第五节 PLC常用外部设备与接线

一、PLC的输入设备与接线

PLC输入端用来接收和采集用户输入设备产生的信号，这些输入设备主要有两种类型：一类是按钮、转换开关、行程开关、接近开关、光电开关、数字拨码开关与继电器触点等开关量输入设备；另一类是电位器、编码器和各种变送器等模拟量输入设备。正确地理解和连接输入和输出电路，是保证PLC安全可靠工作的前提。

1 按钮、转换开关输入设备与PLC接线（见图1-59）

利用按钮推动传动机构，使动触点与静触点接通或断开，并实现电路换接的开关是一种结构简单、应用十分广泛的主令电器。在电气自动控制电路中，用于手动发出控制信号，给PLC输入端子输送输入信号。按钮、转换开关与PLC输入端子的接线如图1-60所示。

2 行程开关、接近开关、光电开关（见图1-61）

（1）行程开关 行程开关是利用生产机械运动部件的碰压，使其触点动作，从而将机械信号转变为电信号，使运动机械按一定的位置或行程实现自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动。行程开关与PLC输入端子的接线如图1-62所示。

（2）接近开关 接近开关可以在不与目标物实际接触的情况下检测靠近开关的金属目标物。根据操作原理，接近开关大致可以分为电磁感应的高频振荡型、磁力型和电容变化的电容型等三大类。接近开关有两线制和三线制的区别，其接线也就有两线制和三线制接线两种。

1）三线制接线。三线制信号输出有PNP型（输出高电平约24V）和NPN型（输出低电平0V）两种形式，其接线也分PNP型和PNP型。

①PNP常开型接线。PNP型接通时为高电平输出，即接通时黑线输出高电平（通常为24V）。图1-63a所示为PNP型三线开关原理图，接近开关引出的三根线，棕线接电源正极，蓝线接电源负极，黑色为控制信号线。此为常开开关，当开关动作时黑线和棕线接通，此时负载两端加上直流电压而获电动作。

②NPN常开型接线。NPN型接通时为低电平输出，即接通时黑色线输出低电平（通常为0V）。图1-63b所示为NPN型接近开关原理图，此为常开开关，当开关动作时黑色和蓝色两线接通，此时负载两端加上直流电压而获电动作。

2）两线制接线。两线制接近开关的接线比较简单，接近开关与负载串联后接到电源，如图1-64所示。

（3）光电开关 光电开关是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。光电开关与PLC接线和接近开关与PLC接线相同。图1-65所示为三线制的PNP型光电开关与PLC的接线示意图，PNP型三线开关引出的三根线，棕线接PLC传感器输出电源24V正极端子L+，蓝线接PLC传感器输出电源负极端子M，黑线为控制信号线，接PLC输入端子I0.0。

3 数字拨码开关

拨码开关在PLC控制系统中常常用到，图1-66所示为一位拨码开关的示意图。拨码开关有两种：一种是BCD码开关，即拨码数值为0～9，输出为8421 BCD码；另一种是十六进制码，即从0～F，输出为二进制码。拨码开关可以方便地进行数据变更，如控制系统中需要经常修改数据，可使用拨码开关组成一组拨码器与PLC相接。图1-67所示为四位拨码开关与PLC输入接口电路连接。四位拨码器的COM端连在一起与PLC的COM（公共）端相接。每位拨码开关的四条数据线按一定顺序接到PLC的四个输入点上。

4 编码器

图1-68所示为常用的增量型编码器，可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC，利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以获得测量结果。不同型号的旋转编码器，其输出脉冲的相数也不同，有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲，有的只有A、B两相，最简单的则只有A相。图1-68中的编码器有四条引线，其中两条是脉冲输出线，一条是COM或0V端线，一条是电源线。编码器的电源可以是外接DC 24V电源，也可直接使用PLC的DC 24V电源。电源“-”端要与编码器的COM端连接，“+”端与编码器的电源端连接。编码器的COM端与PLC输入1M和M端连接，A、B两相脉冲输出线直接与PLC的输入端连接，A、B为相差90°的脉冲。旋转编码器还有一条屏蔽线，使用时要将屏蔽线接地，提高抗干扰性。图1-69所示为编码器与PLC的连接示意图。A、B两相分别接入PLC的输入点（按高速计数器HSC的规定）进行连接。

二、PLC的输出设备与接线

PLC输出设备一般为接触器、指示灯、数码管、报警器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等各种执行机构。正确地连接输出电路，是保证PLC安全可靠工作的前提，下面逐一介绍。

1 接触器、微型继电器与PLC的输出接线

接触器、微型继电器是一种自动的电磁式开关，如图1-70a所示。当电磁线圈通入额定电压后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生足够的吸力克服弹簧反作用力将动铁心向下吸合，常开触点闭合，常闭触点断开，通常应用于传统继电器控制电路和自动化的控制电路中，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。图1-70b所示为继电器与PLC输出接线，图1-70b中的电器元件线圈额定电压是交流220V，如果是直流24V，则需要外加直流24V的开关电源。接线时注意不同电压等级和性质的电源要独立接线，输出端子的公共端不能共用，如图1-70c所示中的1L和3L的公共端的接线。

2 信号指示灯、声光报警器与PLC输出接线

在工业自动化控制系统中，为了安全和运行状况的指示，常常需要接入信号指示灯与声光报警器，如图1-71所示。与PLC的输出接线如图1-72所示，图中的电器元件额定电压为交流220V。

3 数码管与PLC输出接线

数码管可分为七段数码管和八段数码管，是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管，八段数码管由八个发光二极管组成，七段数码管由七个发光二极管组成。通过对其不同的管脚输入相对的电流，使其发光，可以显示十进制0～9的数字，也可以显示英文字母，包括十六进制中的英文A～F。下面重点介绍七段共阴极数码管，如图1-73所示。七段数码管分为共阳极和共阴极，如图1-74所示。在共阴极结构中，各段发光二极管的阴极连在一起，将此公共点接地，某一段发光二极管的阳极为高电平时，该段二极管发光。共阳极的七段数码管的阳极为七个发光二极管的阳极连接在一起，某段发光二极管的阴极为低电平时，该段二极管发光。共阴极七段数码管与PLC输出接线如图1-75所示。