数字量输出模块又称为开关量输出模块,它是将PLC内部信号转换成现场执行机构所能接收的各种开关信号。数字量输出模块按照使用电源(即用户电源)的不同,分为直流输出模块、交流输出模块和交直流输出模块三种。按照输出电路所使用的开关器件不同,又分为晶体管输出、晶闸管(即可控硅)输出和继电器输出,其中晶体管输出方式的模块只能带直流负载;晶闸管输出方式的模块只能带交流负载;继电器输出方式的模块既可带交流也可带直流的负载。
①直流输出模块(晶体管输出方式) PLC某I/O点直流输出模块电路,虚线框内表示PLC的内部结构。它由VLC光电隔离耦合器件、LED二极管显示、VT输出电路、V稳压管、FU熔断器等组成。当某端需输出时,CPU控制锁存器的对应位为1,通过内部电路控制VLC输出,晶体管VT导通输出,相应的负载接通,同时输出指示灯LED亮,表示该输出端有输出。当某端不需要输出时,锁存器相应位为0,VLC光电隔离耦合器没有输出,VT晶体管截止,使负载失电,此时LED指示灯熄灭,负载所需直流电源由用户提供。
②交流输出模块(晶闸管输出方式) PLC某I/O点交流输出模块电路,虚线框内表示PLC的内部结构。图中双向晶闸管(光控晶闸管)为输出开关器件,由它和发光二极管组成的固态继电器T有良好的光电隔离作用;电阻R2和C构成了高频滤波电路,减少高频信号的干扰;浪涌吸收器起限幅作用,将晶闸管上的电压限制在600V以下;负载所需交流电源由用户提供。当某端需输出时,CPU控制锁存器的对应位为1,通过内部电路控制T导通,相应的负载接通,同时输出指示灯LED亮,表示该输出端有输出。
③交直流输出模块(继电器输出方式) PLC某I/O点交直流输出模块电路,它的输出驱动是K继电器。K继电器既是输出开关,又是隔离器件;R2和C构成灭弧电路。当某端需输出时,CPU控制锁存器的对应位为1,通过内部电路控制K吸合,相应的负载接通,同时输出指示灯LED亮,表示该输出端有输出。负载所需交直流电源由用户提供。
通过上述分析可知,为防止干扰和保证PLC不受外界强电的侵袭,I/O单元都采用了电气隔离技术。晶体管只能用于直流输出模块,它具有动作频率高,响应速度快,驱动负载能力小的特点;晶闸管只能用于交流输出模块,它具有响应速度快,驱动负载能力不大的特点;继电器既能用于直流也能用于交流输出模块,它的驱动负载能力强,但动作频率和响应速度慢。
(3)模拟量输入模块
模拟量输入模块是将输入的模拟量如电流、电压、温度、压力等转换成PLC的CPU可接收的数字量。在PLC中将模拟量转换成数字量的模块又称为A/D模块。
(4)模拟量输出模块
模拟量输出模块是将输出的数字量转换成外部设备可接收的模拟量,这样的模块在PLC中又称为D/A模块。
PLC的电源单元通常是将220V的单相交流电源转换成CPU、存储器等电路工作所需的直流电,它是整个PLC系统的能源供给中心,电源的好坏直接影响PLC的稳定性和可靠性。对于小型整体式PLC,其内部有一个高质量的开关稳压电源,为CPU、存储器、I/O单元提供5V直流电源,还可为外部输入单元提供24V直流电源。
1.2.1.5 通信接口
为了实现微机与PLC、PLC与PLC间的对话,PLC配有多种通信接口,如打印机、上位计算机、编程器等接口。
1.2.1.6 I/O扩展接口
I/O扩展接口用于将扩展单元或特殊功能单元与基本单元相连,使PLC的配置更加灵活,以满足不同控制系统的要求。
1.2.2 PLC的工作原理
PLC虽然以微处理器为核心,具有微型计算机的许多特点,但它的工作方式却与微型计算机有很大不同。微型计算机一般采用等待命令或中断的工作方式,如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式,当有键按下或I/O动作,则转入相应的子程序或中断服务程序;无键按下,则继续扫描等待。而PLC采用循环扫描的工作方式,即“顺序扫描,不断循环”。
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