I/O部件是CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。PLC的对外功能主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
1.开关量I/O接口
（1）输入接口电路
开关量输入接口电路用于采集从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等传来的开关量输入信号，并将这些信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。
图2-11所示就是采用光耦合器（一般采用反光二极管和光敏晶体管组成）的开关量输入接口电路。
一般单元式PLC中输入接口单元都使用PLC本身的直流电源供电，不再需要外接电源。
（2）输出接口电路
输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出电路驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。输出接口采用光耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。PLC的输出有继电器输出（R）、晶闸管输出（S）和晶体管输出（T）三种输出形式。
1）继电器输出型：有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路，但接通断开的频率低，如图2-12所示。
2）晶闸管输出型：无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载，如图2-13所示。
图2-11 输入接口电路
图2-12 继电器输出型
图2-13 晶闸管输出型
3）晶体管输出型：无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载，如图2-14和图2-15所示。
图2-14 晶体管输出型（NPN型，集电极开路）
图2-15 晶体管输出型（PNP型，集电极开路）
PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O模块，以及各种用途的I/O组件供用户选用，如I/O电平转换、电气隔离、串/并行转换、数据传送、A/D转换、D/A转换、误码校验以及其他功能模块等。
I/O模块可与CPU放在一起，也可远程放置。通常，I/O模块上还具有状态显示和I/O接线端子排。
2.模拟量I/O接口模块
PLC要在过程控制领域得以应用，模拟量的I/O接口模块是不可或缺的重要部件，其主要功能是进行数据转换。模拟量的I/O接口模块与PLC的基本单元的总线相连，由CPU调用和处理其数据。
（1）模拟量输入接口
某些输入量是连续变化的模拟量，如压力、流量、温度、转速等，而某些执行机构要求PLC输出模拟信号，如伺服电动机、调节阀、记录仪等，PLC的CPU只能处理数字量，这就产生了将模拟信号转换成数字信号及将数字信号转换成模拟信号的模拟量I/O模块。模拟量输入接口的作用是把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合PLC内部处理的由若干位二进制数字表示的信号，经PLC进行数字运算后，将数字量转换成模拟量输出，再去控制执行机构。模拟量输入接口接收标准模拟信号，无论是电压信号还是电流信号均可。这里标准信号是指符合国际标准的通用交互用电压、电流信号值，如4～20mA的直流电流信号，1～10V的直流电压信号等。工业现场中模拟量信号的变化范围一般是不标准的，在送入模拟量接口时一般都需经变送处理才能使用。
模拟量首先被传感器和变送器转换为标准的电流或电压，通过A/D转换器将模拟量变成数字量送入PLC，PLC根据数字量的大小便能判断模拟量的大小。如测速发电机随着电动机速度的变化其输出的电压发生变化，其输出的信号通过变送器后送入A/D转换器，变成数字量，PLC对此信号进行处理便可知速度的快慢。图2-16所示为A/D转换的过程。
图2-16 A/D转换过程图
图2-17所示为模拟量输入接口的内部电路框图。
图2-17 模拟量输入接口的内部电路框图
模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行A/D转换，再经光耦合器后为PLC提供一定位数的数字量信号，其特点为：
1）输入信号可以是电压（0～10V），也可以是电流（4～20mA）；
2）每路输入经过前置放大保证高输入阻抗和线性度；(www.xing528.com)
3）每路输入完全隔离，都有自己的公共端，都有LED显示；
4）每路输入均经过光隔离器进入输入锁存器；
5）各路输入需经多路选择开关选择后，分别进行A/D转换。
执行时，当程序扫描到读模拟量指令时，由程序指定的输入通道的模拟量信息被采集，经A/D转换后从锁存器经总线送到指定的数据寄存器。此接口电路完全受PLC主机控制。4路模拟量输入接口模块（A/D转换器）如图2-18所示。
（2）模拟量输出接口
模拟量输出接口的作用是将PLC运算处理后的若干位数字量信号转换为响应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。模拟量输出接口一般由光隔离器、D/A转换器和信号驱动等环节组成。
D/A转换器的作用是将PLC的数字输出量转换成模拟电压或电流，之后再去控制执行机构，图2-19所示为D/A转换过程。
图2-18 4路模拟量输入接口模块
图2-19 D/A转换过程图
图2-20所示为模拟量输出接口的内部原理框图。
图2-20 模拟量输出接口的内部原理框图
模拟量输出接口一般安装在专门的模拟量工作单元上，其特点如下：
1）输出信号可以是电压（0～10V或-10～+10V），也可以是电流（4～20mA）；
2）各路输出完全隔离，有自己独立的锁存器、光隔离器、D/A转换器、LED显示器和输出放大驱动电路。
执行时，PLC两次输出操作之间，端子上的模拟量保持不变（锁存器内容每周期刷新一次）。由于PLC的扫描速度为毫秒级，所以可以认为输出没有台阶，输出是平滑的。
2路模拟量输出接口模块如图2-21所示。
图2-21 2路模拟量输出接口模块
3.智能I/O接口
为了适应较复杂的控制工作的需要，PLC还有一些智能控制单元，如PID（比例、积分、微分）工作单元、高速计数器工作单元、温度控制单元等。这类单元大多是独立的工作单元，它们和普通I/O接口的区别在于其一般带有单独的CPU，有专门的处理能力。在具体的工作中，每个扫描周期智能单元和主机的CPU交换一次信息，共同完成控制任务。从近期的发展来看，不少新型的PLC本身也带有PID功能及高速计数器接口，但它们的功能一般比专用智能输入输出单元的功能稍弱。
PLC I/O接口等效电路如图2-22所示。
图2-22 PLC I/O接口等效电路图
PLC输出公共端与输出各组之间形成回路，从而驱动负载。输出电路的负载电源由外部提供，负载电流一般不超过2A。使用中，输出电流额定值与负载性质有关。
输出端子有两种接线方式：
1）输出各自独立（无公共点），其接线图示如图2-23所示。
2）每4～8个输出点构成一组，公用一个公共点，其接线图示如图2-24所示。
注意：输出公用一个公共点时，同组用同一电压类型和等级，不同组之间可以用不同类型和等级的电压。
图2-23 输出各自独立接线图示
图2-24 输出分组接线图示
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