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    输入输出接口电路
    发布者:未知  发布时间:2013-1-5 16:23:50

    1.3.2 输入输出接口电路

    输入输出接口电路实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。输入输出接口电路要有良好的电隔离和滤波作用。

    1. 输入接口电路

    由于生产过程中使用的各种开关、按钮、传感器等输入器件直接接到PLC输入接口电路上,为防止由于触点抖动或干扰脉冲引起错误的输入信号,输入接口电路必须有很强的抗干扰能力。

    如图1-2所示,输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有:

    (1)利用光电耦合器提高抗干扰能力。 光电耦合器工作原理是:发光二极管有驱动电流流过时,导通发光,光敏三极管接收到光线,由截止变为导通,将输入信号送入PLC内部。光电耦合器中的发光二极管是电流驱动元件,要有足够的能量才能驱动。而干扰信号虽然有的电压值很高,但能量较小,不能使发光二极管导通发光,所以不能进入PLC 内,实现了电隔离。

    (2)利用滤波电路提高抗干扰能力。 最常用的滤波电路是电阻电容滤波,如图1-2中的R1、C 。

    图1-2中,S为输入开关,当S闭合时, LED点亮,显示输入开关S处于接通状态。光电耦合器导通,将高电平经滤波器送到PLC内部电路中。当CPU在循环的输入阶段锁入该信号时,将该输入点对应的映像寄存器状态置1;当S断开时,则对应的映像寄存器状态置0。

    图1-2  可编程控制器输入电路

     根据常用输入电路电压类型及电路形式不同,可以分为干接点式、直流输入式和交流输入式。输入电路的电源可由外部提供,有的也可由PLC内部提供。

    2. 输出接口电路

    根据驱动负载元件不同可将输出接口电路分为三种:

    (1)小型继电器输出形式,如图1-3所示。这种输出形式既可驱动交流负载,又可驱动直流负载。它的优点是适用电压范围比较宽,导通压降小,承受瞬时过电压和过电流的能力强。缺点是动作速度较慢,动作次数(寿命)有一定的限制。建议在输出量变化不频繁时优先选用。

    图1-3所示电路工作原理是:当内部电路的状态为1时,使继电器K的线圈通电,产生电磁吸力,触点闭合,则负载得电,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,使继电器K的线圈无电流,触点断开,则负载断电,同时LED熄灭,表示该路输出点无输出。

    图1-3  小型继电器输出形式电路

    (2)大功率晶体管或场效应管输出形式,如图1-4所示。这种输出形式只可驱动直流负载。它的优点是可靠性强,执行速度快,寿命长。缺点是过载能力差。适合在直流供电、输出量变化快的场合选用。

    图1-4所示电路工作原理是:当内部电路的状态为1时,光电耦合器T1导通,使大功率晶体管VT饱和导通,则负载得电,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T1断开,大功率晶体管VT截止,则负载失电,LED熄灭,表示该路输出点无输出。当负载为电感性负载,VT关断时会产生较高的反电势,VD的作用是为其提供放电回路,避免VT承受过电压。


    图1-4  大功率晶体管输出形式电路

    (3)双向晶闸管输出形式,如图1-5所示。这种输出形式适合驱动交流负载。由于双向可控硅和大功率晶体管同属于半导体材料元件,所以优缺点与大功率晶体管或场效应管输出形式的相似,适合在交流供电、输出量变化快的场合选用。

    图1-5所示电路工作原理是: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T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T的内部继电器的状态为0时,双向晶闸管施加了触发信号,双向晶闸管关断,此时LED不亮,负载失电。


    图1-5  双向可控硅输出形式电路

    3. I/O电路的常见问题

    (1)用三极管等有源元件作为无触点开关的输出设备,与PLC输入单元的连接时,由于三极管自身有漏电流存在,或者电路不能保证三极管可靠截止而处于放大状态,使得即使在截止时,仍会有一个小的漏电流流过,当该电流值大于1.3mA时,就可能引起PLC输入电路发生误动作。可在PLC输入端并联一个旁路电阻来分流,使流入PLC的电流小于1.3mA。

    (2)应在输出回路串联保险丝,避免负载电流过大,会损坏输出元件或电路板。

    (3)由于晶体管、双向晶闸管型输出端子漏电流和残余电压的存在,当驱动不同类型的负载时,需要考虑电平匹配和误动等问题。

    (4)感性负载断电时产生很高的反电势,对输出单元电路产生冲击,对于大电感或频繁关断的感性负载应使用外部抑制电路,一般采用阻容吸收电路或二极管吸收电路。

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