NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接

PLC 控制系統的設計中,雖然接線工作佔的比重較小,但它是編程設計的基礎,只有接線正確後,才能順利地進行編程設計工作,因此必須對PLC內部的輸入輸出電路有一個比較清楚的瞭解。

PLC數字輸入模塊為了防止外界線路產生的干擾(如尖峰電壓,干擾噪聲等)引起PLC的非正常工作甚至是元器件的損壞,一般在PLC的輸入側都採用光電隔離電路與RC濾波電路,使PLC內部線路和外部線路電氣上分離,同時也防止輸入點抖動或外部干擾脈衝引起的錯誤信號。

輸入電路的形式

1 分類

PLC 的輸入電路,按外接電源的類型分,可以分為直流輸入電路和交流輸入電路;按PLC輸入模塊公共端(COM端)電流的流向分,可分為源輸入、漏輸入和混合型電路;按光耦發光二極管公共端的連接方式可分為共陽和共陰極輸入電路。如下圖所示:

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接


2 按外接電源的類型分類

2.1直流輸入電路

下圖為直流輸入電路的一種形式(只畫出一路輸入電路)。當圖中的外部線路的開關閉合時,PLC內部光耦的發光二極管點亮,光敏三極管飽和導通,該導通信號再傳送給處理器,從而CPU認為該路有信號輸入;外界開關斷開時,光耦中的發光二極管熄滅,光敏三極管截止,CPU認為該路沒有信號。

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接

2.2交流輸入電路

下圖為交流輸入電路的一種形式(只畫出一路輸入電路)。可以看出,與直流輸入電路的區別主要就是增加了一個整流的環節。

交流輸入的輸入電壓一般為AC120V或230V。交流電經過電阻R的限流和電容C的隔離(去除電源中的直流成分),再經過橋式整流為直流電,其後工作原理和直流輸入電路一樣,不再綴述。

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接

從以上可以看出,由於交流輸入電路中增加了限流、隔離和整流三個環節,因此,輸入信號的延遲時間要比直流輸入電路的要長,這是其不足之處。但由於其輸入端是高電壓,因此輸入信號的可靠性要比直流輸入電路要高。一般,交流輸入方式用於有油霧、粉塵等惡劣環境中,對響應性要求不高的場合,而直流輸入方式用於環境較好,電磁干擾不嚴懲,對響應性要求高的場合。


3 按流入公共端電流的流向分類

3.1漏型輸入電路

漏型輸入電路如下圖所示,電流從PLC 公共端(COM端或M端)流進,而從輸入端流出,即PLC 公共端接外接DC電源的正極。

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接

此圖只是畫出了一路的情形,如果輸入有多路,所有輸入的二極管陽極相連,就構成了共陽極電路。如下圖所示。

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接

三菱A系列PLC的AX40/41/42/50/60及Q系列的QX40/41/42等輸入模塊均屬於漏型輸入模塊。

3.2源型輸入電路

電流的流向正好和漏型的電路相反。源型輸入電路的電流是從PLC的輸入端流進,而從公共端流出,即公共端接外接電源的負極。

如果所有輸入迴路的二極管的陰極相連,就構成了共陰極電路,如下圖所示:

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接

三菱A系列PLC的AX80/81/82及Q系列的QX80/81的輸入模塊均屬於此類輸入電路。

3.3混合型輸入電路

因為此類型的PLC公共端既可以流出電流,也可以流出電流(既PLC公共端既可以接外接電源的正極,也可以接負極),同時具有源輸入電路和漏輸入電路的特點,所以可以姑且把這種輸入電路稱為混合型輸入電路。其電路形式如下圖所示。

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接

作為源輸入時,公共端接電源的負極;作為漏輸入時,公共端接電源的正極,可以根據現場的需要來接線,給接線工作帶來極大的靈活。

三菱A系列PLC的AX50-S1/60-S1/70/71/81-S1及Q系列的QX70/71/72。

這裡需要說明的是,三菱和SIEMENS關於“源輸入”和“漏輸入”電路的劃分正好相反,以上是按三菱的劃分方法來介紹的,這點在使用過程中要注意。

SIEMENSS7-300/400系列PLC的直流輸入模塊大多為漏型輸入(公共端接外部電源的負極。注:按SIEMENS的劃分方法)。在S7-300系列PLC中,只有SM321(-IBH50-)輸入模塊為源輸入(公共端接正。注:按SIEMENS的劃分方法),S7-400系列PLC中則沒有源輸入模塊。小型PLC S7-200的輸入模塊則全部為混合型輸入形式。在大的項目中不建議使用,因此種輸入形式雖然接線方便,但容易造成電源的混亂。

4、外接開關量信號和PLC輸入電路的連接

PLC外接的輸入信號,除了像按鈕一些幹節點信號外,現在一些傳感器還提供NPN和PNP集電極開路輸出信號。幹節點和PLC輸入模塊的連接比較簡單,這裡主要不再綴述。而對於不同的PLC輸入電路,到底是使用NPN輸入還是PNP輸入有時感到無所適從。下面主要介紹一下這兩種輸入和PLC輸入電路的連接。

4.1 NPN和PNP輸出電路的形式

以下介紹NPN和PNP輸出電路的一種形式:

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接

NPN集電極開路輸出

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接

PNP集電極開路輸出

從上面兩圖看出,NPN集電極開路輸出電路的輸出OUT端通過開關管和0V連接,當傳感器動作時,開關管飽和導通,OUT端和0V相通,輸出0V低電平信號;PNP集電極開路輸出電路的輸出OUT端通過開關管和+V連接,當傳感器動作時,開關管飽和導通,OUT端和+V相通,輸出+V高電平信號。


4.2 NPN和PNP輸出電路和PLC輸入模塊的連接

4.2.1 NPN集電極開路輸出

由以上分析可知,NPN集電極開路輸出為0V,當輸出OUT端和PLC輸入相連時,電流從PLC的輸入端流出,從PLC的公共端流入,此即為PLC的漏型電路的形式,即:NPN集電極開路輸出只能接漏型或混合式輸入電路形式的PLC,連接圖如下圖所示:

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接

4.2.2 PNP集電極開路輸出

PNP集電極開路輸出為+V高電平,當輸出OUT端和PLC輸入相連時,電流從PLC的輸入端流入,從PLC的公共端流出,此即為PLC的源型電路的形式,即:PNP集電極開路輸出只能接源型或混合型輸入電路形式的PLC,連接圖如下圖所示:

PNP/NPN輸出電路與PLC輸入模塊如何連接


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