输入/输出接口起着柴油发电机组自动控制(PLC)与外围设备之间传递信息的作用。
(一)输入接口
PLC通过输入接口把工业设备或生产过程的状态或信息输入主机,通过用户程序的运算和操作,将结果经输出接口输出给执行机构。一般情况下,现场的输入信号可以是按钮开关、行程开关、接触器的触点以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量(要通过模/数转换后才能输入PLC内),输入接口一般由光电耦合电路和微电脑输入接口电路组成。
光电耦合输入接口电路的核心是光电耦合器件,应用最多的是由发光二极管和光电晶体管构成的光电耦合器。将光电耦合电路与现场输入信号连接,可有效防止现场的强电干扰进入到PLC中。由于信号依靠光耦合,在电气上完全隔离,所以传输后的信号不会反馈到输入端,不会产生地线干扰和其他窜扰。考虑到发光二极管的正向电阻较小(一般为100Ω~1kΩ),所以其输入阻抗较低,而外界干扰信号的内阻远远大于发光二极管的正向电阻,根据分压原理可知,干扰源能够分配(馈送)绐PLC输入端的干扰噪声很小。由发光二极管的原理可知,只有在发光二极管中通过一定量的电流时它才会发光,尽管干扰源能产生较大的电压,但其内阻很大,能量并不大,尸能产生很弱的电流,所以干扰信号受到抑制。
按照输入端电源类型的不同,开关量输入单元可分为直流输入单元和交流输入单元。
1.直流输入单元
各个直流输入点对应的输入电路都一样,共同构成直流输入单元。有的PLC内部提供24V的直流电源,这时直流输入单元无需外接电源。用户只需将开关接在输入端子和公共端子之间即可,这就是无源式直流输入单元。无源式直流输入单元简化了输入端接线,方便了用户。
2.交流输入单元
各个交流输入点所对应的输入电路都一样,共同构成交流输入单元。虚线框内是PLC内部的输入电路,框外左侧为外部用户接线。
这里光电耦合器中是两个反向并联的发光二极管,任意一个二极管发光都可以使光电晶体管导通。所以该电路可以接收外部的交流输入电压,其工作原理与直流输入电路基本相同。
(二)输出接口
PLC的输出信号是通过输出接口传送的,这些信号控制现场的执行部件完成相应的动作。常见的现场执行部件有电磁阀、接触器、继电器、信号灯、功率不大的电动机等。现场输出接口电路由接口电路和功率驱动电路组成。
按输出电路所用开关器件的不同,PLC的开关量输出单元可分为晶体管输出单元、晶闸管输出单元和继电器输出单元。
1.晶体管输出
晶体管为无触点开关,所以晶体管输出单元使用寿命长,响应速度快。
2.双向晶闸管输出
双向品闸管输出型PLC的负载电源,可以根据负载的需要选用直流或交流。
3.继电器输出
继电器输出型PLC的负载电源可以根据需要选用直流或交流。继电器触点电气寿命一般为10万~30万次,因此在需要输出点频繁通断的场合(如高频脉冲输出),应选用晶体管或晶闸管输出型的PLC。继电器从线圈得电到触点动作存在延长时间,这是造成输出滞后于输入的原因之一。
在PLC的三种输出方式中,目前以继电器方式输出较多。继电器方式输出接触电阻小,但其响应速度慢,一般为毫秒级,常用于低速大功率负载。晶闸管方式输出负载电流比较大,耐压也可以较高,响应速度较快,一般为微秒级,常用于高速大功率负载。晶体管方式输出响应速度快,一般为纳秒级,并且输出可调节,寿命长,常用于高速小功率负载。
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