电路输入与输出优化方案

1.开关量输入电路

图1-7和图1-8分别是直流输入电路和交流输入电路的示意图。PLC可以为接近开关、光电开关等电子传感器提供24V电源，可以用外接的触点或NPN集电极开路晶体管提供输入信号。图1-7中PLC外部的点画线框内是传感器输出电路的示意图，COM是PLC内各输入电路的公共端子。

图1-7 直流输入电路

图1-8 交流输入电路

当图1-7中的外接触点接通或图中的NPN型晶体管饱和导通时，电流经24V电源的正极、发光二极管、3.3kΩ电阻、X0等输入端子和外部的触点或传感器的输出晶体管，从COM端子流回24V电源的负极，使光耦合器中两个反并联的发光二极管中的一个发光，光敏晶体管饱和导通，CPU在输入阶段读入的是二进制数1；外接触点断开或传感器的输出晶体管处于截止状态时，光耦合器中的发光二极管熄灭，光敏晶体管截止，CPU读入的是二进制数0。

当图1-8中的交流输入电路的外接触点接通时，电流经反并联的两个发光二极管和阻容元件形成通路，光敏晶体管饱和导通，CPU读入的是二进制数1；反之读入的是二进制数0。FX系列PLC的输入技术指标见表1-2。

表1-2 FX系列PLC输入技术指标

输入电路有RC滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起错误的输入信号。基本单元的X0～X17有内置的数字滤波器，可以用特殊数据寄存器D8020或应用指令REFE调节它们的滤波时间。X20开始的输入继电器的滤波电路的延迟时间固定为10ms。

2.开关量输出电路

输出模块的功率放大元件有驱动直流负载的大功率晶体管和场效应晶体管、驱动交流负载的双向晶闸管，以及既可以驱动交流负载又可以驱动直流负载的小型继电器。输出电流的典型值为0.3～2A，负载电源由外部现场提供。

FX系列PLC的输出点分为若干组，每一组各输出点的公共点名称为COM1、COM2等，某些组可能只有一点。各组可以分别使用各自的不同类型的电源。如果几组共用一个电源，则应将它们的公共点连接到一起。(www.xing528.com)

图1-9是继电器输出电路。梯形图中输出继电器的线圈“通电”时，内部电路使继电器的线圈通电，它的常开触点闭合，使外部负载得电工作。继电器同时起隔离和功率放大作用，每一路只提供一对常开触点。与触点并联的RC电路用来消除触点断开时产生的电弧，以减轻它对CPU的干扰。

图1-10是晶体管集电极输出电路，各组的公共点接外部直流电源的负极。输出信号送给内部电路中的输出锁存器，再经光耦合器送给输出晶体管，后者的饱和导通状态和截止状态相当于触点的接通和断开。图中的稳压二极管用来抑制关断过电压和外部的浪涌电压，以保护晶体管。场效应晶体管输出电路的结构与晶体管输出电路基本上相同。FX系列PLC的输出技术指标见表1-3。

图1-9 继电器输出电路

图1-10 晶体管输出电路

表1-3 FX系列PLC输出技术指标

除了上述几种输出电路外，FX2N还有双向晶闸管输出电路，它用光电晶闸管实现隔离。除了输入模块和输出模块，还有既有输入电路又有输出电路的模块，输入、输出的点数一般相同。

开关量输出点的输出电流额定值与负载的性质有关，例如FX_2N系列的继电器输出模块可以驱动2A/AC 220V的电阻性负载，但是只能驱动80V·A/AC 220V的电感性负载和100W的白炽灯。开关量输出点的额定输出电流还与温度有关，温度升高时额定输出电流减小，有的PLC提供了有关的曲线。

由于散热的原因，有的输出模块对同一公共点（COM点）的几个输出点的总电流也有限制，例如晶体管输出模块的额定输出电流是0.5A/点，每4点1组的总电流为0.8A。

继电器型输出模块的工作电压范围广，触点的导通压降小，承受瞬时过电压和瞬时过电流的能力较强，但是动作速度较慢，触点寿命（动作次数）有一定的限制。如果负载的通、断状态变化不是很频繁，则建议优先选用继电器型的。

晶体管型与双向晶闸管型输出模块分别用于直流负载和交流负载，它们的可靠性高，反应速度快，寿命长，但是过载能力稍差。