可编程控制器的硬件组成输入／输出接口

    可编程控制器的输入和输出信号可以是开关量或模拟量。输入／输出接口是PLC内部弱电(Low power)信号和工业现场强电(High power)信号联系的桥梁。输入／输出接口主要有两个作用，一是利用内部的电隔离电路将工业现场和PLC内部进行隔离，起保护作用；二是调理信号，可以把不同的信号（如强电、弱电信号）调理成CPU可以处理的信号(5V、3.3V或2.7V等)，如图1-6所示。

 

图1-6  输入／输出接口

    输入／输出接口模块是PLC系统中最大的部分，输入／输出接口模块通常需要电源，输入电路的电源可以由外部提供，对于模块化的PLC还需要背板（安装机架）。

   (1)输入接口电路

    输入接口电路由接线端子、输入调理和电平转换电路、模块状态显示、电隔离电路和多路选择开关模块组成，如图1-7所示。现场的信号必须连接在输入端子才可能将信号输入到CPU中，它提供了外部信号输入的物理接口；调理和电平转换电路十分重要，可以将工业现场的信号（如强电220V AC信号）转化成电信号（CPU可以识别的弱电信号）；电隔离电路主要利用电隔离器件将工业现场的机械或者电输入信号和PLC的CPU的信号隔开，它能确保过高的电干扰信号和浪涌不串入PLC的微处理器，起保护作用，有三种隔离方式，用得最多的是光电隔离，其次是变压器隔离和干簧继电器隔离；当外部有信号输入时，输入模块上有指示灯显示，这个电路比较简单，当线路中有故障时，它帮助用户查找故障，由于氖灯或LED灯的寿命比较长，所以这个灯通常是氖灯或LED灯；多路选择开关接受调理完成的输入信号，并存储在多路开关模块中，当输入循环扫描时，多路开关模块中信号输送到I/O状态寄存器中。

 

图1 7输入接口的结构

    输入信号可以是离散信号和模拟信号。当输入端是离散信号输入时，输入端的设备类型可以是限位开关、按钮、压力继电器、继电器触点、接近开关、选择开关、光电开关等，如图1-8所示。当输入端为模拟量输入时，输入设备的类型可以是压力传感器、温度传感器、流量传感器、电压传感器、电流传感器、力传感器等。

 

图1-8输入／输出端的设备类型

   (2)输出接口电路

    输出接口电路由多路选择开关模块、信号锁存器、电隔离电路、模块状态显示、输出电平转换电路和接线端子组成，如图1-9所示。在输出扫描期间，多路选择开关模块接收来自映像表中的输出信号，并对这个信号的状态和目标地址进行译码，最后将信息送给锁存器；信号锁存器是将多路选择开关模块的信号保存起来，直到下一次更新；输出接口的电隔离电路作用和输入模块的一样，但是由于输出模块输出的信号比输入信号要强得多，因此要求隔离电磁干扰和浪涌的能力更高；输出电平转换电路将隔离电路送来的信号放大成足够驱动，现场设备的信号，放大器件可以是双向晶闸管、三极管和干簧继电器等；输出的接线端子用于将输出模块与现场设备相连接。

 

图1-9输出接口的结构

    可编程控制器有三种输出接口形式：继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。继电器输出形式的PLC的负载电源可以是直流电源或交流电源，但其输出频率较小。晶体管输出的PLC负载电源是直流电源，其输出频率较大。晶闸管输出形式的PLC的负载电源是交流电源。选型时要特别注意PLC的输出形式。

    输出信号可以是离散信号和模拟信号。当输出端是离散信号输出时，输出端的设备类型可以是电磁阀的线圈、电动机启动器、控制柜的指示器、接触器线圈、LED、指示灯、继电器线圈、报警器和蜂鸣器等，如图1-8所示。当输出端为模拟量输出时，输出设备的类型可以是流量阀、AC驱动器（如交流伺服驱动器）、DC驱动器、模拟量仪表、温度控制器和流量控制器等。