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PLC的I/O模块:设计与应用

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:正如本章第二节中所介绍的,PLC的输入/输出部分,可以分为数字量I/O和模拟量I/O两大类。回路的电流流向是从输入端口流入PLC,从公共端流出。目前,有很多PLC采用双向光耦合器,并且使用两个反向并联的发光二极管,这样一来,DC24V电源的极性可以任意接,电流的流向也可以是任意的。

PLC的I/O模块:设计与应用

正如本章第二节中所介绍的,PLC的输入/输出部分,可以分为数字量I/O(DI/DO)和模拟量I/O(AI/AO)两大类。

1.数字量I/O(DI/DO)

PLC一般总是将输入、输出分成若干组,每组共用一个输入、输出端口,下面分别介绍数字量输入、输出电路的具体形式。

(1)数字量输入单元

数字量输入电路有多种形式,能分别适用于直流和交流的数字输入量。而在直流数字量的输入电路中,根据具体的电路形式又有源型和漏型之别。图1-4是漏型数字量输入电路示意图

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图1-4 漏型数字量输入电路示意图

在图1-4中,若干个输入点组成一组,共用一个公共端COM。每一个点都构成一个回路,图中只画出了一路。回路的电流流向是从输入端口流入PLC,从公共端流出。图中的电阻R2和电容C构成RC滤波电路,光耦合器将现场信号与PLC内部电路隔离,并且将现场信号的电平(图中为DC24V)转换为PLC内部电路可以接受的电平。发光二极管(LED)用来指示当前数字量输入信号的高、低电平状态。

源型输入电路的形式与图1-4基本相似,不同之处在于光耦合器、发光二极管、DC24V电源均反向,电流流向是从公共端COM流入PLC,从信号端流出。

目前,有很多PLC采用双向光耦合器,并且使用两个反向并联的发光二极管,这样一来,DC24V电源的极性可以任意接,电流的流向也可以是任意的。

交流数字量输入电路也有多种形式,有些采用桥式整流电路将交流信号转换成直流,然后经过光耦合器隔离输入内部电路;而有些PLC则直接使用双向光耦合器和双向发光二极管,从而省去了桥式整流电路。图1-5是带整流桥的输入电路示意图。

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图1-5 带整流桥的输入电路示意图

(2)数字量输出单元

PLC的数字量输出有三种形式:继电器模式、晶体管模式、晶闸管模式,分别用于驱动不同形式的负载。图1-6给出了继电器输出模式的原理图,图中的KA为输出继电器,继电器输出模式可以带交流、直流两种负载。(www.xing528.com)

2.模拟量I/O(AI/AO)

PLC的模拟量I/O接口用于处理连续变化的电压或电流信号,在过程控制领域以及数据采集及监控系统中用途极广。

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图1-6 继电器输出电路示意图

(1)模拟量输入单元

传感器将被控对象中连续变化的物理量(例如温度、压力流量、速度等)转换成对应的连续电量(电压或电流)并送给PLC,PLC的模拟量输入单元将其转换成数字量后,CPU可对其进行运算处理。因此,模拟量输入单元的核心部件是A-D转换器,对于多路输入的模块,需要多路开关配合使用。图1-7为具有8个输入通道的模拟量输入单元原理框图。

模拟量输入信号可以是电压或电流,在选型时要考虑输入信号的范围以及系统要求的A-D转换精度。常见的输入范围有DC±10V、0~10V、±20mA、4~20mA等,转换精度有8位、10位、11位、12位、16位等,PLC生产厂家的相关技术手册都会提供这些参数。此外,选型时还需要考虑接线形式是否与传感器匹配。

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图1-78 通道模拟量输入单元原理框图

(2)模拟量输出单元

模拟量输出的过程与输入正相反,它将PLC运算处理过的二进制数字转换成相应的电量(例如4~20mA、0~10V等),输出至现场的执行机构,它的核心部件是D-A转换器。图1-8为模拟量输出单元的原理框图。

模拟量输出单元的主要技术指标同样包括输出信号形式(电压或电流)、输出信号范围(例如4~20mA、0~10V等),以及接线形式等,在选型时要充分考虑到这些因素与工业现场执行元件相互结合的问题。

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图1-8 模拟量输出单元原理框图

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