PLC输入点输出的形式及其接法详解.docx

PLC输入点输出的形式及其接法详解.docx

《PLC输入点输出的形式及其接法详解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC输入点输出的形式及其接法详解.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

PLC输入点输出的形式及其接法详解

PLC输入输出点的形式及其接法详解

PLC的输入电路

1.概述:

PLC控制系统的设计中，虽然接线工作占的比重较小，大部分工作还是PLC的编程设计工作，但它是编程设计的基础，只要

接线正确后，才能顺利地进行编程设计工作。

而保证接线工作的正确性，就必须对PLC内部的输入输岀电路有一个比较清楚的了解。

我们知道，PLC数字输入模块为了防止外界线路产生的干扰（如尖峰电压，干扰噪声等）引起PLC的非正常工作甚至是元器

件的损坏，一般在PLC的输入侧都采用光耦，来切断PLC内部线路和外部线路电气上的联系，保证PLC的正常工作。

并且在

输入线路中都设有RC滤波电路，以防止由于输入点抖动或外部干扰脉冲引起的错误信号。

2输入电路的形式

2.1分类

PLC的输入电路，按外接电源的类型分，可以分为直流输入电路和交流输入电路；按PLC输入模块公共端（COM端）电流的

流向分，可分为源输入电路和漏输入电路；按光耦发光二极管公共端的连接方式可分为共阳极和共阴极输入电路。

如下图1所

示：

图1PLC输入电路的分类

r源输入-共阳极

J混合型输入-共阴/阳极

2.2按外接电源的类型分类

221直流输入电路

图2为直流输入电路的一种形式（只画出一路输入电路）。

当图1中外部线路的开关闭合时，PLC内部光耦的发光二极管点亮，光敏三极管饱和导通，该导通信号再传送给处理器，从而CPU认为该路有信号输入；外界开关断开时，光耦中的发

光二极管熄灭，光敏三极管截止，CPU认为该路没有信号。

2.2.2交流输入电路

交流输入电路如图3所示，可以看岀，与直流输入电路的区别主要就是增加了一个整流的环节。

交流输入的输入电压一般

为AC120V或230V。

交流电经过电阻R的限流和电容C的隔离（去除电源中的直流成分），再经过桥式整流为直流电，其后工作原理和直流输入电路一样，不再缀述。

图3交流输入电路

从以上可以看岀，由于交流输入电路中增加了限流、隔离和整流三个环节，因此，输入信号的延迟时间要比直流输入电路的要长，这是其不足之处。

但由于其输入端是高电压，因此输入信号的可靠性要比直流输入电路要高。

一般，交流输入方式用于有油雾、粉尘等恶劣环境中，对响应性要求不高的场合，而直流输入方式用于环境较好，电磁干扰不严惩，对响应性要求高的场合。

2.3按流入公共端电流的流向分类

2.3.1漏型输入电路

M端）流进，而从输入端流出，即PLC公共端接外接

漏型输入电路如图4所示，此时，电流从PLC公共端（COM端或

DC电源的正极。

图4漏型输入电路

此图只是画出了一路的情形，如果输入有多路，所有输入的二极管阳极相连，就构成了共阳极电路。

如图5所示。

b卜部接线！

PLX内部接线丨

I1I

图5共阳极电路三菱A系列PLC的AX40/41/42/50/60及Q系列的QX40/41/42等输入模块均属于漏型输入模块。

2.3.2源型输入电路

图3所示的电路也是源型输入电路的形式，此时，电流的流向正好和漏型的电路相反。

源型输入电路的电流是从PLC的输入端流进，而从公共端流出，即公共端接外接电源的负极。

如果所有输入回路的二极管的阴极相连，就构成了共阴极电路，如图6

所示：

图6共阴极电路三菱A系列PLC的AX80/81/82及Q系列的QX80/81的输入模块均属于此类输入电路。

2.3.2混合型输入电路

因为此类型的PLC公共端既可以流出电流，也可以流出电流（既PLC公共端既可以接外接电源的正极，也可以接负极），同时具有源输入电路和漏输入电路的特点，所以我们可以姑且把这种输入电路称为混合型输入电路。

其电路形式如图7所示

图7混合型电路W1

作为源输入时，公共端接电源的负极；作为漏输入时，公共端接电源的正极。

这样，可以根据现场的需要来接线，给接线工作带来极大的灵活。

三菱A系列PLC的AX50-S1/60-S1/70/71/81-S1及Q系列的QX70/71/72。

这里需要说明的是，三菱和SIEMENS关于源输

入”和漏输入”电路的划分正好相反，以上是按三菱的划分方法来介绍的，这点在使用过程中要注意。

SIEMENSS7-300/400系

列PLC的直流输入模块大多为漏型输入（公共端接外部电源的负极。

注：

按SIEMENS的划分方法）。

在S7-300系列PLC

中，只有SM321（-IBH50-）输入模块为源输入（公共端接正。

注：

按SIEMENS的划分方法），S7-400系列PLC中则没有

源输入模块。

小型PLCS7-200的输入模块则全部为混合型输入形式。

在大的项目中不建议使用，因此种输入形式虽然接线方便，但容易造成电源的混乱。

3外接开关量信号和PLC输入电路的连接

PLC外接的输入信号，除了像按钮一些干节点信号外，现在一些传感器还提供NPN和PNP集电极开路输出信号。

干节点和

PLC输入模块的连接比较简单，这里主要不再缀述。

而对于不同的PLC输入电路，到底是使用NPN输入还是PNP输入有时

感到无所适从。

下面主要介绍一下这两种输入和PLC输入电路的连接。

3.1NPN和PNP输出电路的形式

如图8和图9所示，分别是NPN和PNP输出电路的一种形式。

:

o|■

f画工寥甬诃词

图8NPN集电极开路输出图9PNP集电极开路输出

从图8和图9可以看出，NPN集电极开路输出电路的输出OUT端通过开关管和0V连接，当传感器动作时，开关管饱和导通，OUT端和0V相通，输出0V低电平信号；PNP集电极开路输出电路的输出OUT端通过开关管和+V连接，当传感器动作时,开关管饱和导通，OUT端和+V相通，输出+V高电平信号。

3.2NPN和PNP输出电路和PLC输入模块的连接

321NPN集电极开路输出

由以上分析可知，NPN集电极开路输出为0V，当输出OUT端和PLC输入相连时，电流从PLC的输入端流出，从PLC的公共端流入，此即为PLC的漏型电路的形式，即：

NPN集电极开路输出只能接漏型或混合式输入电路形式的PLC，连接图如图

10所示：

传感器

图10NPN集电极开路输出和PLC的连接

3.2.2PNP集电极开路输出

3.2.3

PNP集电极开路输出为+V高电平，当输出OUT端和PLC输入相连时，电流从PLC的输入端流入，从PLC的公共端流出,

4结束语

正是由于PLC输入模块电路形式和外接传感器输岀信号的多样性，我们在PLC输入模块接线前要充分了解PLC输入电路的类

型和传感器输岀信号的形式，只有这样，才能确保PLC输入模块接线正确无误，为后续的PLC编程和调试工作打下一个良好

的基础.

PLC的输岀电路

PLC的输出电路形式一般分为：

继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出三种。

弄清这三种输出形式的区别，对于PLC的硬件

设计工作非常有必要。

下面以三菱PLC为例，简要介绍一下这三种输岀电路形式的区别和注意事项，其它公司的PLC输岀电

路形式也大同小异。

1、继电器输岀电路

这是PLC输岀电路常见的一种形式，其电路形式如下图所示。

该种输岀电路形式外接电源既可以是直流，也可以是交流。

PLC继电器输出电路形式允许负载一般是AC250V/50V以下，负载电流可达2A，容量可达80〜100VA（电压X电流），因此，

PLC的输岀一般不宜直接驱动大电流负载（一般通过一个小负载来驱动大负载，如PLC的输岀可以接一个电流比较小的中间

继电器，再由中间继电器触点驱动大负载，如接触器线圈等）。

PLC继电器输出电路的形式继电器触点的使用寿命也有限制（一般数十万次左右，根据负载而定，如连接感性负载时的寿命要

小于阻性负载）。

此外，继电器输出的响应时间也比较慢（10ms）左右，因此，在要求快速响应的场合不适合使用此种类型的电路输岀形式（可以根据场合使用下面介绍的两种输岀形式）。

当连接感性负载时，为了延长继电器触点的使用寿命，对于外接直流电源时的情况，通常应在负载两端加过电压抑制二极管（如

上图中并在外接继电器线圈上的二极管）；对于交流负载，应在负载两端加RC抑制器。

2、晶体管输岀电路

晶体管输岀电路形式相比于继电器输岀响应快（一般在0.2ms以下），适用于要求快速响应的场合；由于晶体管是无机械触点,因此比继电器输出电路形式的寿命长。

晶体管输岀型电路的外接电源只能是直接电源，这是其应用局限的一方面。

另外，晶体管输岀驱动能力要小于继电器输岀，允许负载电压一般为DC5V~30V，允许负载电流为0.2A~0.5A。

这两点的使用晶体管输出电路形式时要注意

晶体管输出电路的形式主要有两种：

NPN和PNP型集电极开路输出。

如下图所示:

图2NPN集电极开路输出

由以上两图可看出这两种晶体管输出电路形式的区别：

NPN型集电极开路输出形式的公共端COM只能接外接电源的负极，而

PNP型的COM端只能接外接电源的正极。

和继电器输出形式电路一样，在驱动感性负载时也要在负载两端反向并联二极管（二极管的阴极接电源的正极）防止过电压，保护PLC的输岀电路。

3、双向晶闸管输岀电路

双向晶闸管输岀电路只能驱动交流负载，响应速度也比继电器输岀电路形式要快，寿命要长。

其电路形式如下图所示：

双向晶闸管输出的驱动能力要比继电器输出的要小，允许负载电压一般为AC85〜242V;单点输出电流为0.2A〜0.5A，当多点

共用公共端时，每点的输岀电流应减小（如单点驱动能力为0.3A的双向晶闸管输岀，在4点共用公共端时，最大允许输岀为

0.8A/4点）。

注意：

为了保护晶闸管，通常在PLC内部电路晶闸管的两端并接RC阻容吸收元件（一般为0.015UF/22Q左右）和压敏电阻，因此在晶闸管关断时，PLC的输出仍然有1〜2mA的开路漏电流，这就可能导致一些小型继电器在PLC输出OFF时无法关断

的情况。

0.2ms

（一般线圈

PLC的晶体管输岀和继电器输岀的区别

1.负载电压、电流类型不同

负载类型：

晶体管只能带直流负载，而继电器带交、直流负载均可。

电流：

晶体管电流0.2A-0.3A，继电器2A。

电压：

晶体管可接直流24V（一般最大在直流30V左右，继电器可以接直流24V或交流220V。

2.负载能力不同晶体管带负载的能力小于继电器带负载的能力，用晶体管时，有时候要加其他东西来带动大负载（如继电器，固态继电器等）。

3.晶体管过载能力小于继电器过载的能力

一般来说，存在冲击电流较大的情况时（例如灯泡、感性负载等），晶体管过载能力较小，需要降额更多。

4.晶体管响应速度快于继电器

继电器输岀型原理是CPU驱动继电器线圈，令触点吸合，使外部电源通过闭合的触点驱动外部负载，其开路漏电流为零，I应时间慢（约10ms）。

晶体管输岀型原理是CPU通过光耦合使晶体管通断，以控制外部直流负载，响应时间快（约甚至更小）。

晶体管输岀一般用于高速输岀，如伺服/步进等，用于动作频率高的输岀。

5.额定工作情况下，继电器有动作次数寿命，晶体管只有老化没有使用次数限制

继电器是机械元件所以有动作寿命，晶体管是电子元件，只有老化，没有使用次数限制。

继电器的每分钟开关次数也是有限制的，而晶体管则没有。

晶体管也有大电流，如5A以上.是晶体管输岀的当有后接继电器时，要特别注意继电器线圈极性上都接有保护二极管或指示灯），否则会烧坏晶体管.