PLC输入端口和输出端口工作原理图解

输入输出接口是plc和工业控制现场各类信号连接的部分。输入口用来接受生产过程的各种参数。输出口用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息，并通过机外的执行机构完成工业现场各类控制。由于可编程控制器在工业生产现场工作，对输入输出接口有两个主要的要求，一是接口有良好的抗干扰能力，二是接口能满足工业现场各类信号的匹配要求。

1 ．输入端口

可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元。主要有以下几种。

（ 1 ）数字量输入接口

它的作用是把现场的数字（开关）量信号变成可编程控制器内部处理的标准信号。数字（开关）量输入接口按可接纳的外部信号电源的类型不同分为直流输入接口单元和交流输入接口单元。如图 1 、图 2 、图 3 所示。

图 1 直流输入接口单元电路

图 2 交 / 直流输入接口单元电路

图 3 交流输入电路

从图中可以看出，数字量（开关）输入接口单元中都有滤波电路及耦合隔离电路。滤波有抗干扰的作用，耦合有抗干扰及产生标准信号的作用。图中数字量（开关）输入接口单元的电源部分都画在了输入口外（虚线框外），这是分体式数字量（开关）输入接口单元的画法，在一般单元式可编程控制器中输入接口单元都使用可编程本机的直流电源供电，不再需要外接电源。

（ 2 ）模拟量输入接口

它的作用是把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合可编程序控制器内部处理的由若干位二进制数字表示的信号。模拟量输入接口接受标准模拟信号，无论是电压信号还是电流信号均可。这里标准信号是指符合国际标准的通用交互用电压电流信号值，如 4 ～ 20mA 的直流电流信号， 1 ～ 10V 的直流电压信号等。工业现场中模拟量信号的变化范围一般是不标准的，在送入模拟量接口时一般都需经变送处理才能使用。图 4 是模拟量输入接口的内部电路框图。

图 4 模拟量输入电路框图

模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行 A/D 转换，再经光电耦合后为可编程控制器提供一定位数的数字量信号。

2 ．输出端口

（ 1 ）数字（开关）量输出接口

它的作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行机构所需的数字（开关）量信号。数字（开关）量输出接口按可编程控制器机内使用的器件可分为继电器型、晶体管型及可控硅型。内部参考电路图见图 5 所示。

图 5 数字（开关）量输出电路

从图中可以看出，图 5 （ a ）为继电器型、图 5 （ b ）为晶体管型、图 5 （ c ）为可控硅型。 各类输出接口中也都具有隔离耦合电路。这里特别要指出的是，输出接口本身都不带电源，而且在考虑外驱动电源时，还需考虑到输出设备器件的类型。继电器式的输出接口可用于交流及直流两种驱动电源，但接通断开的频率低，晶体管式的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱动的场合，可控硅型的输出接口仅适用于交流驱动场合。

（ 2 ）模拟量输出接口

它的作用是将可编程控制器运算处理后的若干位数字量信号转换为响应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。模拟量输出接口一般由光电隔离、 D/A 转换和信号驱动等环节组成。其原理框图见图 2-7 。

图 2-7 模拟量输出电路框图

模拟量输入输出接口一般安装在专门的模拟量工作单元上。

3 ．智能输入输出接口

为了适应较复杂的控制工作的需要，可编程控制器还有一些智能控制单元。如 PID 工作单元、高速计数器工作单元、温度控制单元等。这类单元大多是独立的工作单元。它们和普通输入输出接口的区别在于其一般带有单独的 CPU ，有专门的处理能力。在具体的工作中，每个扫描周期智能单元和主机的 CPU 交换一次信息，共同完成控制任务。从近期的发展来看，不少新型的可编程控制器本身也带有 PID 功能及高速计数器接口，但它们的功能一般比专用智能输入输出单元的功能稍弱。