1.绪论
PLC 控制系统的设计中,虽然接线工作占的比重较小,但它是编程设计的基础,只有接线正确后,才能顺利地进行编程设计工作,因此必须对PLC内部的输入输出电路有一个比较清楚的了解。
PLC数字输入模块为了防止外界线路产生的干扰(如尖峰电压,干扰噪声等)引起PLC的非正常工作甚至是元器件的损坏,一般在PLC的输入侧都采用光电隔离电路与RC滤波电路,使PLC内部线路和外部线路电气上分离,同时也防止输入点抖动或外部干扰脉冲引起的错误信号。
2输入电路的形式
2.1 分类
PLC 的输入电路,按外接电源的类型分,可以分为直流输入电路和交流输入电路;按PLC输入模块公共端(COM端)电流的流向分,可分为源输入、漏输入和混合型电路;按光耦发光二极管公共端的连接方式可分为共阳和共阴极输入电路。如下图所示:
2.2 按外接电源的类型分类
2.2.1直流输入电路
下图为直流输入电路的一种形式(只画出一路输入电路)。当图中的外部线路的开关闭合时,PLC内部光耦的发光二极管点亮,光敏三极管饱和导通,该导通信号再传送给处理器,从而CPU认为该路有信号输入;外界开关断开时,光耦中的发光二极管熄灭,光敏三极管截止,CPU认为该路没有信号。
2.2.2交流输入电路
下图为交流输入电路的一种形式(只画出一路输入电路)。可以看出,与直流输入电路的区别主要就是增加了一个整流的环节。
交流输入的输入电压一般为AC120V或230V。交流电经过电阻R的限流和电容C的隔离(去除电源中的直流成分),再经过桥式整流为直流电,其后工作原理和直流输入电路一样,不再缀述。
从以上可以看出,由于交流输入电路中增加了限流、隔离和整流三个环节,因此,输入信号的延迟时间要比直流输入电路的要长,这是其不足之处。但由于其输入端是高电压,因此输入信号的可靠性要比直流输入电路要高。一般,交流输入方式用于有油雾、粉尘等恶劣环境中,对响应性要求不高的场合,而直流输入方式用于环境较好,电磁干扰不严惩,对响应性要求高的场合。
2.3 按流入公共端电流的流向分类
2.3.1漏型输入电路
漏型输入电路如下图所示,电流从PLC 公共端(COM端或M端)流进,而从输入端流出,即PLC 公共端接外接DC电源的正极。
此图只是画出了一路的情形,如果输入有多路,所有输入的二极管阳极相连,就构成了共阳极电路。如下图所示。
2.3.2源型输入电路
电流的流向正好和漏型的电路相反。源型输入电路的电流是从PLC的输入端流进,而从公共端流出,即公共端接外接电源的负极。
如果所有输入回路的二极管的阴极相连,就构成了共阴极电路。
2.3.3混合型输入电路
因为此类型的PLC公共端既可以流出电流,也可以流出电流(既PLC公共端既可以接外接电源的正极,也可以接负极),同时具有源输入电路和漏输入电路的特点,所以可以姑且把这种输入电路称为混合型输入电路。其电路形式如下图所示。
作为源输入时,公共端接电源的负极;作为漏输入时,公共端接电源的正极,可以根据现场的需要来接线,给接线工作带来极大的灵活。
这里需要说明的是,三菱和SIEMENS关于“源输入”和“漏输入”电路的划分正好相反,以上是按三菱的划分方法来介绍的,这点在使用过程中要注意。
SIEMENSS7-300/400系列PLC的直流输入模块大多为漏型输入(公共端接外部电源的负极。注:按SIEMENS的划分方法)。在S7-300系列PLC中,只有SM321(-IBH50-)输入模块为源输入(公共端接正。注:按SIEMENS的划分方法),S7-400系列PLC中则没有源输入模块。小型PLC S7-200的输入模块则全部为混合型输入形式。在大的项目中不建议使用,因此种输入形式虽然接线方便,但容易造成电源的混乱。
3 外接开关量信号和PLC输入电路的连接
PLC外接的输入信号,除了像按钮一些干节点信号外,现在一些传感器还提供NPN和PNP集电极开路输出信号。干节点和PLC输入模块的连接比较简单,这里主要不再缀述。而对于不同的PLC输入电路,到底是使用NPN输入还是PNP输入有时感到无所适从。下面主要介绍一下这两种输入和PLC输入电路的连接。
3.1 NPN和PNP输出电路的形式
以下介绍NPN和PNP输出电路的一种形式:
NPN集电极开路输出
PNP集电极开路输出
从上面两图看出,NPN集电极开路输出电路的输出OUT端通过开关管和0V连接,当传感器动作时,开关管饱和导通,OUT端和0V相通,输出0V低电平信号;PNP集电极开路输出电路的输出OUT端通过开关管和+V连接,当传感器动作时,开关管饱和导通,OUT端和+V相通,输出+V高电平信号。
3.2 NPN和PNP输出电路和PLC输入模块的连接
3.2.1 NPN集电极开路输出
由以上分析可知,NPN集电极开路输出为0V,当输出OUT端和PLC输入相连时,电流从PLC的输入端流出,从PLC的公共端流入,此即为PLC的漏型电路的形式,即:NPN集电极开路输出只能接漏型或混合式输入电路形式的PLC,连接图如下图所示:
3.2.2 PNP集电极开路输出
PNP集电极开路输出为+V高电平,当输出OUT端和PLC输入相连时,电流从PLC的输入端流入,从PLC的公共端流出,此即为PLC的源型电路的形式,即:PNP集电极开路输出只能接源型或混合型输入电路形式的PLC,连接图如下图所示:
4 总结
看完,记住了,你就赢了