1 引言
plc 控制系統(tǒng)的設(shè)計中，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)計工作，但它是編程設(shè)計的基礎(chǔ)，只要接線正確后，才能順利地進(jìn)行編程設(shè)計工作。而保證接線工作的正確性，就必須對plc 內(nèi)部的輸入輸出電路有一個比較清楚的了解。
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，以防止由于輸入點抖動或外部干擾脈沖引起的錯誤信號。
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（只畫出一路輸入電路）。當(dāng)圖1 中外部線路的開關(guān)閉合時，plc 內(nèi)部光耦的發(fā)光二極管點亮，光敏三極管飽和導(dǎo)通，該導(dǎo)通信號再傳送給處理器，從而cpu 認(rèn)為該路有信號輸入；外界開關(guān)斷開時，光耦中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止，cpu 認(rèn)為該路沒有信號。
圖2 直流輸入電路
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、隔離和整流三個環(huán)節(jié)，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。但由于其輸入端是高電壓，因此輸入信號的可靠性要比直流輸入電路要高。一般，交流輸入方式用于有油霧、粉塵等惡劣環(huán)境中，對響應(yīng)性要求不高的場合，而直流輸入方式用于環(huán)境較好，電磁干擾不嚴(yán)懲，對響應(yīng)性要求高的場合。
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，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(gòu)成了共陽極電路。如圖5所示。
圖5 共陽極電路
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，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(fù)極），同時具有源輸入電路和漏輸入電路的特點，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，公共端接電源的負(fù)極；作為漏輸入時，公共端接
電源的正極。這樣，可以根據(jù)現(xiàn)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。
這里需要說明的是，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介紹的，這點在使用過程中要注意。
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。
3 外接開關(guān)量信號和plc輸入電路的連接
plc外接的輸入信號，除了像按鈕一些干節(jié)點信號外，現(xiàn)在一些傳感器還提供npn和pnp集電極開路輸出信號。干節(jié)點和plc輸入模塊的連接比較簡單，這里主要不再綴述。而對于不同的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。
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集電極開路輸出 圖9 pnp集電極開路輸出
從圖8和圖9可以看出，npn集電極開路輸出電路的輸出out端通過開關(guān)管和0v連接，當(dāng)傳感器動作時，開關(guān)管飽和導(dǎo)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(guān)管和+v連接，當(dāng)傳感器動作時，開關(guān)管飽和導(dǎo)通，out端和+v相通，輸出+v高電平信號。
3.2 npn和pnp輸出電路和plc輸入模塊的連接
3.2.1 npn集電極開路輸出
由以上分析可知，npn集電極開路輸出為0v，當(dāng)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，連接圖如圖10所示：
10 npn集電極開路輸出和plc的連接
3.2.2 pnp集電極開路輸出
pnp集電極開路輸出為+v高電平，當(dāng)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，連接圖如圖11所示：
圖11 pnp集電極開路輸出和plc的連接
4 結(jié)束語
正是由于plc輸入模塊電路形式和外接傳感器輸出信號的多樣性，我們在plc輸入模塊接線前要充分了解plc輸入電路的類型和傳感器輸出信號的形式，只有這樣，才能確保plc輸入模塊接線正確無誤，為后續(xù)的plc編程和調(diào)試工作打下一個良好的基礎(chǔ)。