1.3.2 輸入輸出接口電路
輸入輸出接口電路實際上是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件。輸入輸出接口電路要有良好的電隔離和濾波作用。
1. 輸入接口電路
由于生產過程中使用的各種開關、按鈕、傳感器等輸入器件直接接到PLC輸入接口電路上，為防止由于觸點抖動或干擾脈沖引起錯誤的輸入信號，輸入接口電路必須有很強的抗干擾能力。
如圖1-2所示，輸入接口電路提高抗干擾能力的方法主要有：
（1）利用光電耦合器提高抗干擾能力。 光電耦合器工作原理是：發光二極管有驅動電流流過時，導通發光，光敏三極管接收到光線，由截止變為導通，將輸入信號送入PLC內部。光電耦合器中的發光二極管是電流驅動元件，要有足夠的能量才能驅動。而干擾信號雖然有的電壓值很高，但能量較小，不能使發光二極管導通發光，所以不能進入PLC 內，實現了電隔離。
（2）利用濾波電路提高抗干擾能力。 最常用的濾波電路是電阻電容濾波，如圖1-2中的R1、C 。
圖1-2中，S為輸入開關，當S閉合時， LED點亮，顯示輸入開關S處于接通狀態。光電耦合器導通，將高電平經濾波器送到PLC內部電路中。當CPU在循環的輸入階段鎖入該信號時，將該輸入點對應的映像寄存器狀態置1；當S斷開時，則對應的映像寄存器狀態置0。
圖1-2 可編程控制器輸入電路
根據常用輸入電路電壓類型及電路形式不同，可以分為干接點式、直流輸入式和交流輸入式。輸入電路的電源可由外部提供，有的也可由PLC內部提供。
2. 輸出接口電路
根據驅動負載元件不同可將輸出接口電路分為三種：
（1）小型繼電器輸出形式，如圖1-3所示。這種輸出形式既可驅動交流負載，又可驅動直流負載。它的優點是適用電壓范圍比較寬，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強。缺點是動作速度較慢，動作次數（壽命）有一定的限制。建議在輸出量變化不頻繁時優先選用。
圖1-3所示電路工作原理是：當內部電路的狀態為1時，使繼電器K的線圈通電，產生電磁吸力，觸點閉合，則負載得電，同時點亮LED，表示該路輸出點有輸出。當內部電路的狀態為0時，使繼電器K的線圈無電流，觸點斷開，則負載斷電，同時LED熄滅，表示該路輸出點無輸出。
圖1-3 小型繼電器輸出形式電路
（2）大功率晶體管或場效應管輸出形式，如圖1-4所示。這種輸出形式只可驅動直流負載。它的優點是可靠性強，執行速度快，壽命長。缺點是過載能力差。適合在直流供電、輸出量變化快的場合選用。
圖1-4所示電路工作原理是：當內部電路的狀態為1時，光電耦合器T1導通，使大功率晶體管VT飽和導通，則負載得電，同時點亮LED，表示該路輸出點有輸出。當內部電路的狀態為0時，光電耦合器T1斷開，大功率晶體管VT截止，則負載失電，LED熄滅，表示該路輸出點無輸出。當負載為電感性負載，VT關斷時會產生較高的反電勢，VD的作用是為其提供放電回路，避免VT承受過電壓。
圖1-4 大功率晶體管輸出形式電路
（3）雙向晶閘管輸出形式，如圖1-5所示。這種輸出形式適合驅動交流負載。由于雙向可控硅和大功率晶體管同屬于半導體材料元件，所以優缺點與大功率晶體管或場效應管輸出形式的相似，適合在交流供電、輸出量變化快的場合選用。
圖1-5所示電路工作原理是：當內部電路的狀態為1時，發光二極管導通發光，相當于雙向晶閘管施加了觸發信號，無論外接電源極性如何，雙向晶閘管T均導通，負載得電，同時輸出指示燈LED點亮，表示該輸出點接通；當對應T的內部繼電器的狀態為0時，雙向晶閘管施加了觸發信號，雙向晶閘管關斷，此時LED不亮，負載失電。
圖1-5 雙向可控硅輸出形式電路
3. I/O電路的常見問題
（1）用三極管等有源元件作為無觸點開關的輸出設備，與PLC輸入單元的連接時，由于三極管自身有漏電流存在，或者電路不能保證三極管可靠截止而處于放大狀態，使得即使在截止時，仍會有一個小的漏電流流過，當該電流值大于1.3mA時，就可能引起PLC輸入電路發生誤動作。可在PLC輸入端并聯一個旁路電阻來分流，使流入PLC的電流小于1.3mA。
（2）應在輸出回路串聯保險絲，避免負載電流過大，會損壞輸出元件或電路板。
（3）由于晶體管、雙向晶閘管型輸出端子漏電流和殘余電壓的存在，當驅動不同類型的負載時，需要考慮電平匹配和誤動等問題。
（4）感性負載斷電時產生很高的反電勢，對輸出單元電路產生沖擊，對于大電感或頻繁關斷的感性負載應使用外部抑制電路，一般采用阻容吸收電路或二極管吸收電路。
：鞏經理
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：南京塞姆泵業有限公司
