讲真,这么全的PLC输入输出各种回路接线,第一次看见
一、输入回路接线
输入电路是PLC接收信号的端口(对模拟量来说一般为0-40MA直流电流或0-10V直流电压信号),输入接线是指外部输入器件(任何无源的触点和集电极开路的NPN三极管)接通输入回路闭合,同时输入指示的发光二极管亮。常用外部输入器件有按钮,接近开关,转换开关,拨码器,各种感应器等,是对系统发出各种控制信号的主令电器。
(一)PLC输入模块与主令电器电器类设备的连接
图中松下PLC为直流汇点式输入,即所以输入点共用一个公共端COM,同时COM端内带有DC24V电源,在编写程序时注意外部设备使用的是常闭还是常开触点
输入端的电气原理图中停止按钮SB0用常闭触点,串在控制线中,用于停机控制。启动按钮SB1用常开触点。在设计的两个梯形图完成的控制功能相同,但停机信号X0使用的触点类型不同,那么连接在端点的外部停机按钮触点类型也就不同
I/O分配SB0-X0,SB1-X1,输出K0-Y0。当外部使用长闭触点,不操作该按钮,输出Y0正常接通,在PLC控制系统中,外部开关无论是启动还是停止一般都选用常开型。
(二)接近开关与PLC输入模块的连接
在PLC控制系统设计中接线的工作比重叫小,但它是编程设计的基础。要保证接线工作正确性,需PLC的输入输出电路有一个清楚的了解。
1.PLC直流输入电路:分有源型(共阳极)输入电路,漏型(共阴极)输入电路。所以漏型输入电路PLC的COM端是外接直流电源的正极,如西门子S7-400PLC直流输入模块的COM端必须接外部电源的正极。所以西门子PLC输入信号为低压信号,如果外部信号为高压信号应该通过中间继电器转换。
2.PLC交流输入电路电压一般为AC120V或AC230V,经过电阻的限流和电容的隔离在经过整流变成直流三个环节,所以输入信号延迟时间比直流电路长,但是输入端是高电压,输入信号的可靠信高,一般用于环境恶劣,对响应要求不高的场合。
(三)开关量信号与PLC输入模块的连接
对于不同的PLC输入电路应正确选择传感器(NPN或PNP)的输入方式,NPN型传感器动作时,OUT端为0V,(NPN型输出端OUT应和PLC的输入端漏型相连)输出低电平信号。PNP型传感器动作时,OUT端为+V,输出高电平信号。
(四)PLC输入回路接线的优化
1、减少输入点数,分组输入
如图上系统分自动和手动两种工作方式,Q1-Q8为手动方式用到的 输入信号,S1-S8为自动方式用到的输入信号。S1和Q1共用输入点X0,PLC运行时只会用到其中一组信号,所以可以共用PLC的输入点。(图中二极管是用来防止寄生回路,避免错误输入信号的产生。
2、输入设备的多功能化:在PLC系统中可以借助PLC逻辑功能来实现一个设备在不同条件下产生不同作用的信号。
3、不同形式的直流输入信号与PLC连接
直流有源输入输入信号一般都是24V,这类信号与其他无源开关量信号混合接入PLC输入点时电压的0V点一定要接。上图输入点I0.0,I0.1连接光电编码器,接近开关的输出OUT信号,它们的驱动电源由PLC自身的24V电压提供
不同电压直流信号与PLC输入模块输入点的连接,注意信号电位差的参考点必须相同。即它们的0V信号必须连接在一起。
4、对与用长线引入PLC的开关量信号可以用小行继电器来转接输入信号,避免外部的强电感应的干扰。
二、输出回路接线
由于PLC输出元件被封装在线路板上并连接至输出端子板上,若将输出元件短路将烧毁印制电路板,所以应用熔断器保护输出元件。开关量输出模块有继电器,晶体管,晶闸管输出。输出端接线分公共输出和独立输出。直流输出的续流管保护,交流输出阻容吸收电路,晶体管,晶闸管输出的旁路电阻保护,以及外部紧急停车电路。
(一)PLC输出有三种,这三种输出回路的配线应注意
1、继电器输出配线:通用于交直流电路,不同公共点可以带不同交直流电压负载。负载容量以负载性质区分,阻抗负载2A/1点,8A/4点COM ,感抗负载容量80VA,灯泡负载100W。可知继电器型输出的PLC可通过相对大的电流,但输出触点响应的时间相对较慢。
2、晶体管输出:通用于直流电路,电压范围DC5-30V,阻抗负载0.5A/1点,0.8A/4点COM ,感抗负载容量12W/DC24,灯泡负载1.5W/DC24。可知晶体管型输出的PLC输出触点响应时间快,但个通过的电流小。
3、晶闸管输出:适应高频动作,但只能带DC5-30V,负载最大电流电流为0.5A,灯泡负载30W。
4、在输出回路必须设置适当熔断器作为保护。DC直流感抗负载要并联二极管以延长触点寿命,二极管规格为耐压时负载电压5-10倍,电路大于负载电流。
5、氖灯或小电流负载需要并联浪涌吸收器。
6、马达正反转电路,除PLC内部程序要设计互锁,输出外部配线也必须互锁配线。
(二)COM 点的选择
因为PLC内部没有熔断器,需在COM点处加一个熔断器。当负载种类多且电流大可采用一个COM点带1-2个输出点的PLC产品,当负载数量多且种类少可采用一个COM点带4-8个输出点的PLC产品。
(三)PLC与感性设备的连接
当PLC输入输出端接有感性负载元件时,直流输出的续流管保护(直流电路两端并联续流二极管),交流输出阻容吸收电路。
对与大容量负载电路,须在继电器主触头两端连接RC阻容吸收电路
(四)PLC与七段LED显示器的连接
上图两只CD4513的数据输入端A-D共用PLC四个输出端Y0-Y3,A为最底D为最高,LE 为寄存输入端,当LE 为高电平时,输入数据将存在芯片内的寄存器中,并将其译码后显示出来。如PLC使用继电器输出模块时,与CD4513相连的输出各端在接一个下拉电阻,避免输出继电器断开的时候CD4513输入端悬空。
七段数码管有共阴极(公共极接地)和共阳极(公共极接+5V)两种,是电气仪表常用的数显器件。
(五)PLC控制系统输出回路接线的优化
1、减少输出点的措施
① 巨阵输出:要使某个设备(负载)接通工作,只要控制相对应的输出继电器接通即可,采用巨阵输出必须将同一时间段接通的负载安排在同一列。
②分组输出:PLC每个输出点可以控制两个不同时工作的负载,当两组负载不会同时工作事,可以通过外部转换开关SA进行切换。
③ 并联输出:两个通段完全相同的负载可并联后共用PLC的一个输出点。
④ 提高PLC输出可靠性措施:PLC输出模块的继电器触点容量一般为2A,如果输出点的负载功率太大,可以采用输出继电器带动一个中间继电器,在由中间继电器驱动负载。
PLC的三种输出方式,最后一种保准你不知道
PLC除了源型漏型还有推挽型输出,大家伙听闻是不是一脸疑惑?我学PLC的时候好像没说有推挽型输出啊,今天咱就来看施耐德M241 PLC的推挽型输出!
目前在施耐德M241 PLC的选型手册中文版和英文版本上写的都是快速输出为原型,在施耐德电气somachine软件的帮助中,硬件目录描述为源型,而在编程指南里面描述为推挽型,有条件的可以进行测试,M241继电器的快速输出类型为推挽型输出,这怎么理解?
推挽型输出,既可以接源极,也可以接漏极
Modicon 241 Logic Contrller的快速输出使用了推/挽技术。在检测到错误,如短路过热等情况,会将输出进入三态,状态将由状态位和PLC_Ri_wLocallOStatus表示。行为有:
自动:检测到错误纠正后,输出会根据分配给它的当前值再次进行设置,诊断值也将复位手动:检测到错误,状态将被记录,输出会被强制变为三态,用户需手动清除状态。(I/O映射通道)如果出现短路或电流过载,那么公共输出组会自动进入热保护模式,(该组所有输出都设置为0),随后会定期重置(每秒)以测试连接状态。但是,需考虑这种重置对所控制的机器系统和或操作过程的影响。
那么疑问来了,推挽技术是什么技术?
推挽电路是如何工作的?
推挽电路(push-pull)就是两不同极性晶体管连接的输出电路。推挽电路采用两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半轴的波形放大任务,电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。如果输出级的有两个三极管,始终处于一个导通、一个截止的状态,也就是两个三级管推挽相连,这样的电路结构称为推拉式电路或图腾柱(Totem-pole)输出电路。作用:推挽电路,主要作用是增强驱动能力,为外部设备提供大电流
在一般推挽电路中,比如输出级,电路的工作是,把输入信号放大。而完成电路工作,但一般推挽电路用同级性元件(晶体管或电子管)为了实现输出级元件轮流到通,必须激励大小相等,相位相反的两个信号,即所谓的倒相问题,完成倒相可用电路,可用电感原件(变压器)但这无不增加了电路的复杂性,可靠性。互补电路可克服用单极性原件出现的上述问题。电路工作时双极性原件轮流导通,亦可省去导相或简化电路,这样电路的稳定性可相应提高。比如当输入信号为正时,双极性中的NPN管导通PNP由于极性自动截止,当电路输入信号为负时,PNP管导通NPN管截止。不管信号如何变化都能自动完成到通于截止而完成电路工作。
推挽电路适用于低电压大电流的场合,广泛应用于功放电路和开关电源中。 优点:结构简单,开关变压器磁芯利用率高,推挽电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小。缺点:变压器带有中心触头,而且开关管的承受电压较高;由于变压器原边漏感的存在,功率开关管关断的瞬间,漏源极会产生较大的电压尖峰,另外输入电流的纹波较大,因而输入滤波器的体积较大。推挽输出是用两个晶体管或者场效应管构成的推挽电路(在模拟电路中应用很广泛如功放驱动电机驱动等等),这个电路的特点就是输出电阻小,所以能够驱动大的负载,从而能够使得单片机管脚直接驱动发光二极管、蜂鸣器、甚至更小阻抗的负载!推挽电路结构为双管工作在线性放大区,其共输入端,共输出端。输入信号正半周信号由NPN上管放大,发射极输出;负半周信号由PNP下管放大,发射极输出;正半周时,下管截止,负半周时,上管截止,二管各负其责分工明确。输出端的负载RL,将正负半轴波形合成为一完整波形。
工作波形如图:
其输入信号,有通过变压器耦合分离相位输入方式,也有经前级三级管或场效应管倒相分离相位方式的。即将完整周期波分解为正负半波,供给对应的功率放大管处理。
要理解推挽输出, 首先要理解好三极管(晶体管)的原理。下面这种三极管有三个端口,分别是基极( Base )、集电极( Collector )和发射极( Emitter )。下图是NPN型晶体管:
这种三极管是电流控制型元器件,注意关键词电流控制。意思就是说,只要基极B有输入(或输出)电流就可以对这个晶体管进行控制了。
当控制端有电流输入的时候, 就会有电流从输入端进入并从输出端流出。
而PNP管正好相反,当有电流从控制端流出时,就会有电流从输入端流到输出端。
推挽电路:
上面的三极管是N型三极管,下面的三极管是P型三极管,请留意控制端、输入端和输出端。当Vin 电压为 V+ 时,上面的 N 型三极管控制端有电流输入,Q3 导通,于是电流从上往下通过,提供电流给负载。
经过上面的N型三极管提供电流给负载( Rload ),这就叫「推」。 当Vin电压为V-时,下面的三极管有电流流出,Q4导通,有电流从上往下流过。
经过下面的P型三极管提供电流给负载( Rload ),这就叫「挽」。 以上,这就是推挽( push-pull )电路 。
但施耐德电气不仅M241 PLC支持推挽型输出,还有很多型号都支持推挽型输出,即既可以接源极,也可以接漏极。
加油武汉!加油湖北!加油中国!一起加油吧!
来源:网络
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