1 引言

PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，雖然接線工作占的比重較小，大部分工作還是PLC 的編程設(shè)計(jì)工作，但它是編程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只要接線正確后，才能順利地進(jìn)行編程設(shè)計(jì)工作。而保證接線工作的正確性，就必須對(duì)PLC 內(nèi)部的輸入輸出電路有一個(gè)比較清楚的了解。

我們知道，PLC 數(shù)字輸入模塊為了防止外界線路產(chǎn)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(cè)都采用光耦，來(lái)切斷PLC 內(nèi)部線路和外部線路電氣上的聯(lián)系，保證PLC 的正常工作。并且在輸入線路中都設(shè)有RC 濾波電路，以防止由于輸入點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起的錯(cuò)誤信號(hào)。

2 輸入電路的形式

2.1 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，可分為源輸入電路和漏輸入電路；按光耦發(fā)光二極管公共端的連接方式可分為共陽(yáng)極和共陰極輸入電路。如下圖1所示：

圖1 PLC輸入電路的分類
　　
　　2.2 按外接電源的類型分類
　　
　　2.2.1 直流輸入電路
　　
　　圖2 為直流輸入電路的一種形式（只畫(huà)出一路輸入電路）。當(dāng)圖1 中外部線路的開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，PLC 內(nèi)部光耦的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，光敏三極管飽和導(dǎo)通，該導(dǎo)通信號(hào)再傳送給處理器，從而CPU 認(rèn)為該路有信號(hào)輸入；外界開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，光耦中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止，CPU 認(rèn)為該路沒(méi)有信號(hào)。

2.2.2 交流輸入電路
　　
　　交流輸入電路如圖3 所示，可以看出，與直流輸入電路的區(qū)別主
　　
　　要就是增加了一個(gè)整流的環(huán)節(jié)。
　　
　　交流輸入的輸入電壓一般為AC120V 或230V。交流電經(jīng)過(guò)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(jīng)過(guò)橋式整流為直流電，其后工作原理和直流輸入電路一樣，不再綴述。

圖3 交流輸入電路
　　
　　從以上可以看出，由于交流輸入電路中增加了限流、隔離和整流三個(gè)環(huán)節(jié)，因此，輸入信號(hào)的延遲時(shí)間要比直流輸入電路的要長(zhǎng)，這是其不足之處。但由于其輸入端是高電壓，因此輸入信號(hào)的可靠性要比直流輸入電路要高。一般，交流輸入方式用于有油霧、粉塵等惡劣環(huán)境中，對(duì)響應(yīng)性要求不高的場(chǎng)合，而直流輸入方式用于環(huán)境較好，電磁干擾不嚴(yán)懲，對(duì)響應(yīng)性要求高的場(chǎng)合。
　　
　　2.3 按流入公共端電流的流向分類
　　
　　2.3.1 漏型輸入電路
　　
　　漏型輸入電路如圖4所示，此時(shí)，電流從PLC 公共端（COM端或M端）流進(jìn)，而從輸入端流出，即PLC 公共端接外接DC電源的正極。

圖4 漏型輸入電路
　　此圖只是畫(huà)出了一路的情形，如果輸入有多路，所有輸入的二極管陽(yáng)極相連，就構(gòu)成了共陽(yáng)極電路。如圖5所示。

圖5 共陽(yáng)極電路
　　
　　三菱A系列PLC的AX40/41/42/50/60及Q系列的QX40/41/42等輸入模塊均屬于漏型輸入模塊。
　　2.3.2 源型輸入電路
　　
　　圖3所示的電路也是源型輸入電路的形式，此時(shí)，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(jìn)，而從公共端流出，即公共端接外接電源的負(fù)極。
　　
　　如果所有輸入回路的二極管的陰極相連，就構(gòu)成了共陰極電路，如圖6所示：

 

圖6 共陰極電路
　　
　　三菱A系列PLC的AX80/81/82及Q系列的QX80/81的輸入模塊均屬于此類輸入電路。
　　
　　2.3.2 混合型輸入電路
　　
　　因?yàn)榇祟愋偷?/span>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(fù)極），同時(shí)具有源輸入電路和漏輸入電路的特點(diǎn)，所以我們可以姑且把這種輸入電路稱為混合型輸入電路。其電路形式如圖7所示。

圖7 混合型電路
　　
　　作為源輸入時(shí)，公共端接電源的負(fù)極；作為漏輸入時(shí)，公共端接
　　
　　電源的正極。這樣，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需要來(lái)接線，給接線工作帶來(lái)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。
　　
　　這里需要說(shuō)明的是，三菱和SIEMENS關(guān)于“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(lái)介紹的，這點(diǎn)在使用過(guò)程中要注意。
　　
　　 SIEMENS S7-300/400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(fù)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(méi)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(xiàng)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。
　　
　　3 外接開(kāi)關(guān)量信號(hào)和PLC輸入電路的連接
　　
　　 PLC外接的輸入信號(hào)，除了像按鈕一些干節(jié)點(diǎn)信號(hào)外，現(xiàn)在一些傳感器還提供NPN和PNP集電極開(kāi)路輸出信號(hào)。干節(jié)點(diǎn)和PLC輸入模塊的連接比較簡(jiǎn)單，這里主要不再綴述。而對(duì)于不同的PLC輸入電路，到底是使用NPN輸入還是PNP輸入有時(shí)感到無(wú)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。
　　
　　3.1 NPN和PNP輸出電路的形式
　　
　　 如圖8和圖9所示，分別是NPN和PNP輸出電路的一種形式。

圖8 NPN集電極開(kāi)路輸出 圖9 PNP集電極開(kāi)路輸出
　　
　　從圖8和圖9可以看出，NPN集電極開(kāi)路輸出電路的輸出OUT端通過(guò)開(kāi)關(guān)管和0V連接，當(dāng)傳感器動(dòng)作時(shí)，開(kāi)關(guān)管飽和導(dǎo)通，OUT端和0V相通，輸出0V低電平信號(hào)；PNP集電極開(kāi)路輸出電路的輸出OUT端通過(guò)開(kāi)關(guān)管和+V連接，當(dāng)傳感器動(dòng)作時(shí)，開(kāi)關(guān)管飽和導(dǎo)通，OUT端和+V相通，輸出+V高電平信號(hào)。
　　
　　3.2 NPN和PNP輸出電路和PLC輸入模塊的連接
　　
　　3.2.1 NPN集電極開(kāi)路輸出
　　
　　由以上分析可知，NPN集電極開(kāi)路輸出為0V，當(dāng)輸出OUT端和PLC輸入相連時(shí)，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(kāi)路輸出只能接漏型或混合式輸入電路形式的PLC，連接圖如圖10所示：

圖10 NPN集電極開(kāi)路輸出和PLC的連接
　　
　　3.2.2 PNP集電極開(kāi)路輸出
　　
　　PNP集電極開(kāi)路輸出為+V高電平，當(dāng)輸出OUT端和PLC輸入相連時(shí)，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(kāi)路輸出只能接源型或混合型輸入電路形式的PLC，連接圖如圖11所示：