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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 内部的输入输出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。
PLC输入信号分类
我们知道plc的输入类型一般分三种
直流输入,一般为DC24V或DC12V,分为源型输入和漏型输入
交流输入,输入规格为AC220V
模拟量输入,规格有4--20MA电流信号,0--10V电压信号,特殊的如称重模块信号等
这里只讲按外接电源的类型分类,模拟量输入以后再介绍
所以在选择PLC输入类型时要根据实际需要选取不同的输入类型,或者他们之间互相搭配使用。
对于交流输入一般使用比较简单,只要确定外部检测开关的接点上加入的是交流电压时,就可以使用交流开关量输入模块进行信号检测。
交流输入电路
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。而且对于直流输入信号还要考虑的多一些,要区分待检测装置与PLC输入信号类型是否匹配。特别注意的是,三菱和西门子关于“源输入”和“漏输入”电路的划分正好相反,以下是按三菱的划分方法来介绍的。
漏型输入电路
电流从PLC 公共端(COM端或M端)流进,而从输入端流出,即PLC 公共端接外接DC电源的正极。
西门子 S7-300/400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:按西门子的划分方法)
源型输入电路
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。
外接开关量信号和PLC输入电路的连接
NPN与PNP的区别
PLC的直流输入信号有NPN和PNP的区别,即源输入和漏输入的区别 ,这取决于你所选用PLC的和输入信号的类型。PNP还是NPN 只针对于输入信号,有的PLC是双向输入,那么输入端是PNP还是NPN取决于你接线方式。
PNP 型也称之为源型。一般常见于欧州。典型的就是西门子PLC (按三菱的划分规则)。源型PLC就是电流从公共端流出。
NPN 型也称之为漏型。一般常见于东南亚。如日本的OMRON三菱等。漏型PLC就是电流从公共端流入。
我们可以用常用的接近开关来举例
接近开关接线原理
接近开关有两线制和三线制之区别,三线制接近开关又分为NPN型和PNP型,它们的接线是不同的。
两线制接近开关的接线比较简单,接近开关与负载串联后接到电源即可。但是两线制接近开关受工作条件的限制,导通时开关本身产生一定压降,截止时又有一定的剩余电流流过,选用时应予考虑。三线制接近开关虽多了一根线,但不受剩余电流之类不利因素的困扰,工作更为可靠。
三线制接近开关的接线:红(棕)线接电源正端;蓝线接电源0V端;黄(黑)线为信号,应接负载。对于NPN型接近开关,应接到电源正端;对于PNP型接近开关,则应接到电源0V端。
这里就注意到PLC数字输入模块的三线制接近开关的型式选择。
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。
NPN集电极开路输出
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
PNP集电极开路输出
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,此即为PLC的源型电路的形式,即:PNP集电极开路输出只能接源型或混合型输入电路形式的PLC
正是由于PLC输入模块电路形式和外接传感器输出信号的多样性,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出信号的形式,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。