مقدمه

ماژول ورودی دیجیتال (Digital Input یا DI) یکی از پایه‌ای‌ترین اجزای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی در خانواده PLC زیمنس است. این ماژول وظیفه دارد سیگنال‌های دیجیتال ورودی را از تجهیزات فیلدی دریافت کرده و به پردازنده PLC منتقل کند. درواقع، اگر بخواهیم وضعیت روشن یا خاموش بودن یک سنسور، کلید، سوئیچ یا تجهیزات حفاظتی را به PLC منتقل کنیم، این کار از طریق ماژول DI انجام می‌شود.

ماژول‌های ورودی دیجیتال زیمنس در سری‌های مختلف مانند S7-1200، S7-1500 و S7-300/400 تولید می‌شوند و هرکدام متناسب با سطح پروژه، تعداد ورودی و ولتاژ موردنیاز انتخاب می‌شوند.

ماژول ورودی دیجیتال چگونه کار می‌کند؟

سیگنال دیجیتال یعنی یک حالت ۰ یا ۱.
وقتی یک سنسور یا کلید تغییر وضعیت می‌دهد، خروجی آن به صورت یک پالس ولتاژ به ماژول DI ارسال می‌شود. ماژول این ولتاژ را دریافت، پردازش و به صورت ۱ منطقی برای CPU ارسال می‌کند.
وقتی سیگنال قطع باشد، مقدار ۰ ثبت می‌شود.

بنابراین ماژول DI نقش مترجم را دارد؛ یعنی:

• ورودی فیزیکی → تغییر وضعیت → ورودی منطقی PLC

این تبدیل امکان کنترل هر نوع تجهیز روشن/خاموش را فراهم می‌کند.

انواع ورودی‌هایی که به ماژول DI وصل می‌شوند

ماژول DI زیمنس می‌تواند ورودی‌های زیر را بخواند:

• سنسورهای نوری دیجیتال

• سنسور القایی (Proximity)

• لیمیت‌سوئیچ‌ها

• شستی استارت و استاپ

• کلیدهای حفاظتی

• فلوتر (سطح‌سنج)

• رله‌های وضعیت

• میکروسوئیچ‌ها

• تجهیزاتی که خروجی دیجیتال DC/AC دارند

برای پروژه‌های اتوماسیون در خطوط تولید، این ورودی‌ها پایه کنترل محسوب می‌شوند.

ماژول ورودی دیجیتال (DI) زیمنس چیست؟ بررسی کامل

ولتاژهای قابل پشتیبانی توسط DI زیمنس

بسته به نوع ماژول:

• 24V DC – رایج‌ترین

• 120/230V AC – معمولاً در سری‌های S7-300/400

• برخی مدل‌ها با ورودی مقاوم در برابر نویز

در بیشتر پروژه‌های صنعتی، 24 ولت DC انتخاب استاندارد است چون:

• ایمن‌تر است

• مصرف انرژی پایین دارد

• نویز کمتر منتقل می‌کند

مزایای ماژول ورودی دیجیتال زیمنس

۱. سازگاری کامل با PLC و سیستم‌های زیمنس

ماژول DI به‌صورت Plug & Play به CPU وصل شده و توسط نرم‌افزار TIA Portal شناسایی می‌شود.

۲. نویزگیری و فیلتر داخلی

سیگنال‌های نویزی را فیلتر می‌کند تا وضعیت ورودی‌ها اشتباه تشخیص داده نشود.

۳. پایداری و طول عمر بالا

طراحی صنعتی، بوردهای بسیار مقاوم و حفاظت داخلی باعث شده برای کارخانه‌ها گزینه‌ای مطمئن باشد.

۴. امکان توسعه تعداد ورودی‌ها

اگر تعداد سنسورها زیاد شد، با اضافه کردن یک ماژول DI می‌توان ورودی‌ها را افزایش داد.

۵. سرعت پاسخ‌گویی بالا

برای خطوط سرعت بالا مناسب است (Sorting، بسته‌بندی، CNC و …).

ساختار و اجزای ماژول DI زیمنس

هر ماژول ورودی دیجیتال معمولاً شامل بخش‌های زیر است:

1. کانال‌های ورودی – مانند ۸، ۱۶ یا ۳۲ ورودی

2. ترمینال اتصال سیم سنسورها

3. LED نمایش وضعیت هر ورودی

4. مدارات فیلترکننده نویز

5. پردازنده داخلی برای تبدیل سیگنال

6. بخش ایزولاسیون الکتریکی

چراغ‌های LED به تکنسین کمک می‌کند که در لحظه ببیند کدام ورودی فعال است.

چند نمونه از ماژول‌های DI زیمنس (برای مثال‌های واقعی)

S7-1200 Digital Input Modules

• SM 1221 DI 8x24V DC

• SM 1221 DI 16x24V DC

S7-1500 Digital Input Modules

• DI 16x24VDC BA

• DI 32x24VDC

S7-300 / S7-400

• SM 321 Digital Input

• SM 421 DI

اگر یکی از این مدل‌ها را خواستی، برای هر کدام مقاله جدا می‌نویسم.

کاربرد ماژول ورودی دیجیتال در صنعت

ماژول DI تقریباً در همه صنایع استفاده می‌شود، چون نیاز به تشخیص وضعیت تجهیزات فیلدی بسیار گسترده است.

صنایع پرکاربرد:

• خطوط بسته‌بندی

• صنایع غذایی

• خطوط رباتیک

• آب و فاضلاب

• پتروشیمی

• سیمان

• کارخانه‌های تولید لوازم خانگی

• سیستم‌های مانیتورینگ

• کنترل سطح مخازن

• کنترل حرکتی و سیستم‌های پوزیشنینگ

نحوه اتصال سنسور به ماژول DI

اتصال بسته به نوع سنسور فرق می‌کند اما استانداردترین حالت:

• سنسور به +24V و 0V متصل می‌شود

• خروجی سنسور وارد یکی از کانال‌های DI می‌شود

• کانال فعال می‌شود و LED روشن می‌شود

سیستم‌های زیمنس معمولاً wiring ساده‌ای دارند و در TIA Portal نیز ورودی‌ها به راحتی برنامه‌ریزی می‌شوند.

ماژول ورودی دیجیتال (DI) زیمنس چیست؟ بررسی کامل

روش انتخاب ماژول ورودی دیجیتال مناسب

برای انتخاب بهترین ماژول زیمنس برای یک پروژه باید موارد زیر در نظر گرفته شود:

۱. تعداد ورودی‌ها

مثلاً اگر سیستم ۱۲ سنسور دارد، ماژول‌های ۸ یا ۱۶ کانال می‌تواند مناسب باشد.

۲. ولتاژ ورودی

باید با خروجی سنسورهای موجود سازگار باشد.

۳. سرعت نمونه‌برداری

برای خطوط سرعت بالا، نیاز به ماژول با زمان واکنش کم است.

۴. نوع CPU

باید مشخص شود که PLC چه سری است؛
مثلاً S7-1200 ماژول‌های اختصاصی خود را دارد.

۵. محیط نصب (نویز – رطوبت – دما)

معمولاً ماژول‌های زیمنس در محیط‌های صنعتی کاملاً پایدارند.

مزایای استفاده از ماژول DI در PLC زیمنس نسبت به برندهای دیگر

• طول عمر بیشتر

• پشتیبانی بهتر در TIA Portal

• مشخصات دقیق و استاندارد

• دقت بالاتر در خواندن سیگنال

• مقاومت در برابر EMI و نویز کارخانه

• دسترسی آسان به قطعات یدکی

به همین دلیل اکثر کارخانه‌ها از زیمنس استفاده می‌کنند.

نحوه برنامه‌نویسی ورودی دیجیتال در TIA Portal

هر کانال DI یک آدرس ورودی دارد.
مثلاً:
I0.0 → سنسور شماره 1
I0.1 → سنسور شماره 2

در نرم‌افزار:

• ورودی‌ها در بخش Device Configuration قابل مشاهده‌اند

• می‌توان برای هر ورودی فیلتر نرم‌افزاری و زمان تأخیر تنظیم کرد

• وضعیت ورودی در Online mode قابل مشاهده است

برنامه‌نویسی معمولاً شامل خطوط ساده:
IF … THEN
یا
Contact (—| |—)

جمع‌بندی

ماژول ورودی دیجیتال زیمنس (DI) یکی از اصلی‌ترین اجزای سیستم اتوماسیون است که وضعیت سنسورها و تجهیزات فیلدی را به PLC منتقل می‌کند. از خطوط تولید گرفته تا سیستم‌های مانیتورینگ، همه به ماژول‌های DI نیاز دارند. انتخاب درست مدل، سرعت و ولتاژ ورودی می‌تواند عملکرد کل سیستم را بهبود دهد.