PLC的基本组成输入／输出模板

    输入( Input)和输出(Output)模板简称I/O模块，PLC通过此模块实现与外围设备的连接。它是PLC与工业生产设备或工业生产过程连接的接口，也是联系外部现场和CPU模块的重要桥梁。

    输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类：一类是由按钮开关、行程开关、数字拨码开关、接近开关、光电开关、压力继电器等提供的开关量输入信号；另一类是从电位器、热电、测速电机、各种变送器送来的连续变化的模拟量输入信号。输入模块还需将这些各式各样的电平信号转换成CPU能够接收和处理的数字信号。

    输出模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号，并把它转换成现场的执行部件能接收的信号。控制接触器、电磁阀、调节阀、调速装置控制的另一类负载是指示灯、数字显示器和报警装置等。

    数字量（包括开关量）输入／输出模块，主要涉及的问题是隔离问题。实现现场与PLC电气上的隔离，从而保持系统工作的可靠性。模拟量输入／输出模块，主要涉及的问题是模／数转换与数／模转换的问题。当然，电气隔离也是不可缺少的。

   1)开关量I/O模块的外部接线方式

    开关量I/O模块输入信号只有接通和断开两种状态。电压等级有直流5V，12 V，24 V，48 V，11O V和交流110V，220V等。

    各输入／输出点的通／断状态用发光二极管显示。外部接线一般接在模块面板的接线端子上。某些模块使用可拆装的插座式端子板，不需要断开端子板上的外部接线，即可迅速地更换模块。

    开关量输入／输出模块的点数一般是2的n次方，如4、8、16、32点。

    开关量输入／输出模块的外部接线方式有汇点式、分组式和分隔式，如图1 -2 -2所示。

    汇点式模块的所有输入／输出电路只有一个公共点，且共用一个电源。

    分组式模块的输入／输出点分为若干组，每一组的各输入／输出电路有一个公共点，共用一个电源。各组之间是隔开的，可分别使用不同的电源。

    分隔式模块的各输入／输出点之间相互隔离，每个输入／输出点可使用单独的电源。如将它们的COM端连接起来，这几个点就可以使用同一电源。

 

图1-2-2 输入/输出模板的外部接线方式

a汇点式 b分组式 c分隔式

  2)输入模块的电路结构

  输入电路中设有RC滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号。滤波电路输入电流为5~ 10 mA，滤波延迟时间的典型值为10 N20ms（信号上升沿）和20—50 ms（信号下降沿）。输入电路一般有三种类型，关键是电气隔离。

    直流输入模块的内部电路和外部接线图如图1-2 -3所示（为说明问题，以后各图只画出一路输入和输出，COM是公共点）。如图1-2 -3所示的输入触点直接接在公共点和输入端XO01之间，不需要外接输入回路的电源（PLC内部有自带24 V电源）。有的PLC还可以为接近开关、光电开关之类的传感器提供24 V直流电源，如图1-2 -3所示。

    当图1-2 -3中的外接触点接通时，传感器输出信号（接通），经电阻串联分压后形成稳定电压，使光电隔离器的发光二极管亮，光电三极管导通；外接触点断开时，光电隔离器中的发光二极管熄灭，光电三极管截止，信号经内部电路形成适合CPU需要的标准信息。

    交流／直流输入电路如图1-2-4所示，输入触点接通，输入信号被限流电阻降压后，再经滤波整流，交流电压或直流电压信号被转换为直流电流，经过发光二极管送给光电隔离器。另外，交流信号输入也可采用双向发光二极管来保证信号连续，如图1 -2 -4所示，显示用的两个发光二极管也是反向并联的。此电路可接收交流信号与直流信号。

 

图1-2-3 直流输入电路

 

图1-2-4 交流/直流输入电路

   3)输出模块输出方式

   PLC的输出方式按负载使用电源（即用户电源）来分，有直流输出、交流输出和交直流输出三种方式；按输出开关器件的种类来分，有晶体管、晶闸管和继电器三种输出方式。输出电流典型值为0.5—2 A，负载电源由外部现场提供。

    输出电流的额定值与负载性质有关，如某端子输出可驱动AC 220 V/2 A的电阻性负载，但只能驱动AC 220 V/80 W的电感性负载和100 W的白炽灯。额定输出电流还与温度有关。

    继电器输出方式电路如图1-2-5所示。它可带直流负载也可带交流负载，电源由用户提供。继电器同时起隔离和功率放大作用，每一路只提供一对常开触点。与触点并联的RC电路和压敏电阻用来消除触点断开时产生的电弧。

图1-2-5 继电器输出电路

    晶体管输出电路，如图1-2-6所示，只能带直流负载，直流电源由用户提供。输出信号经光电隔离器送给输出晶体管，晶体管的饱和导通和截止状态相当于触点的接通和断开。稳压管用来消除关断过电压和外部的浪涌电压，以保护晶体管。

    双向可控硅输出电路，如图1-2-7所示，只能带交流负载（属于交流输出方式），交流电源由用户提供。输出信号经光电隔离器控制双向可控硅。RC电路和压敏电阻用来消除可控硅的关断过电压和外部的浪涌电压。

图1-2-6 晶体管输出电路

图1-2-7晶闸管输出电路