PLC輸入輸出回路的接線原理

楊莉

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院無錫機電分院江蘇無錫214028）

PLC輸入輸出回路的接線原理

楊莉

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院無錫機電分院江蘇無錫214028）

PLC控制系統(tǒng)運行中，外部故障遠高于PLC本身，所以在設計系統(tǒng)時，輸入輸出接口電路內部接線采用封閉式結構，接口單元采用開放式結構，接線方便。在教學用的PLC設備中，學生不能直觀看到整個接線回路，經常無法理解輸入輸出接口的接線原理。本文就PLC外部接線時，輸入輸出回路的接線原理，進行了分析和總結。

PLC；輸入電路；輸出電路

引言

可編程控制器（PLC）是專門為工業(yè)控制應用而設計的一種通用控制器。PLC及其網絡具有優(yōu)良的性能和高可靠性，已成為工廠中首選的工業(yè)控制裝置，成為工業(yè)自動化的三大支柱之首。PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置等組成，其輸入模塊和輸出模塊又簡稱為I/O模塊，他們是聯(lián)系外部現(xiàn)場設備和CPU模塊的橋梁。

I/O模塊上的輸入/輸出接口，是PLC與現(xiàn)場I/O設備或其它外部設備之間的連接部件。PLC通過輸入接口把外部設備（如開關、按鈕、傳感器）的狀態(tài)或信息讀入CPU，通過用戶程序的運算與操作，把結果通過輸出接口傳遞給執(zhí)行機構（如電磁閥、繼電器、接觸器等）。因為PLC控制系統(tǒng)運行中，外部故障遠高于PLC本身，所以在設計系統(tǒng)時，接口單元經常采用開放式結構，方便接線。

在輸入/輸出接口電路中，一般均配有電子變換、光耦合器和阻容濾波等電路，以實現(xiàn)外部現(xiàn)場的各種信號與系統(tǒng)內部統(tǒng)一信號的匹配和信號的正確傳遞。這些元器件在設計時經常采用封閉式結構。在職業(yè)類學校，學生的實訓課程中，接線操作就是I/O模塊的接口單元上進行。因模塊內部采用封閉式結構，學生在接線過程中，不能直觀看到整個接線回路，對輸入輸出接線原理無法理解。現(xiàn)在就I/O模塊輸入輸出接口的接線原理進行分析。

1 輸入接口電路

輸入電路是PLC接收信號的端口，在輸入接口電路中，每一個輸入端子可接收一個來自用戶設備的離散信號，即外部輸入器件可以是無源觸點，如按鈕、開關、行程開關等，也可以是有源器件，如各類傳感器、接近開關、光電開關等。直流輸入型PLC接口電路如圖1所示。在模塊內部，發(fā)光二極管1（LED）用來顯示某一路輸入端子是否有信號輸入。發(fā)光二極管2發(fā)出的光被三極管接收到，并把信號傳輸到內部電路中。這樣，就把外部的開關量信號轉化為PLC內部能接受的數字信號。

圖1 直流輸入接口電路

在模塊外部，輸入器件與COM口的接線方式是根據設備所用的三線制傳感器類型決定的。三線制傳感器分為PNP型和NPN型，一般有三條引出線，即電源線VCC，0V線，out信號輸出線。

PNP型是指當有信號觸發(fā)時，信號輸出線out和電源線VCC連接，相當于輸出高電平的電源線。NPN型是指當有信號觸發(fā)時，信號輸出線out和0V線連接，相當于輸出低電平，0V。我們一般常用的是PNP型，即高電平有效狀態(tài)，NPN很少使用。因此學校PLC設備中，輸入接口單元的COM口接高電平，即圖1中直流電源的正極接在COM口上，負極接在外部輸入器件的一端。

2 輸出接口電路

輸出接口電路采用光電耦合電路，將CPU處理完的信號轉換為現(xiàn)場需要的強電信號輸出，用以驅動執(zhí)行元件（如接觸器、電磁閥等外部設備）。為適應不同負載需要，各類PLC的輸出都有三種類型的接口電路，即繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。

上述三種類型的輸出接口電路中，繼電器輸出型最常用，它適用于交、直流負載，其特點是帶負載能力強，但動作頻率與相應速度慢。晶體管輸出型適用于直流負載，其特點是動作頻率高，相應速度塊，但帶負載能力小。晶閘管輸出型適用于交流負載，相應速度快，帶負載能力不強。在學校的實訓設備中，常用繼電器輸出型接口電路。

圖2 繼電器輸出型PLC輸出接口電路

繼電器輸出型接口電路中，當CPU根據用戶程序的運算把輸出信號送入PLC的輸出映像區(qū)后，通過內部總線把輸出信號送到鎖存器中。當輸出鎖存器的對應位為“1”時，其對應的發(fā)光二極管（LED）導通發(fā)光，繼電器的線圈帶電，其觸點則把負載和電源連通起來，使得負載獲得電流；當輸出鎖存器的對應位為“0”時，其對應的發(fā)光二極管（LED）不導通，線圈不帶電，其觸點則把負載L和電源隔斷，使得負載不會獲得電流。

在輸出接口電路中，外部負載直接與PLC輸出端子相連，負載電源可以是直流負載電源，也可以是交流負載電源，由用戶根據負載要求自行配備。在圖2中，負載直流電源與COM口的兩種連接方式都是可以的，是在制作設備時，統(tǒng)一規(guī)劃好的。

3 總結

在理解PLC輸入輸出接口接線原理后，在PLC實際應用中，接線時還應考慮到電路的安全性和可靠性，一定要對PLC控制系統(tǒng)進行具體分析，選擇最佳接線方式，才能真正實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的安全可靠性。

[1]姜久超.PLC輸入輸出接口的正確使用.

[2]胡海清，劉雪雪，主編.PLC與自動生產線技術.

TM571

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1004-7344（2016）30-0263-01

2016-10-10