PLC自动化课程 第一章 PLC概述(2)

③ 工作数据存储器。用来存储工作数据的区域叫工作数据区。工作数据是经常变化、经常存取的，所以这种存储器必须可读写。在工作数据区中开辟有元件映像寄存器和数据表。其中元件映像寄存器用来存储开关量输入／输出状态以及定时器、计数器、辅助继电器等内部器件的 ON / OFF 状态。数据表用来存放各种数据，它存储用户程序执行时的某些可变参数值及 A/D 转换得到的数字量和数学运算的结果等。在 PLC 断电时能保持数据的存储器区称数据保持区。

1.3.2输入／输出单元

输入／输出单元是 PLC 与外部设备相互联系的窗口。输入单元接收现场设备向 PLC 提供的信号，例如由按钮、操作开关、限位开关、继电器触点、接近开关、拨码器等提供的开关量信号。这些信号经过输入电路的滤波、光电隔离、电平转换等处理，变成 CPU 能够接收和处理的信号。输出单元将经过 CPU 处理的微弱电信号通过光电隔离、功率放大等处理，转换成外部设备所需要的强电信号，以驱动各种执行元件，如接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等。

下面介绍几种常用的 I/O 单元的工作原理。

1 ．开关量输入单元

按照输入端电源类型的不同，开关量输入单元可分为直流输入单元和交流输入单元。

( l ）直流输入单元直流输入单元的电路如下图所示，外接的直流电源极性可任意。虚线框内是 PLC 内部的输入电路，框外左侧为外部用户接线。图中只画出对应于一个输入点的输入电路，各个输入点所对应的输入电路均相同。

图中，T为一个光电耦合器，发光二极管与光电三极管封装在一个管壳中，当二极管中有电流时其发光，此时光电三极管才导通。 Rl 为限流电阻， R2 和 C 构成滤波电路，可滤除输入信号中的高频干扰。 LED 显示该输入点的状态。

其工作原理是：当 S 闭合时光电耦合器导通， LED 点亮，表示输入开关 S 处于接通状态。此时 A 点为高电平，该电平经滤波器送到内部电路中。当 CPU 访问该路信号时，将该输入点对应的输入映像寄存器状态置 1 ；当 S 断开时光电耦合器不导通， LED 不亮，表示输入开关 S 处于断开状态。此时 A 点为低电平，该电平经滤波器送到内部电路中。当 CPU 访问该路信号时，将该输入点对应的输入映像寄存器状态置 0 。

有的 PLC 内部提供 24V 的直流电源，这时直流输入单元无需外接电源，用户只需将开关接在输入端子和公共端子之间即可，这就是所谓无源式直流输入单元。无源式直流输入单元简化了输入端的接线，方便了用户。

( 2 ）交流输入单元

交流输入单元的电路如下图所示。虚线框内是 PLC 内部的输入电路，框外左侧为外部用户接线。图中只画出对应于一个输入点的输入电路，各个输入点所对应的输入电路均相同。

图中，电容 C 为隔直电容，对交流相当于短路。 Rl 和 R2 构成分压电路。这里光电耦合器中是两个反向并联的发光二极管，任意一个二极管发光都可以使光电三极管导通。显示用的两个发光二极管 LED 也是反向并联的。所以这个电路可以接收外部的交流输入电压，其工作原理与直流输入电路基本相同。

PLC 的输入电路有共点式、分组式、隔离式之别。输入单元只有一个公共端子（ COM ) 的称为共点式，外部各输入元件都有一个端子与 COM 相接；分组式是将输入端子分为若干组，每组各共用一个公共端子；隔离式输入单元，是具有公共端子的各组输入点之间互相隔离，可各自使用独立的电源。

2．开关量输出单元

按输出电路所用开关器件的不同， PLC 的开关量输出单元可分为晶体管输出单元、晶闸管输出单元和继电器输出单元。

( l ）晶体管输出单元

晶体管输出单元的电路如下图所示。虚线框内是 PLC 内部的输出电路，框外右侧为外部用户接线。图中只画出对应于一个输出点的输出电路，各个输出点所对应的输出电路均相同。

图中， Tl 是光电耦合器， LED 指示输出点的状态， T2为输出晶体管， D 为保护二极管， FU 为熔断器，防止负载短路时损坏 PLC 。

工作原理为：当对应于晶体管 T2 的内部继电器的状态为 1 时，通过内部电路使光电耦合器 Tl 导通，从而使晶体管 T2 饱和导通，因此负载得电。 CPU 使与该点对应的输出锁存器为高电平，使 LED 点亮，表示该输出点状态为 1 ；当对应于 T2 的内部继电器的状态为 0 时，光电耦合器 Tl 不导通，晶体管 T2 截止，负载失电。如果负载是感性的，则必须与负载并接续流二极管，负载通过续流二极管释放能量。此时 LED 不亮，表示该输出点的状态为 O 。