PLC的输入输出单元结构

    可编程序控制器的输入和输出信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。输入输出单元从广义上包含两部分：一部分是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。    输入单元接受来自用户设备的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及来自其他一些传感器的信号，通过接口电路将这些信号转换成中央处理器能够识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器。运行时CPU从输入映像寄存器读取输入信息并进行处理，将处理结果放到输出映像寄存器。输入输出映像寄存器由输入输出点相对应的触发器组成，输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、显示灯等被控设备的执行元件。    (1)输入接口电路。    为防止各种干扰信号和高电压信号进入PLC，影响其可靠性或造成设备损坏，输入接口电路一般通过光电耦合电路进行隔离，光电耦合电路的关键器件是光耦合器。    PLC的输入类型可以是直流、交流或交直流。输入电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。图2.2和图2.3分别为一种型号PLC的直流和交流输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。
    图2.2    直流输入电路图    图2.2描述了一个输入点的接口电路。输入电路的一次电路与二次电路用光耦合器相连，当行程开关闭合时，输入电路和一次电路接通，上面的发光管用于对外显示，同时光耦合器中的发光管使三极管导通，信号进入内部电路，此输入点对应的位由0变为1，即输入映像寄存器的对应位由0变为1。
    图2.3    交流输入电路图    (2)输出接口电路。    输出电路有继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型3种。    继电器输出型的工作原理如图2.4(a)所示，当内部电路的状态为1时，使继电器线圈通电，产生电磁吸力，触点闭合，负载得电，同时点亮LED，表示该路输出点有输出；当内部电路的状态为0时，继电器线圈断电，触点断开，负载断电，同时LED熄灭，表示该路输出点无输出。继电器输出型属于有触点输出方式，响应速度慢、动作频率低，适用于低频大功率直流或交流负载。    晶体管输出型的工作原理如图2.4(b)所示，当内部电路的状态为1时，光电耦合器导通，使晶体管饱和导通，负载得电，同时点亮LED，表示该路输出点有输出；当内部电路的状态为0时，光电耦合器断开，大功率晶体管截止，负载失电，LED熄灭，表示该路输出点无输出。晶体管输出型属于无触点输出方式，响应速度快、动作频率高，只适用于高频小功率直流负载。
    图2.4    PLC输出接口电路    晶闸管输出型的工作原理如图2.4(c)所示，当内部电路的状态为1时，发光二极管导通发光，相当于双向晶闸管施加了触发信号，无论外接电源极性如何，双向晶闸管均导通，负载得电，同时输出指示灯LED点亮，表示该输出点接通；当对应内部电路的状态为0时，双向晶闸管断开，负载失电，LED熄灭，表示该路输出点无输出。晶闸管输出型属于无触点输出方式，响应速度快、动作频率高，适用于高速大功率交流负载。    每种输出电路都采用电气隔离技术，电源由外部提供，输出电流一般为0.5～2A，输出电流的额定值与负载的性质有关。    为使PLC避免受瞬间大电流的作用而损坏，必须采用保护措施：一是输入和输出公共端接熔断器；二是采用保护电路，对交流感性负载一般用阻容吸收回路，对直流感性负载则采用续流二极管。    由于输入和输出端是靠光信号耦合的，在电气上是完全隔离的，输出端的信号不会反馈到输入端，也不会产生地线干扰或其他串扰，因此可编程序控制器具有很高的可靠性和极强的抗干扰能力。