PLC輸入點輸出的形式及其接法詳解

1、PLC輸入輸出點的形式及其接法詳解PLC的輸入電路1. 概述：PLC控制系統(tǒng)的設計中，雖然接線工作占的比重較小，大部分工作還是PLC的編程設計工作，但它是編程設計的基礎，只要接線正確后，才能順利地進行編程設計工作。而保證接線工作的正確性，就必須對PLC內部的輸入輸出電路有一個比較清楚的了解。我們知道，PLC數(shù)字輸入模塊為了防止外界線路產(chǎn)生的干擾（如尖峰電壓，干擾噪聲等）引起PLC的非正常工作甚至是元器件的損壞，一般在PLC的輸入側都采用光耦，來切斷PLC內部線路和外部線路電氣上的聯(lián)系，保證PLC的正常工作。并且在輸入線路中都設有RC濾波電路，以防止由于輸入點抖動或外部干擾脈沖引起的錯誤信號。2

2、輸入電路的形式2.1分類PLC的輸入電路，按外接電源的類型分，可以分為直流輸入電路和交流輸入電路；按PLC輸入模塊公共端（COM端）電流的流向分，可分為源輸入電路和漏輸入電路；按光耦發(fā)光二極管公共端的連接方式可分為共陽極和共陰極輸入電路。如下圖1所示：圖1 PLC輸入電路的分類2.2 按外接電源的類型分類2.2.1 直流輸入電路 圖2 為直流輸入電路的一種形式（只畫出一路輸入電路）。當圖1 中外部線路的開關閉合時，PLC 內部光耦的發(fā)光二極管點亮，光敏三極管飽和導通，該導通信號再傳送給處理器，從而CPU 認為該路有信號輸入；外界開關斷開時，光耦中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止，CPU 認為該

3、路沒有信號。2.2.2 交流輸入電路 交流輸入電路如圖3 所示，可以看出，與直流輸入電路的區(qū)別主要就是增加了一個整流的環(huán)節(jié)。交流輸入的輸入電壓一般為AC120V 或230V。交流電經(jīng)過電阻R的限流和電容C的隔離(去除電源中的直流成分)，再經(jīng)過橋式整流為直流電，其后工作原理和直流輸入電路一樣，不再綴述。圖3 交流輸入電路 從以上可以看出，由于交流輸入電路中增加了限流、隔離和整流三個環(huán)節(jié)，因此，輸入信號的延遲時間要比直流輸入電路的要長，這是其不足之處。但由于其輸入端是高電壓，因此輸入信號的可靠性要比直流輸入電路要高。一般，交流輸入方式用于有油霧、粉塵等惡劣環(huán)境中，對響應性要求不高的場合，而直流輸入

4、方式用于環(huán)境較好，電磁干擾不嚴懲，對響應性要求高的場合。2.3 按流入公共端電流的流向分類2.3.1 漏型輸入電路 漏型輸入電路如圖4所示，此時，電流從PLC 公共端（COM端或M端）流進，而從輸入端流出，即PLC 公共端接外接DC電源的正極。圖4 漏型輸入電路此圖只是畫出了一路的情形，如果輸入有多路，所有輸入的二極管陽極相連，就構成了共陽極電路。如圖5所示。圖5 共陽極電路三菱A系列PLC的AX40/41/42/50/60及Q系列的QX40/41/42等輸入模塊均屬于漏型輸入模塊。2.3.2 源型輸入電路圖3所示的電路也是源型輸入電路的形式，此時，電流的流向正好和漏型的電路相反。源型輸入電路

5、的電流是從PLC的輸入端流進，而從公共端流出，即公共端接外接電源的負極。如果所有輸入回路的二極管的陰極相連，就構成了共陰極電路，如圖6所示：圖6 共陰極電路三菱A系列PLC的AX80/81/82及Q系列的QX80/81的輸入模塊均屬于此類輸入電路。2.3.2 混合型輸入電路因為此類型的PLC 公共端既可以流出電流，也可以流出電流（既PLC公共端既可以接外接電源的正極，也可以接負極），同時具有源輸入電路和漏輸入電路的特點，所以我們可以姑且把這種輸入電路稱為混合型輸入電路。其電路形式如圖7所示。圖7 混合型電路W1作為源輸入時，公共端接電源的負極；作為漏輸入時，公共端接電源的正極。這樣，可以根據(jù)現(xiàn)

6、場的需要來接線，給接線工作帶來極大的靈活。三菱A系列PLC的AX50-S1/60-S1/70/71/81-S1及Q系列的QX70/71/72。這里需要說明的是，三菱和SIEMENS關于“源輸入”和“漏輸入”電路的劃分正好相反，以上是按三菱的劃分方法來介紹的，這點在使用過程中要注意。SIEMENS S7-300/400系列PLC的直流輸入模塊大多為漏型輸入（公共端接外部電源的負極。注：按SIEMENS的劃分方法）。在S7-300系列PLC中，只有SM321（-IBH50-）輸入模塊為源輸入（公共端接正。注：按SIEMENS的劃分方法），S7-400系列PLC中則沒有源輸入模塊。小型PLC S7-

7、200的輸入模塊則全部為混合型輸入形式。在大的項目中不建議使用，因此種輸入形式雖然接線方便，但容易造成電源的混亂。3 外接開關量信號和PLC輸入電路的連接PLC外接的輸入信號，除了像按鈕一些干節(jié)點信號外，現(xiàn)在一些傳感器還提供NPN和PNP集電極開路輸出信號。干節(jié)點和PLC輸入模塊的連接比較簡單，這里主要不再綴述。而對于不同的PLC輸入電路，到底是使用NPN輸入還是PNP輸入有時感到無所適從。下面主要介紹一下這兩種輸入和PLC輸入電路的連接。3.1 NPN和PNP輸出電路的形式如圖8和圖9所示，分別是NPN和PNP輸出電路的一種形式。圖8 NPN集電極開路輸出 圖9 PNP集電極開路輸出從圖8和

8、圖9可以看出，NPN集電極開路輸出電路的輸出OUT端通過開關管和0V連接，當傳感器動作時，開關管飽和導通，OUT端和0V相通，輸出0V低電平信號；PNP集電極開路輸出電路的輸出OUT端通過開關管和+V連接，當傳感器動作時，開關管飽和導通，OUT端和+V相通，輸出+V高電平信號。3.2 NPN和PNP輸出電路和PLC輸入模塊的連接3.2.1 NPN集電極開路輸出由以上分析可知，NPN集電極開路輸出為0V，當輸出OUT端和PLC輸入相連時，電流從PLC的輸入端流出，從PLC的公共端流入，此即為PLC的漏型電路的形式，即：NPN集電極開路輸出只能接漏型或混合式輸入電路形式的PLC，連接圖如圖10所示

9、：圖10 NPN集電極開路輸出和PLC的連接3.2.2 PNP集電極開路輸出PNP集電極開路輸出為+V高電平，當輸出OUT端和PLC輸入相連時，電流從PLC的輸入端流入，從PLC的公共端流出，此即為PLC的源型電路的形式，即：PNP集電極開路輸出只能接源型或混合型輸入電路形式的PLC，連接圖如圖11所示：圖11 PNP集電極開路輸出和PLC的連接4 結束語正是由于PLC輸入模塊電路形式和外接傳感器輸出信號的多樣性，我們在PLC輸入模塊接線前要充分了解PLC輸入電路的類型和傳感器輸出信號的形式，只有這樣，才能確保PLC輸入模塊接線正確無誤，為后續(xù)的PLC編程和調試工作打下一個良好的基礎.PLC的

10、輸出電路PLC的輸出電路形式一般分為：繼電器輸出，晶體管輸出和晶閘管輸出三種。弄清這三種輸出形式的區(qū)別，對于PLC的硬件設計工作非常有必要。下面以三菱PLC為例，簡要介紹一下這三種輸出電路形式的區(qū)別和注意事項，其它公司的PLC輸出電路形式也大同小異。 1、繼電器輸出電路 這是PLC輸出電路常見的一種形式，其電路形式如下圖所示。該種輸出電路形式外接電源既可以是直流，也可以是交流。 圖1 繼電器輸出 PLC繼電器輸出電路形式允許負載一般是AC250V/50V以下，負載電流可達2A，容量可達80100VA（電壓電流），因此，PLC的輸出一般不宜直接驅動大電流負載（一般通過一個小負載來驅動大負載，如P

11、LC的輸出可以接一個電流比較小的中間繼電器，再由中間繼電器觸點驅動大負載，如接觸器線圈等）。 PLC繼電器輸出電路的形式繼電器觸點的使用壽命也有限制（一般數(shù)十萬次左右，根據(jù)負載而定，如連接感性負載時的壽命要小于阻性負載）。此外，繼電器輸出的響應時間也比較慢（10ms）左右，因此，在要求快速響應的場合不適合使用此種類型的電路輸出形式（可以根據(jù)場合使用下面介紹的兩種輸出形式）。 當連接感性負載時，為了延長繼電器觸點的使用壽命，對于外接直流電源時的情況，通常應在負載兩端加過電壓抑制二極管（如上圖中并在外接繼電器線圈上的二極管）；對于交流負載，應在負載兩端加RC抑制器。 2、晶體管輸出電路 晶體管輸出

12、電路形式相比于繼電器輸出響應快（一般在0.2ms以下），適用于要求快速響應的場合；由于晶體管是無機械觸點，因此比繼電器輸出電路形式的壽命長。 晶體管輸出型電路的外接電源只能是直接電源，這是其應用局限的一方面。另外，晶體管輸出驅動能力要小于繼電器輸出，允許負載電壓一般為DC5V30V，允許負載電流為0.2A0.5A。這兩點的使用晶體管輸出電路形式時要注意。 晶體管輸出電路的形式主要有兩種：NPN和PNP型集電極開路輸出。如下圖所示： 圖2 NPN集電極開路輸出 圖3 PNP集電極開路輸出 由以上兩圖可看出這兩種晶體管輸出電路形式的區(qū)別：NPN型集電極開路輸出形式的公共端COM只能接外接電源的負極

13、，而PNP型的COM端只能接外接電源的正極。 和繼電器輸出形式電路一樣，在驅動感性負載時也要在負載兩端反向并聯(lián)二極管（二極管的陰極接電源的正極）防止過電壓，保護PLC的輸出電路。 3、雙向晶閘管輸出電路 雙向晶閘管輸出電路只能驅動交流負載，響應速度也比繼電器輸出電路形式要快，壽命要長。其電路形式如下圖所示： 圖4 雙向晶閘管輸出 雙向晶閘管輸出的驅動能力要比繼電器輸出的要小，允許負載電壓一般為AC85242V；單點輸出電流為0.2A0.5A，當多點共用公共端時，每點的輸出電流應減?。ㄈ鐔吸c驅動能力為0.3A的雙向晶閘管輸出，在4點共用公共端時，最大允許輸出為0.8A/4點）。 注意：為了保護晶

14、閘管，通常在PLC內部電路晶閘管的兩端并接RC阻容吸收元件（一般為0.015uF/22左右）和壓敏電阻，因此在晶閘管關斷時，PLC的輸出仍然有12mA的開路漏電流，這就可能導致一些小型繼電器在PLC輸出OFF時無法關斷的情況。 PLC的晶體管輸出和繼電器輸出的區(qū)別 1.負載電壓、電流類型不同負載類型：晶體管只能帶直流負載，而繼電器帶交、直流負載均可。電流：晶體管電流0.2A-0.3A，繼電器2A。電壓：晶體管可接直流24V（一般最大在直流30V左右，繼電器可以接直流24V或交流220V。2.負載能力不同晶體管帶負載的能力小于繼電器帶負載的能力，用晶體管時，有時候要加其他東西來帶動大負載（如繼電器，固態(tài)繼電器等）。3.晶體管過載能力小于繼電器過載的能力一般來說，存在沖擊電流較大的情況時（例如燈泡、感性負載等），晶體管過載能力較小，需要降額更多。4.晶體管響應速度快于繼電器繼電器輸出型原理是CPU驅動繼電器線圈，令觸點吸合，使外部電源通過閉合的觸點驅動外部負載，其開路漏電流為零，響應時間慢（約10ms）。晶體管輸出型原理是CPU通過光耦合使晶體管通斷，以控制