PLC與常用設備的連接形式與接線方法，圖文並茂
PLC與常用設備的連接
PLC常見的輸入設備有按鈕、行程開關、接近開關、轉換開關、撥碼器、各種感測器等，輸出設備有繼電器、接觸器、電磁閥等。正確地連接輸入和輸出電路，是保證PLC安全可靠工作的前提。
1. PLC與主令電器類設備的連接PLC與常用設備的連接
PLC常見的輸入設備有按鈕、行程開關、接近開關、轉換開關、撥碼器、各種感測器等，輸出設備有繼電器、接觸器、電磁閥等。正確地連接輸入和輸出電路，是保證PLC安全可靠工作的前提。
1. PLC與主令電器類設備的連接
如圖6-4所示是與按鈕、行程開關、轉換開關等主令電器類輸入設備的接線示意圖。圖中的PLC為直流匯點式輸入，即所有輸入點共用一個公共端COM，同時COM端內帶有DC24V電源。若是分組式輸入，也可參照圖6-4的方法進行分組連接
２. 旋轉編碼器是一種光電式旋轉測量裝置，它將被測的角位移直接轉換成數字信號（高速脈衝信號）。因些可將旋轉編碼器的輸出脈衝信號直接輸入給PLC，利用PLC的高速計數器對其脈衝信號進行計數，以獲得測量結果。不同型號的旋轉編碼器，其輸出脈衝的相數也不同，有的旋轉編碼器輸出A、B、Z三相脈衝，有的只有A、B相兩相，最簡單的只有A相。
如圖6-7所示是輸出兩相脈衝的旋轉編碼器與FX系列PLC的連接示意圖。編碼器有4條引線，其中2條是脈衝輸出線，1條是COM端線，1條是電源線。編碼器的電源可以是外接電源，也可直接使用PLC的DC24V電源。電源「-」端要與編碼器的COM端連接，「+ 」與編碼器的電源端連接。編碼器的COM端與PLC輸入COM端連接，A、B兩相脈衝輸出線直接與PLC的輸入端連接，連接時要注意PLC輸入的響應時間。有的旋轉編碼器還有一條屏蔽線，使用時要將屏蔽線接地。
３. 感測器的種類很多，其輸出方式也各不相同。當採用接近開關、光電開關等兩線式感測器時，由於感測器的漏電流較大，可能出現錯誤的輸入信號而導致PLC的誤動作，此時可在PLC輸入端並聯旁路電阻Ｒ，如圖6-8所示。當漏電流不足lmA時可以不考慮其影響。
式中：I為感測器的漏電流（mA），UOFF為PLC輸入電壓低電平的上限值（V），RC為PLC的輸入阻抗（KΩ），RC的值根據輸入點不同有差異。
４. 如果PLC控制系統中的某些數據需要經常修改，可使用多位撥碼開關與PLC連接，在PLC外部進行數據設定。如圖6-5所示為一位撥碼開關的示意圖，一位撥碼開關能輸入一位十進位數的0～9，或一位十六進位數的0～F。
圖6-5 一位撥碼開關的示意圖
如圖6-6所示4位撥碼開關組裝在一起，把各位撥碼開關的COM端連在一起，接在PLC輸入側的COM端子上。每位撥碼開關的4條數據線按一定順序接在PLC的4個輸入點上。由圖可見，使用撥碼開關要佔用許多PLC 輸入點，所以不是十分必要的場合，一般不要採用這種方法。
５. PLC與輸出設備連接時，不同組（不同公共端）的輸出點，其對應輸出設備（負載）的電壓類型、等級可以不同，但同組（相同公共端）的輸出點，其電壓類型和等級應該相同。要根據輸出設備電壓的類型和等級來決定是否分組連接。如圖6-9所示以FX2N為例說明PLC與輸出設備的連接方法。圖中接法是輸出設備具有相同電源的情況，所以各組的公共端連在一起，否則要分組連接。圖中只畫出Y0-Y7輸出點與輸出設備的連接，其它輸出點的連接方法相似。
６. PLC的輸出端經常連接的是感性輸出設備（感性負載），為了抑制感性電路斷開時產生的電壓使PLC內部輸出元件造成損壞。因此當PLC與感性輸出設備連接時，如果是直流感性負載，應在其兩端並聯續流二極體；如果是交流感性負載，應在其兩端並聯阻容吸收電路。如圖6-10所示。
圖中，續流二極體可選用額定電流為1A、額定電壓大於電源電壓的3倍；電阻值可取50~120Ω，電容值可取0.1~0.47μF，電容的額定電壓應大於電源的峰值電壓。接線時要注意續流二極體的極性。
７. PLC可直接用開關量輸出與七段LED顯示器的連接，但如果PLC控制的是多位LED七段顯示器，所需的輸出點是很多的。
如圖6-11所示電路中，採用具有鎖存、解碼、驅動功能的晶元CD4513驅動共陰極LED七段顯示器，兩隻CD4513的數據輸入端A～D共用PLC的4個輸出瑞，其中A為最低位，D為最高位。LE是鎖存使能輸入端，在LE信號的上升沿將數據輸入端輸入的BCD數鎖存在片內的寄存器中，並將該數解碼後顯示出來。如果輸入的不是十進位數，顯示器熄滅。LE為高電平時，顯示的數不受數據輸入信號的影響。顯然，N個顯示器佔用的輸出點數為P=4＋N。
如果PLC使用繼電器輸出模塊，應在與CD4513相連的PLC各輸出端接一下拉電阻，以避免在輸出繼電器的觸點斷開時CD4513的輸入端懸空。PLC輸出繼電器的狀態變化時，其觸點可能抖動，因此應先送數據輸出信號，待該信號穩定後，再用LE信號的上升沿將數據鎖存進CD4513。
PLC輸入外部電路的形式
PLC輸入外部電路的外部節點形式共分為以下三種：
1、無源節點輸入，即：開關節點輸入。
2、NPN和PNP節點輸入
3、二極體輸入
下面，就這三種節點輸入的形式及接線方式簡單說明一下。
1、無源節點輸入（開關量輸入）
此種節點形式是PLC輸入用的最多的一種形式。使用此種形式時，只要注意PLC的輸入公共端是共陽極還是共陰極就行了。如為共陽極，則通過開關節點引入的應該是負極，如為共陰極，則經過開關節點引入的應該是正極。如下圖所示（括弧內為共陽極時）：
２、NPN和PNP節點輸入
一些感測器或接近開關的輸出節點是NPN或PNP節點形式。這時，做為PLC的輸入是選NPN還是PNP節點，一方面要看要看PLC的接線形式而定，另外還要看感測器或接近開關的接線形式。下面舉例來說明：
如下圖所示，感測器的輸出是NPN形式的。從圖中負載接線可知，感測器動作時，輸出0V（黑線④處）。這就要求，PLC的公共端（COM）是正極。因此，對於此線路，當PLC的公共端接（CON）正極時，PLC的輸入就只能用NPN形式。
下圖正好相反，當感測器動作時，其輸出為正極（黑線④處）。此時，就要求PLC的公共端（COM）接負極。因此，對於此線路，當PLC的公共端接負極時，PLC的輸入就只能用PNP的形式。
PLC的輸入節點到底是採用PNP還是NPN的形式，其實大不可必死記。只要明白PLC輸入內部的電路原理就行了，即：採用PNP還是NPN節點，都必須保證PLC輸入電路內部的光電耦合部分的發光二極體得電。
以上兩例是以西門子PLC為例，西門子PLC輸入內部線路的光電耦合的公共端可以是共陰極或共陽極，因此，在考慮使用NPN或PNP輸入時，可以改變公共端（COM）的正極或負極來分別使用；而對於三菱FX系列的PLC，因光電耦合的公共端是固定採用共陽極的，因此公共端只能接正極，輸入也就只能使用NPN節點輸入方式了。
3、串二極體輸入
有時，需要在PLC的輸入節點中串入一個發光二極體來為指示。如下圖所示：
此時，一般PLC都會規定串入二極體的允許電壓降及允許串入的二極體的個數。比如，上圖所示的FX系列的PLC規定，發光二極體允許電壓降為4V，最多允許中時串入2個。
PNP與NPN型感測器其實就是利用三極體的飽和和截止，輸出兩種狀態，屬於開關型感測器。但輸出信號是截然相反的，即高電平和低電平。PNP輸出是低電平0，NPN輸出的是高電平1。
PNP與NPN型感測器（開關型）分為六類：
1、NPN-NO（常開型）
2、NPN-NC（常閉型）
3、NPN-NC+NO（常開、常閉共有型）
4、PNP-NO（常開型）
5、PNP-NC（常閉型）
6、PNP-NC+NO（常開、常閉共有型）
PNP與NPN型感測器一般有三條引出線，即電源線VCC、0V線，OUT信號輸出線。
1、NPN類
NPN是指當有信號觸發時，信號輸出線OUT和電源線VCC連接，相當於輸出高電平的電源線。
對於NPN-NO型，在沒有信號觸發時，輸出線是懸空的，就是VCC電源線和out線斷開。有信號觸發時，發出與VCC電源線相同的電壓，也就是out線和電源線VCC連接，輸出高電平VCC。
對於NPN-NC型，在沒有信號觸發時，發出與VCC電源線相同的電壓，也就是out線和電源線VCC連接，輸出高電平VCC。當有信號觸發後，輸出線是懸空的，就是VCC電源線和out線斷開。
對於NPN-NC+NO型，其實就是多出一個輸出線OUT，根據需要取捨。
2、PNP類
PNP是指當有信號觸發時，信號輸出線OUT和0V線連接，相當於輸出低電平0V。
對於PNP-NO型，在沒有信號觸發時，輸出線是懸空的，就是0V線和OUT線斷開。有信號觸發時，發出與0V相同的電壓，也就是OUT線和0V線連接，輸出輸出低電平0V。
對於PNP-NC型，在沒有信號觸發時，發出與0V線相同的電壓，也就是OUT線和0V線連接，輸出低電平0V。當有信號觸發後，輸出線是懸空的，就是0V線和OUT線斷開。
對於PNP-NC+NO型，和NPN-NC+NO型類似，多出一個輸出線OUT，及兩條信號反相的輸出線，根據需要取捨。
我們一般常用的是NPN型，即高電平有效狀態。PNP很少使用。
NPN還是PNP的輸出信號是高電平還是低電平,也沒必須硬記NPN是接共陽極的PLC還是共陰極的PLC.我們知道,PLC的輸入是發光二極體隔離,PLC共陽極,就是把所有發光二極體的陽極接在一起,此時,要想PLC有輸入(即讓發光二極體亮),PLC的輸入端(即發光二極的陰極)必須是一個低電平才對.PLC共陰極時也一樣.大家千萬不要死記硬背一些所謂的法則.要根據具體情況具體分。
不同形式的直流輸入信號如何與PLC連接
在可編程程序控制器控制系統中遇到的的直流有源輸入信號，一般都是5V、12V、24V、48V等。而目前的PLC輸入模塊輸入點的響應電壓範圍是3~120V之間，因此，這類信號不必做轉換處理，直接和PLC輸入模塊輸入點連接，但和其他無源開關量信號以及其他來源得直流電壓信號混合接入PLC輸入點時一定注意電壓的0V點一定要連接。
如圖1所示，輸入點I0.0、I0.1連接光電編碼器、接近開關的輸出信號（OUT），它們的驅動電源由PLC自身的24V提供，它們OUT端子輸出信號是有源信號，在和另外兩個無源開關量信號I0.2、I0.3混合連接，PLC的M端子與PLC的0V端子以及光電編碼器、接近開關的0V信號連接在一起，PLC的輸入點的響應電壓電位差都是以一個共同參考點為基點。
圖1
在圖1中，光電編碼器和接近開關的直流供電是由PLC自身24V電源提供，這是可編程序控制器控制系統中經常的設計方法，這種方法使系統簡單，成本低。但在有些情況，比如PLC的直流電源的容量無法支持過多的負載或者外部檢測設備的電源不能使用24V電源，而必須5V、12V等。在這種情況下，就必須設計外部電源為這些設備提供電源，而且這些設備輸出的信號電壓不同，如圖2所示。
圖2
在圖2中，光電編碼器的電源是12V，為它設計配備了12V的直流電源，接近開關的電源是5V，為它設計配備了5V的直流電源。它們OUT的輸出信號分別是12V和5V的脈衝信號。而且在圖中有兩個無源開關量的輸入信號。
不同電壓的直流信號可以PLC輸入模塊輸入點連接，但必須注意的是信號電位差的參考點必須共同。在圖2中，光電編碼器、接近開關、無源開關量的0V信號必須連接在一起，否則，會出現PLC輸入點的響應電壓混亂，造成有的輸入點的電壓過高，儘管可以觸發輸入點，但有可能過高得電壓而燒毀輸入點。而有的輸入點的電壓過低，而無法觸發輸入點。這在可編程序控制器控制系統中是特別注意的。
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