PLC外围接口.pptx

第八章第八章PLC外围接口电路技术外围接口电路技术 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。图图81 PLC与按钮开关接线图与按钮开关接线图一、一、PLC与开关等输入组件的连接与开关等输入组件的连接三菱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81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)。拨码开关在PLC控制系统中常常用到拨码开关有两两种种,一种是BCD码拨码开关,即拨码数值从09,输出为8421 BCD码。另一种是十六进制码,即从0F,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。二、二、PLC与拨码开关的接口电路与拨码开关的接口电路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82，一位的拔码开关示意图；如图83，4位拨码开关PLC接口电路。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。图图8-2 一位拨码开关示意图一位拨码开关示意图 图图8-3 拨码器与拨码器与PLCPLC的连接示意图的连接示意图二、二、PLC与拨码开关的接口电路与拨码开关的接口电路三、三、PLC与旋转编码器的输入接口与旋转编码器的输入接口图84所示为FX2N PLC与E6A2C系列旋转编码器的接口示意图。图图8-4 旋转编码器与旋转编码器与PLC的接口示意图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FX2N1HC高速计数模块。三、三、PLC与旋转编码器的输入接口与旋转编码器的输入接口传感器的种类很多,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85(a)、(b)所示。四、四、PLC与传感器组件的接口电路与传感器组件的接口电路图图85 PLC与传感器组件的接口电路与传感器组件的接口电路(a)两线式传感器；两线式传感器；(b)三线式传感器三线式传感器(a)(b)第二节 输出接口电路技术 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,继电器继电器输出可以接交流负载或直流负载；晶体管晶体管输出仅能接直流负载；晶闸管晶闸管输出仅能接交流负载。其接口电路分别见图86所示。一、一、输出接口电路输出接口电路(a)(b)(c)图图86 PLC的输出接口电路连接的输出接口电路连接 (a)继电器方式输出继电器方式输出；(b)晶体管方式输出；晶体管方式输出；(c)晶闸管方式输出晶闸管方式输出 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。若是直流接口电路直流接口电路,要在直流感性负载两端并联二极管,如图87(a)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510倍。接线时要注意二极管的极性。二、二、输出负载的抗干扰措施输出负载的抗干扰措施图图8-7 输出负载的抗干扰措施输出负载的抗干扰措施(a)直流感性负载直流感性负载 (b)交流感性负载交流感性负载图图8-7 输出负载的抗干扰措施输出负载的抗干扰措施 若是交流感性负载交流感性负载,要与负载并联阻容吸收电路,如图87(b)所示。阻容吸收电路的电阻可选51200,功率为2W以上,电容可取0.10.47F,耐压值应大于电源的峰值电压。一、一、PLC电源电路电源电路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88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。第三节第三节 PLC电源及输入输出口的性能参数电源及输入输出口的性能参数图图8 88 PLC电源电路框图电源电路框图二输入输出口的电流定额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直流24V。输入口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2k。从另一方面说，输入口机内电源功率一般只有几瓦，当输入当输入口所接的传感器所需功率较大时，需另配专用电口所接的传感器所需功率较大时，需另配专用电源供电源供电。第三节第三节 PLC电源及输入输出口的性能参数电源及输入输出口的性能参数图图89输出口加接中间继电器输出口加接中间继电器PLC输出口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口端电流最大值时，需增加中间继电器。如图89为增加中间继电器时 的线路连接二输入输出口的电流定额二输入输出口的电流定额第三节第三节 PLC电源及输入输出口的性能参数电源及输入输出口的性能参数PLC输入口输入口电压定额一般接有直流直流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，应并接续流二极管流二极管，对于交流电路应并接阻容电路阻容电路。图810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三、输入输出口及端口设备的安全保护第三节第三节 PLC电源及输入输出口的性能参数电源及输入输出口的性能参数 (b)图图810输入输出口的保护输入输出口的保护(a)直流输入输出点的保护直流输入输出点的保护(b)交流输入输出点的保护交流输入输出点的保护R51120；C0.10.47F(a)阻容电路中电阻可取51120，电容可以取0.10.47F。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。第四节第四节 输入输出口的利用及扩展输入输出口的利用及扩展一、利用一、利用COM端扩展输入口端扩展输入口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811所示的可编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。图图811 分组法扩展输入口分组法扩展输入口 图811中的二极管是用来切断寄生电路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。图图811 分组法扩展输入口分组法扩展输入口 二、利用输出端扩展输入口在图811的基础上，如果每个输入口上接有多组输入信号，开关S就必须是一个多掷开关。这样的多掷开关如果手动操作是十分不方便的，故采用几采用几个输出口代替这个开关个输出口代替这个开关。图图812 输出口扩展输入口输出口扩展输入口电路如图812所示。这是一个三组输入的例子，当输出口Y0接通时，S1、S2、S3被接入电路，当输出口Y1接通时，机器读取S4、S5、S6的工作状态。Y2置“1”时，S7、S8、S9的工作信号被读取。而Y0、Y1、Y2的控制则要靠软件实现的控制则要靠软件实现。图图812 输出口扩展输入口输出口扩展输入口如何软件实现Y0,Y1,Y2的接通？需要在程序中安排合适的时机，接通某个输出口使机器输入所需的信号。输入信号的这种读取方式，在使用拨号开关时常见。这时三组输入信号是循环扫描输入的。一种常见的方法是采用移位寄存器类器件实现相关输出口的扫描接通,以扫描读入并刷新输入数据。图813是与图812电路相关的梯形图。图中时间继电器T10构成振荡器，用以产生一个定时脉冲。然后用这个脉冲实现移位操作，再使用顺序置“1”的辅助继电器使输出继电器置“1”,完成输入信号的分时读入工作。移位指令可见本书第六章功能指令的有关内容。图图812 输出口扩展输入口输出口扩展输入口 图图813 实现图实现图8 812功能功能的矩阵输入梯形图的矩阵输入梯形图K1 图图812中输入口的接线像个矩阵，因而这种端口扩展方法被中输入口的接线像个矩阵，因而这种端口扩展方法被称为称为“矩阵法矩阵法”。值得提及的是，这类方法处理的输入信号都。值得提及的是，这类方法处理的输入信号都是相对稳定的，是相对稳定的，如信号的变化比扫描的时间快，信号就有丢失如信号的变化比扫描的时间快，信号就有丢失的危险的危险。图图812 输出口扩展输入口输出口扩展输入口 图图813 实现图实现图8 812功能功能的矩阵输入梯形图的矩阵输入梯形图K1三、利用输出端扩展输出口将以上的思想应用在输出口的扩展输出口的扩展上，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814，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。图图8-14 8-14 输出端扩展输出口输出端扩展输出口四、利用机内器件扩展输入输出口四、利用机内器件扩展输入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815是只用一只按钮实现启动、停止两个功能的梯形图，读者可以自行分析。(a)(b)图图815 一只按钮实现启、停车一只按钮实现启、停车 (a)梯形图；梯形图；(b)波形图波形图图816是利用限位开关加一个计数器实现多位置限位利用限位开关加一个计数器实现多位置限位的梯形图。如图816所示，限位开关安装在导轨的两端，两只限位开关的常开触点并联接于PLC的输入口X10上。四、利用机内器件扩展输入输出口四、利用机内器件扩展输入输出口图图816 利用计数器实现电动机运动方向控制利用计数器实现电动机运动方向控制(a)位置示意图；位置示意图；(b)梯形图梯形图由梯形图中可以看出，X10作为计数器C10的计数脉冲工作。装在小车上的撞块每撞击一次限位开关，C10则计一次数。系统工作之初，在小车位于轨道左端时，通过启动配置程序使计数器计数值为1。电动机反转，小车向右运行到达终端时，计数器计2，电动机恢复为正转。这以后，通过程序中的奇偶判断及电动机运转方向控制程序使计数器每计奇数电动机就反转，每计偶数就正转每计奇数电动机就反转，每计偶数就正转。这些是输入口扩展的例子。此外，我们还可以利用程序实现同一个显示器件的不同工利用程序实现同一个显示器件的不同工作方式以传递不同的信息作方式以传递不同的信息。如一个指示灯，长亮表示正常，闪亮表示事故，这相当于扩展了输出口。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。如何将两个相互作用的信号直接接在一个输入口上串联连接。可以将两个同步动作的输出信号并联起来，或如图817所示将手动按钮直接并接在输出口上。图图8-17 手动按钮接于输出口手动按钮接于输出口一、输入端口连接一、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。，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这些器件功率消耗都很小。图818为输入端口连线示意图。图中：有一只按钮接于X1及COM端，按钮及COM口间的电源是机内24V电源提供的，一只传感器接于X0及COM端，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。第五节第五节 PLC输入输出口端口连接示例输入输出口端口连接示例图图818 输入端口连接示意图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85260V均可使用，这是PLC的原始工作电源。二、输出端口连接输出端口连接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。第五节第五节 PLC输入输出口端口连接示例输入输出口端口连接示例在可编程控制器的用户手册上，可查到该机型输出口和各个COM端的对应情况。不对应的输出口和COM端是不能构成通路的。这里需要注意的是，输出口适合连接哪种电源的驱动设备，还与输出口的类型有关，如输出口需要连接交流接触器的线圈，输出口需配接交流电源，这时PLC输出口类型可以是继电器型或晶体管型的。采用晶体管型输出口时还需要考虑电流的方向。有一点要说明，输入口及输出口的COM端是相互隔离的。第五节第五节 PLC输入输出口端口连接示例输入输出口端口连接示例二、输出端口连接输出端口连接图819为某机型继电器型输出口采用多种电源时的接线情况，图中PLC的COM0和Y0口一组，COM1和Y1口一组。COM2则和Y2、Y3口对应，COM3和Y4、Y5口对应。从图819中还可以看出，COM2及COM3通过外接线连接在一起了，这是因为Y2Y5口上的设备使用电源的类型及设备使用电源的类型及电压等级是一样电压等级是一样的。同理，Y0及Y1口都使用直流电源，COM0及COM1也是连接在一起的。图图819 输出端口连接示意图输出端口连接示意图Thank You