PLC输入端电路的构成及电气特性规格

前言

PLC由于连接方便，所以通常照猫画虎的连接即可。但是如果对其输入电路的构成有比较深入的了解，则连接而成的控制系统会更加可靠，有问题也更容易排除和理解，本文基于此理由而写，希望能够对使用者有所帮助。

电路构成

PLC的输入端电路如果是认真设计的话，通常有如下图的等价电路结构，下图是IVI PLC

的输入电路构成，根据IVI PLC的说明，我们可以看到电路有3段构成。①输入信号的发光二极管电压提供电路，由直流电源和分压电阻构成;②信号隔离电路，由发光二极管及接受部分构成信号的光耦合电路构成，用以消除输入信号对后端MPU的影响;③对于输入信号的的各种处理用的部分，也就是PLC的中央处理部分，即MPU(Micro Process Unit)，也即单片计算机。

图1

电气特性规格

我们知道，由于工业环境会有很多噪声，同时信号的质量也会千差万别，所以为了满足各种需求，同时保证可靠的动作，任何一个PLC系统输入端信号的处理都会在某个前提条件下进行设计，所以严格来说市面上的各种PLC控制器都会有所不同。基于这种情况，对于输入信号处理机理的理解就会显的尤为重要，否则会遇到一些意想不到的问题。当然，不用深入理解也可构筑一定的系统，但是由于各种系统设计的冗余性造成大致能够运行的情况，这只能说是幸运而已，如果想要构筑可靠的系统最好是对其输入机理有所理解，这样才可以避免不必要的失败。

接下来我们继续以IVI PLC的输入电路为基础进行探讨。首先想在这里说明的是一个输入信号的迟滞(Hysteresis)概念。也就是说输入信号通常会在它的状态变化中物理性的存在迟滞现象，其状态变迁的过程如图2所示。

图2

当信号从OFF到ON的变化时，它是循着从①到③的顺序进行的，当信号从ON到OFF变化时它时循着从④到⑥的顺序。通常我们的固有概念是电压超过一个阈值他就被认为是高电平，低于某个阈值时为低电平。观察IVI PLC的输入电路光耦合元件的发光二极管就会发现，他的亮灯电压和灭灯电压是不同的。以IVI PLC为例，其实际电压的差在30mV—130mV之间。也就是说最坏的情况下，输入信号会有最大130mV抗噪声损失。所以对于PLC系统发生的一些奇妙的误动作和不可解释现象时可以往这方面找找原因。

基于以上的考虑以及IEC(国际电工委员会)的标准，IVI PLC的输入电阻采用R1=750欧姆，R2=2700欧姆的形式，从而保证构筑了以Vin<=5V为低电平，Vin>=19V为高电平的设计要求。同时也考虑到了光耦合的迟滞问题。

以上只是以IVI PLC为例对PLC输入部分的设计做了一定说明，有关一些详细设计计算由于文章篇幅的关系只能割爱。同时由于以IVI PLC为基础的说明，并不能说明所有类型的的PLC，所以还请读者多多参考除IVI PLC以外的PLC说明，防止以偏概全。

审核编辑：汤梓红