PLC与常用设备的连接  

PLC常见的输入设备有按钮、行程开关、接近开关、转换开关、拨码器、各种传感器等,输出设备有继电器、接触器、电磁阀等。正确地连接输入和输出电路,是保证PLC安全可靠工作的前提。
    
    1. PLC与主令电器类设备的连接PLC与常用设备的连接 
    
    PLC常见的输入设备有按钮、行程开关、接近开关、转换开关、拨码器、各种传感器等,输出设备有继电器、接触器、电磁阀等。正确地连接输入和输出电路,是保证PLC安全可靠工作的前提。
    
    1. PLC与主令电器类设备的连接
    
    如图6-4所示是与按钮、行程开关、转换开关等主令电器类输入设备的接线示意图。图中的PLC为直流汇点式输入,即所有输入点共用一个公共端COM,同时COM端内带有DC24V电源。若是分组式输入,也可参照图6-4的方法进行分组连接

2. 旋转编码器是一种光电式旋转测量装置,它将被测的角位移直接转换成数字信号(高速脉冲信号)。因些可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC,利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数,以获得测量结果。不同型号的旋转编码器,其输出脉冲的相数也不同,有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲,有的只有A、B相两相,最简单的只有A相。

如图6-7所示是输出两相脉冲的旋转编码器与FX系列PLC的连接示意图。编码器有4条引线,其中2条是脉冲输出线,1条是COM端线,1条是电源线。编码器的电源可以是外接电源,也可直接使用PLC的DC24V电源。电源“-”端要与编码器的COM端连接,“+ ”与编码器的电源端连接。编码器的COM端与PLC输入COM端连接,A、B两相脉冲输出线直接与PLC的输入端连接,连接时要注意PLC输入的响应时间。有的旋转编码器还有一条屏蔽线,使用时要将屏蔽线接地。
    
    3. 传感器的种类很多,其输出方式也各不相同。当采用接近开关、光电开关等两线式传感器时,由于传感器的漏电流较大,可能出现错误的输入信号而导致PLC的误动作,此时可在PLC输入端并联旁路电阻R,如图6-8所示。当漏电流不足lmA时可以不考虑其影响。

式中:I为传感器的漏电流(mA),UOFF为PLC输入电压低电平的上限值(V),RC为PLC的输入阻抗(KΩ),RC的值根据输入点不同有差异。

4. 如果PLC控制系统中的某些数据需要经常修改,可使用多位拨码开关与PLC连接,在PLC外部进行数据设定。如图5所示为一位拨码开关的示意图,一位拨码开关能输入一位十进制数的0~9,或一位十六进制数的0~F。

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图4   一位拨码开关的示意图
如图5所示4位拨码开关组装在一起,把各位拨码开关的COM端连在一起,接在PLC输入侧的COM端子上。每位拨码开关的4条数据线按一定顺序接在 PLC的4个输入点上。由图可见,使用拨码开关要占用许多PLC 输入点,所以不是十分必要的场合,一般不要采用这种方法。
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图5 4位拨码开关与PLC的连接

5.  PLC与输出设备连接时,不同组(不同公共端)的输出点,其对应输出设备(负载)的电压类型、等级可以不同,但同组(相同公共端)的输出点,其电压类型 和等级应该相同。要根据输出设备电压的类型和等级来决定是否分组连接。如图6所示以FX2N为例说明PLC与输出设备的连接方法。图中接法是输出设备 具有相同电源的情况,所以各组的公共端连在一起,否则要分组连接。图中只画出Y0-Y7输出点与输出设备的连接,其它输出点的连接方法相似。
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图6 PLC与输出设备的连接
6.  PLC的输出端经常连接的是感性输出设备(感性负载),为了抑制感性电路断开时产生的电压使PLC内部输出元件造成损坏。因此当PLC与感性输出设备连 接时,如果是直流感性负载,应在其两端并联续流二极管;如果是交流感性负载,应在其两端并联阻容吸收电路。如图7所示。
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图7 PLC与感性输出设备的连接
图中,续流二极管可选用额定电流为1A、额定电压大于电源电压的3倍;电阻值可取50~120Ω,电容值可取0.1~0.47μF,电容的额定电压应大于电源的峰值电压。接线时要注意续流二极管的极性。
7. PLC可直接用开关量输出与七段LED显示器的连接,但如果PLC控制的是多位LED七段显示器,所需的输出点是很多的。
如图8所示电路中,采用具有锁存、译码、驱动功能的芯片CD4513驱动共阴极LED七段显示器,两只CD4513的数据输入端A~D共用PLC的4 个输出瑞,其中A为最低位,D为最高位。LE是锁存使能输入端,在LE信号的上升沿将数据输入端输入的BCD数锁存在片内的寄存器中,并将该数译码后显示 出来。如果输入的不是十进制数,显示器熄灭。LE为高电平时,显示的数不受数据输入信号的影响。显然,N个显示器占用的输出点数为P=4+N。
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图8 PLC与两位七LED显示器的连接
如果PLC使用继电器输出模块,应在与CD4513相连的PLC各输出端接一下拉电阻,以避免在输出继电器的触点断开时CD4513的输入端悬空。PLC输出继电器的状态变化时,其触点可能抖动,因此应先送数据输出信号,待该信号稳定后,再用。
二、PLC输入点的形式和接法
一、PLC输入的内部线路
PLC输入的内部电路一般采用光电耦合电路,如下图所示(共阴极)。这样做,是为了把外部电路和PLC内部电路隔离开来,从而避免PLC内部电路受到来自于外部电路的干扰。此图只示出了PLC的一个输入,其它输入一样,并且所有输入的公共端(COM)可以连接在一起,也可以分为几组连接在一起共用。
值得说明的是,公共端可以是发光二极管的阳极连接一起,也可以是阴极连接一起,根据发光二极管COM端连接的不同,可以分为“共阳极”和“共阴极”。例如:三菱FX系列PLC输入电路就采用的是“共阳极”接法,而西门子或台达PLC的COM端是悬空的,可以由用户来根据实际需要或习惯来采用是“共阳极”还是“共阴极”。
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从图中可以看出,要想让PLC的某个输入端有输入,光电耦合的发光二极管两端必须形成回路,即:COM端接“+”时,输入必须引入“-”电平(共阳极);COM端接“-”时,输入端必须引入“+”电平(共阴极)。

二、PLC输入外部电路的形式
PLC输入外部电路的外部节点形式共分为以下三种:
1、无源节点输入,即:开关节点输入。
2、NPN和PNP节点输入
3、二极管输入
下面,就这三种节点输入的形式及接线方式简单说明一下。
1、无源节点输入(开关量输入)
此种节点形式是PLC输入用的最多的一种形式。使用此种形式时,只要注意PLC的输入公共端是共阳极还是共阴极就行了。如为共阳极,则通过开关节点引入的应该是负极,如为共阴极,则经过开关节点引入的应该是正极。如下图所示(括号内为共阳极时): 
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2、NPN和PNP节点输入
一些传感器或接近开关的输出节点是NPN或PNP节点形式。这时,做为PLC的输入是选NPN还是PNP节点,一方面要看要看PLC的接线形式而定,另外还要看传感器或接近开关的接线形式。下面举例来说明:
如下图所示,传感器的输出是NPN形式的。从图中负载接线可知,传感器动作时,输出0V(黑线④处)。这就要求,PLC的公共端(COM)是正极。因此,对于此线路,当PLC的公共端接(CON)正极时,PLC的输入就只能用NPN形式。
 
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下图正好相反,当传感器动作时,其输出为正极(黑线④处)。此时,就要求PLC的公共端(COM)接负极。因此,对于此线路,当PLC的公共端接负极时,PLC的输入就只能用PNP的形式。
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PLC的输入节点到底是采用PNP还是NPN的形式,其实大不可必死记。只要明白PLC输入内部的电路原理就行了,即:采用PNP还是NPN节点,都必须保证PLC输入电路内部的光电耦合部分的发光二极管得电。
以上两例是以西门子PLC为例,西门子PLC输入内部线路的光电耦合的公共端可以是共阴极或共阳极,因此,在考虑使用NPN或PNP输入时,可以改变公共端(COM)的正极或负极来分别使用;而对于三菱FX系列的PLC,因光电耦合的公共端是固定采用共阳极的,因此公共端只能接正极,输入也就只能使用NPN节点输入方式了。
3、串二极管输入
有时,需要在PLC的输入节点中串入一个发光二极管来为指示。如下图所示:
 
此时,一般PLC都会规定串入二极管的允许电压降及允许串入的二极管的个数。比如,上图所示的FX系列的PLC规定,发光二极管允许电压降为4V,最多允许中时串入2个。

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