一:引言
的數(shù)字量輸入接口并不復(fù)雜，我們都知道plc為了提高抗干擾能力，輸入接口都采用光電耦合器來(lái)隔離輸入信號(hào)與內(nèi)部處理電路的傳輸。因此，輸入端的信號(hào)只是驅(qū)動(dòng)光電耦合器的內(nèi)部led導(dǎo)通，被光電耦合器的光電管接收，即可使外部輸入信號(hào)可靠傳輸。
目前plc數(shù)字量輸入端口一般分單端共點(diǎn)與雙端輸入，各廠商的單端共點(diǎn)（com）的接口有光電耦合器正極共點(diǎn)與負(fù)極共點(diǎn)之分，日系plc通常采用正極共點(diǎn)，歐系plc習(xí)慣采用負(fù)極共點(diǎn)；日系plc供應(yīng)歐洲市場(chǎng)也按歐洲習(xí)慣采用負(fù)極共點(diǎn)；為了能靈活使用又發(fā)展了單端共點(diǎn)（s/s）可選型，根據(jù)需要單端共點(diǎn)可以接負(fù)極也可以接正極。
由于這些區(qū)別，用戶在選配外部時(shí)接法上需要一定的區(qū)分與了解才能正確使用傳感器與plc為后期的編程工作和系統(tǒng)穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。
二：輸入電路的形式
1、輸入類(lèi)型的分類(lèi)
plc的數(shù)字量輸入端子，按分直流與交流，按輸入接口分類(lèi)由單端共點(diǎn)輸入與雙端輸入，單端共點(diǎn)接電源正極為sink（sink current 拉電流），單端共點(diǎn)接電源負(fù)極為srce（source current 灌電流）。
2、術(shù)語(yǔ)的解釋
sink漏型
source源型
sink漏型為電流從輸入端流出，那么輸入端與電源負(fù)極相連即可，說(shuō)明接口內(nèi)部的光電耦合器為單端共點(diǎn)為電源正極，可接npn型傳感器。
source源型為電流從輸入端流進(jìn)，那么輸入端與電源正極相連即可，說(shuō)明接口內(nèi)部的光電耦合器為單端共點(diǎn)為電源負(fù)極，可接pnp型傳感器。
國(guó)內(nèi)對(duì)這兩種方式的說(shuō)法有各種表達(dá)：
1）、根據(jù)ti的定義，sink current 為拉電流，source current為 灌電流，
2）、由按接口的單端共點(diǎn)的極性，共正極與共負(fù)極。這樣的表述比較容易分清楚。
3）、sink為npn接法，source為pnp接法（按傳感器的輸出形式的表述）。
4）、sink為負(fù)邏輯接法，source為正邏輯接法（按傳感器的輸出形式的表述）。
5）、sink為傳感器的低電平有效，source為傳感器的高電平有效（按傳感器的輸出狀態(tài)的表述）。
這種表述的筆者接觸的最多，也是最容易引起混淆的說(shuō)法。
接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)三、四線輸出分npn與pnp輸出，對(duì)于無(wú)檢測(cè)信號(hào)時(shí)npn的接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)輸出為高電平（對(duì)內(nèi)部有上拉電阻而言），當(dāng)有檢測(cè)信號(hào)，內(nèi)部npn管導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)輸出為低電平。
對(duì)于無(wú)檢測(cè)信號(hào)時(shí)pnp的接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)輸出為低電平（對(duì)內(nèi)部有下拉電阻而言），當(dāng)有檢測(cè)信號(hào)，內(nèi)部pnp管導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)輸出為高電平。
以上的情況只是針對(duì)，傳感器是屬于常開(kāi)的狀態(tài)下。目前可廠商生產(chǎn)的傳感器有常開(kāi)與常閉之分；常閉型npn輸出為低電平，常閉型pnp輸出為高電平。因此用戶在選型上與供應(yīng)商配合上經(jīng)常產(chǎn)生偏差。
另一種情況，用戶也遇到sink接pnp型傳感器，source接npn型傳感器，也能驅(qū)動(dòng)plc接口，對(duì)于plc輸入信號(hào)狀態(tài)則由plc程序修改。原因是傳感器輸出有個(gè)上拉電阻與下拉電阻的緣故，對(duì)于集電極開(kāi)路的傳感器，這樣的接法是無(wú)效的；另外輸出的上拉電阻與下拉電阻阻值與plc接口漏電流參數(shù)有很大關(guān)系。并非所有的傳感器與plc都可以通用，對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題可以參考筆者的另一文《接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)的輸出與負(fù)載接口問(wèn)題》，在此不再贅述。
sink漏型、source源型在下文有詳細(xì)圖解描述。
3、按電源配置類(lèi)型
3.1、直流輸入電路
如圖1，直流輸入電路要求外部輸入信號(hào)的元件為無(wú)源的干接點(diǎn)或直流有源的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，當(dāng)外部輸入元件與電源正極導(dǎo)通，電流通過(guò)r1，光電耦合器內(nèi)部led，vd1（接口指示）到com端形成回路，光電耦合器內(nèi)部接收管接受外部元件導(dǎo)通的信號(hào)，傳輸?shù)絻?nèi)部處理；這種由直流電提供電源的接口方式，叫直流輸入電路；直流電可以由plc內(nèi)部提供也可以外接直流電源提供給外部輸入信號(hào)的元件。r2在電路中的作用是旁路光電耦合器內(nèi)部led的電流，保證光電耦合器led不被兩線制接近開(kāi)關(guān)的靜態(tài)泄漏電流導(dǎo)通。
3.1、交流輸入電路
如圖2，交流輸入電路要求外部輸入信號(hào)的元件為無(wú)源的干接點(diǎn)或交流有源的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，它與直流接口的區(qū)分在光電耦合器前加一級(jí)降壓電路與橋整流電路。外部元件與交流電接通后，電流通過(guò)r1，c2經(jīng)過(guò)橋整流，變成降壓后的直流電，后續(xù)電路的原理與直流的一致。交流plc主要適用相對(duì)環(huán)境惡劣，，布線技改變動(dòng)不大等場(chǎng)合；如接近開(kāi)關(guān)就用交流兩線直接替代原來(lái)行程開(kāi)關(guān)。
4：按端口類(lèi)型
4.1單端共點(diǎn)（comcon）數(shù)字量輸入方式
為了節(jié)省輸入端子，單端共點(diǎn)輸入的結(jié)構(gòu)是在plc內(nèi)部將所有輸入電路（光電耦合器）的一端連接在一起接到標(biāo)示為com的內(nèi)部公共端子（internal comcon terminal），各輸入電路的另一端才接到其對(duì)應(yīng)的輸入端子x0、x1、x2、....，com共點(diǎn)與n個(gè)單端輸入就可以做n個(gè)數(shù)字量的輸入(n+1個(gè)端子)，因此我們稱(chēng)此結(jié)構(gòu)為"單端共點(diǎn)"輸入。
用戶在做外部數(shù)字量輸入組件的接線時(shí)也需要同樣的作法，需要將所有輸入組件的一端連接在一起，叫輸入組件的的外部共線（external comcon wire）；輸入組件的另一端才接到plc的輸入端子x0、x1、x2、....。
如果com為電源24v+（正極），外部共線就要接24v-（負(fù)極），此接法稱(chēng)sink（sink current 拉電流）輸入方式；也稱(chēng)之plc接口共電源正極。
如果com為電源24v-（負(fù)極），外部共線就要接24v+（正極），此接法稱(chēng)srce（source current 灌電流）輸入方式；也稱(chēng)之plc接口共電源負(fù)極。
sink（sink current 拉電流）輸入方式，可接npn型傳感器，即x端口與負(fù)極相連。
srce（source current 灌電流）輸入方式，可接pnp型傳感器。即x端口與整機(jī)極相連。
為了適應(yīng)各地區(qū)的使用習(xí)慣,內(nèi)部公共端子有的廠家的plc是采用s/s端子，此端子可以與電源的24v+（正極）或24v-（負(fù)極）相連，結(jié)合外部共線接線變化使plc可以 sink（sink current 拉電流）輸入方式，可接npn型傳感器和srce（source current 灌電流）輸入方式，可接pnp型傳感器。較采用com端的plc更靈活。s/s端子的發(fā)展是為了適用日系與歐系plc混合使用場(chǎng)合,起到通用的作用,s/s端子也稱(chēng)之 sink/srce可切換型。
（外部輸入組件可以為按鈕開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、舌簧開(kāi)關(guān)、霍爾開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、光幕傳感器、觸點(diǎn)、觸電等開(kāi)關(guān)量的元件。）
4.1.1 sink（sink current 拉電流）輸入方式
●單端共點(diǎn)sink輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子com→24v+，外部共線→24v-）。如圖3:
4.1.2 srce（source current 灌電流）輸入方式
● 單端共點(diǎn)srce輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子com→24v-，外部共線→24v+）。如圖4:
4.1.3 sink/srce可切換輸入方式
s/s端子與com端不同的是,com是與內(nèi)部電源正極或負(fù)極固定相連，s/s端子是非固定相連的，根據(jù)需要才與內(nèi)部電源或外部電源的正極或者負(fù)極相連。
● 單端共點(diǎn)sink輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子s/s→24v+，外部共線→24v-）。
● 單端共點(diǎn)srce輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子s/s→24v-，外部共線→24v+）。
4.2.4：當(dāng)有源輸入元件(霍爾開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、光幕傳感器等)數(shù)量比較多，消耗功率比較大，plc內(nèi)置電源不能滿足時(shí)，需要配置外置電源。根據(jù)需求可以配24vdc，一定功率的。外置電源原則上不能與內(nèi)置電源并聯(lián)，根據(jù)com與外部共線的特點(diǎn)， sink（sink current 拉電流）輸入方式時(shí)，外置電源與內(nèi)置電源正極相連接； srce（source current 灌電流）輸入方式時(shí)，外置電源與內(nèi)置電源負(fù)極相連接。
4.2.5：簡(jiǎn)單判斷sink（sink current 拉電流）輸入方式，只需要xn端與負(fù)極短路，如果接口指示燈亮就說(shuō)明是sink輸入方式。共正極的光藕合器，可接npn型的傳感器。 srce（source current 灌電流）輸入方式，將xn端與正極短路，如果接口指示燈亮就說(shuō)明是srce輸入方式。共負(fù)極的光藕合器，可接pnp型的傳感器。
4.2.4：對(duì)于2線式的開(kāi)關(guān)量輸入，如果是無(wú)源觸點(diǎn)，sink與srce按上圖的輸入元件接法，對(duì)于2線式的接近開(kāi)關(guān)，需要判斷接近開(kāi)關(guān)的極性，正確接入。我公司部分2線式的ljk系列接近開(kāi)關(guān)也有不分極性即可接入接口的，具體參考附帶產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。
4.2、超高速雙端輸入電路
主要用于硬件高速計(jì)數(shù)器（hhsc）的輸入使用，接口電壓為5vdc，在應(yīng)用上為確保高速及高噪音抗性通常采用雙線驅(qū)動(dòng)方式（line-drive）。如果工作頻率不高與噪音低也可以采用5vdc的單端sink或者srce接法，串聯(lián)一個(gè)限流電阻轉(zhuǎn)換成24vdc的單端sink或者srce接法。
4.2.1、雙輸入端雙線驅(qū)動(dòng)方式（line-drive）。
4.2.2、5vdc的單端sink或者srce接法。
4.2.3、24vdc的單端sink或者srce接法。
注：24vdc供電的傳感器,在輸入回路上需要串聯(lián)限流電阻，r1為10ω，r2為2kω，不串聯(lián)限流電阻，將燒毀接口回路，限流電阻取值2.7kω。
四：外部輸入元件
1：無(wú)源干接點(diǎn)（按鈕開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、舌簧磁性開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)等）
無(wú)源干接點(diǎn)比較簡(jiǎn)單，接線容易。不存在電源的極性，壓降等因素，上圖3-6中的輸入元件這是此類(lèi)型。這里不重復(fù)介紹。
2：有源兩線制傳感器（接近開(kāi)關(guān)、有源舌簧磁性開(kāi)關(guān)）
有源兩線接近開(kāi)關(guān)分直流與交流，此傳感器的特點(diǎn)就是兩根線，傳器輸出端導(dǎo)通后，為了保證電路正常工作需要一個(gè)保持電壓來(lái)維持電路工作，通常在3.5-5v的壓降，靜態(tài)泄露電流要小于1ma，這個(gè)指標(biāo)很重要；如果過(guò)大，在接近開(kāi)關(guān)沒(méi)檢測(cè)信號(hào)時(shí)，就使plc的輸入端的光電耦合器導(dǎo)通。我公司的ljk系列兩線制接近開(kāi)關(guān)靜態(tài)泄露電流控制在0.35-0.5ma之間適應(yīng)各類(lèi)型plc。
直流兩線制接近開(kāi)關(guān)分極性保護(hù)與橋整流極性保護(hù)，前者在接plc時(shí)需要注意極性，后者就不需要注意極性。有源舌簧磁性開(kāi)關(guān)主要用在汽缸上做位置檢測(cè)，由于需要信號(hào)指示，內(nèi)部有雙向二極管回路，因此也不需要注意極性；交流兩線制接近開(kāi)關(guān)就不需要注意極性。如圖10：
2.1、單端共點(diǎn)sink輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子com→24v+，外部共線→24v-）。如圖11
2.2、單端共點(diǎn)srce輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子com→24v-，外部共線→24v+）。如圖12:
2.3、s/s端子接法參考圖5-圖6以及圖11-圖12。
3：有源三線傳感器（電感接近開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、霍爾接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等）
直流有源三制線接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)輸出管使用輸出，因此傳感器分npn和pnp輸出，有的產(chǎn)品是四線制，有雙npn或雙pnp，只是狀態(tài)剛好相反，也有npn和pnp結(jié)合的四線輸出。
npn型當(dāng)傳感器有檢測(cè)信號(hào)vt導(dǎo)通，輸出端out的電流流向負(fù)極，輸出端out電位接近負(fù)極，通常說(shuō)的高電平翻轉(zhuǎn)成低電平。
pnp型當(dāng)傳感器有檢測(cè)信號(hào)vt導(dǎo)通，正極的電流流向輸出端out,輸出端out電位接近正極，通常說(shuō)的低電平翻轉(zhuǎn)成高電平。
電路中三極管的發(fā)射極上的電阻為短路保護(hù)采樣電阻2-3ω不影響輸出電流。三極管的集電極的電阻為上拉與下拉電阻，提供輸出電位，方便電平接口的電路，另一種輸出的三極管集電極開(kāi)路輸出不接上拉與下拉電阻，更多問(wèn)題可以參考《接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)的輸出與負(fù)載接口問(wèn)題》的文章。
簡(jiǎn)單說(shuō)當(dāng)三極管vt導(dǎo)通,相當(dāng)與一個(gè)接點(diǎn)導(dǎo)通，如圖13：
3.1單端共點(diǎn)sink輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子com→24v+，外部共線→24v-）。如圖14:
2.2、單端共點(diǎn)srce輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子com→24v-，外部共線→24v+）。如圖15:
2.3、s/s端子接法參考圖5-圖6、圖11-圖12以及圖14-圖15。
五、結(jié)束語(yǔ)
plc輸入接口電路形式和外接元件（傳感器）輸出信號(hào)形式的多樣性，因此在plc輸入模塊接線前必要了解plc輸入電路形式和傳感器輸出信號(hào)的形式，才能確保plc輸入模塊接線正確無(wú)誤，在實(shí)際應(yīng)用中才能游刃有余，后期的編程工作和系統(tǒng)穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
|
|
|
|
|
|
|
|