第七章PLC外围接口yang.ppt

PLC的控制系统中有输入／输出设备,常见的输入电路有按钮、行程开关、转换开关、接近开关、霍尔开关、拨码开关、各种传感器等。正确地连接输入／输出电路,是保证PLC安全可靠工作的前提。三菱FX系列PLC基本单元的输入端子与按钮开关、限位开关等的接口如图8－1所示。按钮或开关的两头,一头接到PLC的输入端例如X0、X1、,另一头接在一起接到公共端上COM端。,第八章PLC外围接口电路技术,第一节PLC的输入接口技术,图8－1PLC与按钮开关接线图,一、PLC与开关等输入组件的连接,拨码开关在PLC控制系统中常常用到,如图8－2所示为一位拨码开关的示意图。拨码开关有两种,一种是BCD码拨码开关,即拨码数值从0～9,输出为8421BCD码。另一种是十六进制码,即从0～F,输出为二进制码。拨码开关可以方便的进行数据变更,直观明了。如控制系统中需要经常修改数据,可使用拨码开关组成一组拨码器与PLC相接,如图8－3所示是4位拨码开关PLC接口电路。,二、PLC与拨码开关的接口电路,,图8-2一位拨码开关示意图图8-3拨码器与PLC的连接示意图,图8－3中,4位拨码器的COM端连在一起与PLC的COM端相接。每位拨码开关的4条数据线按一定顺序接到PLC的4个输入点上。这种方法占用PLC的输入点较多,因此若不是十分必要的场合,一般不要采用这种方法。,三、PLC与旋转编码器的输入接口图8－4所示为FX2NPLC与E6A2–C系列旋转编码器的接口示意图。,图8-4旋转编码器与PLC的接口示意图,旋转编码器可以提供高速脉冲信号,在数控机床及工业控制中经常用到。不同型号的旋转编码器,其输出的频率也不同，相数也不一样。有的编码器输出A、B、Z三相脉冲，有的只有两相脉冲，也有的只有一相脉冲如A相,频率有100Hz、200Hz,1kHz、2kHz、频率相对低时,PLC可以响应,频率高时,PLC就不能响应。此时,编码器的输出信号要接到特殊功能模块上,如用FX2N–1HC高速计数模块。,四、PLC与传感器组件的接口电路传感器的种类很多,其输出方式也各不相同。接近开关、光电开关、磁性开关等为两线式传感器。霍尔开关为三线式传感器。它们与PLC的接口电路分别如图8－5a、b所示。,图8－5PLC与传感器组件的接口电路a两线式传感器；b三线式传感器,ab,第二节PLC的输出接口电路技术,一、输出接口电路PLC的输出方式有三种,一是继电器方式,二是晶体管方式,三是晶闸管方式。这三种PLC输出模块所接的外部负载也各不相同,继电器输出可以接交流负载或直流负载；晶体管输出仅能接直流负载；晶闸管输出仅能接交流负载。其接口电路分别见图8－6所示。,abc图8－6PLC的输出接口电路连接a继电器方式输出；b晶体管方式输出；c晶闸管方式输出,中间继电器,接触器,二、输出负载的抗干扰措施PLC与外接感性负载连接时,为了防止其误动作或瞬间干扰,对感性负载要加入抗干扰措施。若是直流接口电路,要在直流感性负载两端并联二极管,如图8－7a所示。并联的二极管可选1A的管子,其耐压值大于负载电源电压的5～10倍。接线时要注意二极管的极性。若是交流感性负载,要与负载并联阻容吸收电路,如图8－7b所示。阻容吸收电路的电阻可选51～200Ω,功率为2W以上,电容可取0.1～0.47μF,耐压值应大于电源的峰值电压。,,a,b图8-7输出负载的抗干扰措施a直流感性负载;b交流感性负载,一、PLC电源电路PLC控制系统的电源除交流电源外,还包括PLC的直流电源。一般情况下,交流电源可直接与电网相连,而输入设备开关的直流电源和输出负载的直流电源等,最好分别采用独立的直流供电电源,如图8－8所示。如果所需输入或输出电流不是很大，也可以使用PLC自带电源。,第三节PLC电源及输入输出口的性能参数,,图8－8PLC电源电路框图,二．输入输出口的电流定额PLC自带的输入口电源一般为直流24V。输入口每一点的电流定额一般为7mA，这个电流是输入口短接时产生的最大电流（端口本身存在阻抗）。当输入口上接有一定阻抗的负载时，其流过的电流就要减少，PLC输入口信号传递所需的最小电流一般为2mA左右，这样就规定了输入口接入的最大阻抗。为了保障最小有效电流，输入口所接器件的总阻抗要小于2kΩ。从另一方面说，输入口机内电源功率一般只有几瓦，当输入口所接的传感器所需功率较大时，需另配专用电源供电。PLC输出口所能通过的最大电流随机型不同而不同，一般为1A或2A。当负载电流定额大于端口电流最大值时，需增加中间继电器。如图8－9为增加中间继电器时的线路连接,图8－9输出口加接中间继电器,PLC输入口电压定额一般接有直流24V。有一些输入口是不接电源的（如三菱FX系列PLC）。输出口的电压定额常接工频低压交流电源和直流电源。当输出口端连接电感类设备时，为了防止电路关断时刻产生高电压对输入、输出口造成破坏，应在感性组件两端加接保护组件。对于直流电源，应并接续流二极管，对于交流电路应并接阻容电路。阻容电路中电阻可取51～120Ω，电容可以取0.1～0.47μF。电容的额定电压应大于电源的峰值电压，续流二极管可以选1A的管子，其额定电压应大于电源电压的3倍。图8－10为输出口接有保护器件的情况。,三、输入输出口及端口设备的安全保护,,b图8－10输入输出口的保护a直流输入输出点的保护b交流输入输出点的保护R－51～120Ω；C－0.1～0.47μF,a,在PLC控制工程中，输入输出口及机内的各类组件都是工程资源。如何充分利用有限的资源，做好的、大的、多的工作是很重要的。资源不会凭空产生，接口的扩展核心是以丰补欠，也就是说用系统中多余的资源弥补不足的资源。,第四节输入输出口的利用及扩展,可编程控制器的输入口需要和COM端构成回路。如果在COM端上加接分路开关，对输入信号进行分组选择，则可以使输入口得到扩展。如图8－11所示的可编过程控制器的每个输入口上都接有两个输入组件，并通过开关S进行转换。该电路可用于“手动／自动”开关控制选择。当开关S处于自动状态时，开关SB3、SB4被接入电路；开关S处于手动位置时，开关SB1、SB2被接入电路。这种扩展方式可用于工作中两种不频繁交换的场合。开关S可以是手操的开关。,一、利用COM端扩展输入口,图8－11中的二极管是用来切断寄生电路的。假设图中没有二极管，系统处于自动状态，SB1、SB2、SB3闭合，SB4断开，这时将有电流从X2端子流出，经SB2、SB1、SB3形成的寄生回路流回COM端，使输入继电器X2错误的变为“1”状态。各开关串联二极管后，切断了寄生回路，避免了错误输入的产生。,图8－11分组法扩展输入口,二、利用输出端扩展输入口,,,图8－12中输入口的接线像个矩阵，因而这种端口扩展方法被称为“矩阵法”。值得提及的是，这类方法处理的输入信号都是相对稳定的，如信号的变化比扫描的时间快，信号就有丢失的危险。,将以上的思想应用在输出口的扩展上，用几个输出口轮流接通，实现另外一些输出口上连接的多组输出设备分时接通，就可实现利用输出端扩展输出口的目的。这时的接线示意图见图8－14，这是一组输出口上接有多组显示器件作动态分时显示的接线图。,三、利用输出端扩展输出口,,图8-14输出端扩展输出口,当机器各种口的资源都不多时，可以利用机内的计数器、辅助继电器实现输入输出口的扩展。图8－15是只用一只按钮实现启动、停止两个功能的梯形图。,四、利用机内器件扩展输入输出口,,梯形图b波形图图8－15一只按钮实现启、停车,五、利用线路连接扩展输出口,利用输入输出口的连线也可以达到扩展输入输出口的目的。可以将两个同步动作的输出信号并联起来，或如图8－17所示将手动按钮直接并接在输出口上。,图8-17手动按钮接于输出口,一、输入端口连接实际应用中，输入口一般包括连接按钮、开关（含继电器的触点）及各类传感设备。这些器件功率消耗都很小，PLC内部一般设置有专用电源为输入口连接的这些设备供电。图8－18为输入端口连线示意图。图中有一只按钮接于X1及COM端，一只传感器接于X0及COM端，按钮及COM口间的电源是机内24V电源提供的，图中的传感器实际上也使用PLC提供的电源。当输入口接入的器件不是无源触点而是传感器时，要注意传感器的极性，选择正确的电流方向接入电路。在PLC中一般COM端为机内电源的负极。,第五节PLC输入输出口端口连接示例,图8－18输入端口连接示意图,另外，输入口侧设有标记为L及N的端子，这是接入工频电源的，一般为85～260V均可使用，这是PLC的原始工作电源。,多分支单点接地,输出口在接入电路时，均和执行器件相连接，主要是各种继电器、电磁阀、指示灯等。这类设备本身所需的推动电源功率较大，且电源种类各异。PLC一般不提供执行器件的工作电源，需由控制系统另外解决。为适应输出设备需多种电源的情况，PLC的输出端口一般是分组设置的。,二、输出端口连接,图8－19输出端口连接示意图,作业,8-1，8-3,,,,,一、电源及接线,输入口一般包括连接按钮、开关（含继电器的触点）及各类传感器设备。这些器件功率消耗都很小，PLC内部一般设置有专用电源为输入口连接这些设备供电图7-1为输入端示意图。输出口在接入电路时，均和执行器件相连接，主要是各种继电器、电磁阀、指示灯等。这些设备所需的推动功率较大，且电源种类各异。PLC一般不提供执行器的工作电源，需由控制系统另外解决，为了适应输出设备需多种电源的情况，PLC的输出端口一般是分组设置的,二、输入口输出口的电流定额,PLC自带的输入口电源一般为24V，输入口每一点的电流电额一般为7mA这个电流是输入口短路时产生的最大电流。输入口机内的电源功率一般只有几瓦，当输入口接的传感器所需功耗较大时需另配电源供电。PLC输出口所能通过的最大电流随机型不同而不同，一般为1A或2A。当负载电流定额大与输出端口电流最大值时，需增加中间继电器。,三、输入输出口及端口设备的安全保护,PLC输入口电压一般接有24V。有些输入口是不接电源的，输出口的电压定额常接工频低压交流电源和直流电源，当输出端口连接电感类设备时，为了防止电路关断时产生高压对输入、输出口产生破坏，应在感性元件两端加接保护元件。对直流电源，应并接续流二极管。对交流电源，应并接并接阻容电路。,四、输入输出口的利用及扩展,1、利用COM端扩展输入口2、利用输出端扩展输入口3、利用输出端扩展输出端口4、利用机内器件扩展输入输出口5、利用线路连接扩展输出口,第二节PLC的输入接口电路,输入口一般包括连接按钮、开关（含继电器的触点）转换开关、霍尔开关、拨码开关及各类传感器。正确连接是保证PLC安全的前提。一、PLC与按钮、开关等输入元件的连接二、PLC与拨码开关的连接三、PLC与旋转编码器的连接四、PLC与传感器元件的接口电路,第三节PLC的输出接口电路,一、输出接口电路PLC的输出方式有三种继电器、晶体管、晶闸管继电器输出可以接交流负载或直流负载晶体管只能直流负载晶闸管只能交流负载图见7-17,第三节PLC的输出接口电路,二、输出负载的抗干扰措施PLC与外界感性负载连接时，为了防止误动作或对感性负载加抗干扰措施直流接口并连二极管交流接口并连阻容吸收电路。三、PLC的电源交流电源直接与电网连接直流电源输入的直流电源和输出的负载的直流电源最好采用独立的直流供电电源。,