสดงวงจรของเอ้าท์พุตโมดูลที่เป็นแบบ DC (Sourcing) และรูปที่ 6.41 จะแสดงการต่อของอุปกรณ์ภายนอกกับโมดูลทั้งแบบ Sinking และแบบ Sourcing

6.7.3 โมดูลเอ้าท์พุตแบบ Isolated AC /DC

ลักษณะของโมดูลแบบนี้มีการทำงานคล้ายๆกับ โมดูลเอ้าท์พุตที่เป็นแบบ AC / DC แต่จะแตกต่างกันตรงที่แต่ละเอ้าท์พุตจะมีคอมมอนเป็นของตัวเอง โครงสร้างแบบนี้จะยอมเชื่อมต่อกับอุปกรณ์เอ้าท์พุตที่มีแหล่งจ่ายกำลังต่างกัน หรือ ระดับแรงดันต่างกัน

รูปที่ 6.42 แสดงไดอะแกรมการใช้งานโมดูลเอ้าท์พุตแบบ Isolated

6.7.4 โมดูลเอ้าท์พุตแบบ TTL

เป็นโมดูลที่เหมาะสมกับเอ้าท์พุตที่สนับสนุนการทำงานแบบ TTL เช่นอุปกรณ์ประเภท LED , IC ต่างๆ อุปกรณ์ที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าขับขนาด 5 โวลต์ โมดูลนี้จะต้องแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าจากภายนอก 5 VDC แต่บางรุ่นก็ได้แหล่งจ่ายพลังงานจากตัว Rack  โมดูลแบบนี้จะมีเอ้าท์พุตประมาณ 8 เอ้าท์พุต หรือ 16 เอ้าท์พุต

รูปที่ 6.43 แสดงไดอะแกรมการใช้งานโมดูลเอ้าท์พุตแบบ TTL

6.7.5 โมดูลเอ้าท์พุตแบบ Register / BCD

โมดูลประเภทนี้จะเตรียมการสื่อสารแบบขนานและตัวโปรเซสเซอร์และอุปกรณ์ภายนอก เช่นพวก 7 ‘s Segment  , ตัวแสดงผลแบบ LED ,ตัวแสดงผลแบบ BCD อินเตอร์เฟสของโมดูลประเภทนี้จะไปขับโหลดที่เป็น DC เล็กๆ ซึ่งเป็นโหลดที่ต้องการกระแสไฟฟ้าต่ำ (0.5 แอมป์) และตัวอินเตอร์เฟสแบบเอ้าท์พุตจะให้แรงดันประมาณ 5 – 30 VDC และมี 16 และ 32 เอ้าท์พุต (1 หรือ 2 รีจิสเตอร์เวิร์ด)

รูปที่ 6.44 แสดงโมดูลเอ้าท์พุตแบบ Register / BCD ที่ต่อกับ 7’s Segment

6.7.6 โมดูลเอ้าท์พุตแบบหน้าสัมผัส

หลักการทำงานของโมดูลประเภทนี้ก็คล้ายกับโมดูลเอ้าท์พุตที่เป็นแบบ AC/DC เมื่อโปรเซสเซอร์ส่งข้อมูล (1 หรือ 0) ไปที่โมดูลระหว่างการปรับปรุงค่าเอ้าท์พุต เมื่อโปรเซสเซอร์ส่งค่า 1 ไปที่โมดูล หน้าสัมผัสแบบปกติเปิด ก็จะปิด และหน้าสัมผัสแบบปกติปิด ก็จะเปิด แต่ถ้าโปรเซสเซอร์ส่งค่า 0 ไปที่โมดูล ก็จะไม่มีอะไรเกิดขึ้น

หน้าสัมผัสของเอ้าท์พุตจะสามารถสวิตช์โหลดได้ทั้งที่เป็นโหลด AC และโหลด DC และโดยปกติจะนำไปประยุกต์ใช้ในการ Multiplexing สัญญาณอานาล็อก โดยการสวิตชิ่งจากสัญญาณที่มีขนาดกระแสน้อยๆแรงดันต่ำ ไปเป็นกระแสและแรงดันที่สูงและ ขับกระแสไฟฟ้า DC ไปควบคุมแรงดันที่ระดับต่างๆ

จากรูปที่ 6.45 จะแสดงวงจรหน้าสัมผัสของเอ้าท์พุต ซึ่งเทอร์มินอล 1A จะไปต่อกับ L1 และเทอร์มินอล 1B จะไปต่อกับโหลด

รูปที่ 6.45 แสดงวงจรของเอ้าท์พุตที่เป็นหน้าสัมผัส

รูปที่ 6.46 จะแสดงตัวอย่างของการนำโมดูลชนิดนี้ไปใช้ เมื่อแรงดันอานาล็อก 4 ระดับถูกต่อเข้ากับโมดูลเอ้าท์พุต ซึ่งมีแรงดันอ้างอิงซึ่งเป็นค่า Preset ของอัตราเร็ว เพื่อจะใช้เปลี่ยนอัตราเร็วของมอเตอร์ซึ่งอาจจะกำหนดให้หมุนไปข้างหน้า ด้วยความเร็ว2 ระดับและหมุนกลับด้วยความเร็ว 2 ระดับ

เนื่องจากแต่ละหน้าสัมผัสต้องไม่ทำงานพร้อมกันในเวลาเดียวกัน จึงอาจจะต้องใช้วงจรอินเตอร์ล็อกเข้ามาช่วย

รูปที่ 6.46 แสดงตัวอย่างการใช้โมดูลเอ้าท์พุตแบบหน้าสัมผัส