第五節 PLC常用外部設備與接線

一、PLC的輸入設備與接線

PLC輸入端用來接收和采集用戶輸入設備產生的信號，這些輸入設備主要有兩種類型：一類是按鈕、轉換開關、行程開關、接近開關、光電開關、數字撥碼開關與繼電器觸點等開關量輸入設備；另一類是電位器、編碼器和各種變送器等模擬量輸入設備。正確地理解和連接輸入和輸出電路，是保證PLC安全可靠工作的前提。

1 按鈕、轉換開關輸入設備與PLC接線（見圖1-59）

利用按鈕推動傳動機構，使動觸點與靜觸點接通或斷開，并實現電路換接的開關是一種結構簡單、應用十分廣泛的主令電器。在電氣自動控制電路中，用于手動發出控制信號，給PLC輸入端子輸送輸入信號。按鈕、轉換開關與PLC輸入端子的接線如圖1-60所示。

2 行程開關、接近開關、光電開關（見圖1-61）

（1）行程開關 行程開關是利用生產機械運動部件的碰壓，使其觸點動作，從而將機械信號轉變為電信號，使運動機械按一定的位置或行程實現自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動。行程開關與PLC輸入端子的接線如圖1-62所示。

（2）接近開關 接近開關可以在不與目標物實際接觸的情況下檢測靠近開關的金屬目標物。根據操作原理，接近開關大致可以分為電磁感應的高頻振蕩型、磁力型和電容變化的電容型等三大類。接近開關有兩線制和三線制的區別，其接線也就有兩線制和三線制接線兩種。

1）三線制接線。三線制信號輸出有PNP型（輸出高電平約24V）和NPN型（輸出低電平0V）兩種形式，其接線也分PNP型和PNP型。

①PNP常開型接線。PNP型接通時為高電平輸出，即接通時黑線輸出高電平（通常為24V）。圖1-63a所示為PNP型三線開關原理圖，接近開關引出的三根線，棕線接電源正極，藍線接電源負極，黑色為控制信號線。此為常開開關，當開關動作時黑線和棕線接通，此時負載兩端加上直流電壓而獲電動作。

②NPN常開型接線。NPN型接通時為低電平輸出，即接通時黑色線輸出低電平（通常為0V）。圖1-63b所示為NPN型接近開關原理圖，此為常開開關，當開關動作時黑色和藍色兩線接通，此時負載兩端加上直流電壓而獲電動作。

2）兩線制接線。兩線制接近開關的接線比較簡單，接近開關與負載串聯后接到電源，如圖1-64所示。

（3）光電開關 光電開關是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。光電開關與PLC接線和接近開關與PLC接線相同。圖1-65所示為三線制的PNP型光電開關與PLC的接線示意圖，PNP型三線開關引出的三根線，棕線接PLC傳感器輸出電源24V正極端子L+，藍線接PLC傳感器輸出電源負極端子M，黑線為控制信號線，接PLC輸入端子I0.0。

3 數字撥碼開關

撥碼開關在PLC控制系統中常常用到，圖1-66所示為一位撥碼開關的示意圖。撥碼開關有兩種：一種是BCD碼開關，即撥碼數值為0～9，輸出為8421 BCD碼；另一種是十六進制碼，即從0～F，輸出為二進制碼。撥碼開關可以方便地進行數據變更，如控制系統中需要經常修改數據，可使用撥碼開關組成一組撥碼器與PLC相接。圖1-67所示為四位撥碼開關與PLC輸入接口電路連接。四位撥碼器的COM端連在一起與PLC的COM（公共）端相接。每位撥碼開關的四條數據線按一定順序接到PLC的四個輸入點上。

4 編碼器

圖1-68所示為常用的增量型編碼器，可將旋轉編碼器的輸出脈沖信號直接輸入給PLC，利用PLC的高速計數器對其脈沖信號進行計數，以獲得測量結果。不同型號的旋轉編碼器，其輸出脈沖的相數也不同，有的旋轉編碼器輸出A、B、Z三相脈沖，有的只有A、B兩相，最簡單的則只有A相。圖1-68中的編碼器有四條引線，其中兩條是脈沖輸出線，一條是COM或0V端線，一條是電源線。編碼器的電源可以是外接DC 24V電源，也可直接使用PLC的DC 24V電源。電源“-”端要與編碼器的COM端連接，“+”端與編碼器的電源端連接。編碼器的COM端與PLC輸入1M和M端連接，A、B兩相脈沖輸出線直接與PLC的輸入端連接，A、B為相差90°的脈沖。旋轉編碼器還有一條屏蔽線，使用時要將屏蔽線接地，提高抗干擾性。圖1-69所示為編碼器與PLC的連接示意圖。A、B兩相分別接入PLC的輸入點（按高速計數器HSC的規定）進行連接。

二、PLC的輸出設備與接線

PLC輸出設備一般為接觸器、指示燈、數碼管、報警器、電磁閥、電磁鐵、調節閥、調速裝置等各種執行機構。正確地連接輸出電路，是保證PLC安全可靠工作的前提，下面逐一介紹。

1 接觸器、微型繼電器與PLC的輸出接線

接觸器、微型繼電器是一種自動的電磁式開關，如圖1-70a所示。當電磁線圈通入額定電壓后，線圈電流產生磁場，使靜鐵心產生足夠的吸力克服彈簧反作用力將動鐵心向下吸合，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，通常應用于傳統繼電器控制電路和自動化的控制電路中，在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。圖1-70b所示為繼電器與PLC輸出接線，圖1-70b中的電器元件線圈額定電壓是交流220V，如果是直流24V，則需要外加直流24V的開關電源。接線時注意不同電壓等級和性質的電源要獨立接線，輸出端子的公共端不能共用，如圖1-70c所示中的1L和3L的公共端的接線。

2 信號指示燈、聲光報警器與PLC輸出接線

在工業自動化控制系統中，為了安全和運行狀況的指示，常常需要接入信號指示燈與聲光報警器，如圖1-71所示。與PLC的輸出接線如圖1-72所示，圖中的電器元件額定電壓為交流220V。

3 數碼管與PLC輸出接線

數碼管可分為七段數碼管和八段數碼管，是一種半導體發光器件，其基本單元是發光二極管，八段數碼管由八個發光二極管組成，七段數碼管由七個發光二極管組成。通過對其不同的管腳輸入相對的電流，使其發光，可以顯示十進制0～9的數字，也可以顯示英文字母，包括十六進制中的英文A～F。下面重點介紹七段共陰極數碼管，如圖1-73所示。七段數碼管分為共陽極和共陰極，如圖1-74所示。在共陰極結構中，各段發光二極管的陰極連在一起，將此公共點接地，某一段發光二極管的陽極為高電平時，該段二極管發光。共陽極的七段數碼管的陽極為七個發光二極管的陽極連接在一起，某段發光二極管的陰極為低電平時，該段二極管發光。共陰極七段數碼管與PLC輸出接線如圖1-75所示。