PLC系统接口模块的选取方法

赵建伟

(陕西国防工业职业技术学院,陕西 西安 710300)



PLC系统接口模块的选取方法

赵建伟

(陕西国防工业职业技术学院,陕西 西安 710300)

摘要：本文介绍了PLC系统接口模块的选用原则及方法，开关量，模拟量及电源模块的选用时应考虑的问题。

关键词：PLC；接口；电源；开关；模拟

1I/O模块的选择

PLC是一种工业控制系统，其控制对象是工业生产设备或工业生产过程，工作环境是工业生产现场，与工业生产过程的联系时通过I/O接口模块来实现的。

通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些数据作为控制器对被控制对象进行控制的依据。同时，控制器又通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程，驱动各种执行机构来实现控制。外部设备或生产过程的信号能是标准电平，所以I/O接口模块还需实现这种转换。PLC从现场收集的信息机输出给外部设备的控制信号都需经过一定的距离，为了确保这些信息正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。

1)确定I/O点数

I/O点数的确定要充分考虑到裕量，能方便地对功能进行扩充。对一个控制对象，由于采用不同的控制方法或编程水平不一样，故I/O点数就可能有所不同。

2)开关量I/O标准的I/O接口用于同传感器开关及控制设备进行数据传送。典型的交流I/O信号为24~240v，直流I/O信号为5~24v。

(1)选择开关量输入模块主要从以下方面考虑：一是根据现场输入信号与PLC输入模块距离的远近来选择电平的高低。一般，24v以下属于低电平，其传输距离不宜太远，如12v电压模块一般不超过10m。距离较远的设备选用高电平模块比较可靠。二是高密度的输入模块，如32点输入模块，能允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般同时接通的点数不得超过总输入点数的60%

(2)选择开关量输出模块时，应从以下三个方面来考虑：一是输出方式的选择。输出模块由三种输出方式：继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出。其中，继电器输出价格便宜，使用范围广泛，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强，且有隔离作用。但继电器有触点，寿命较短，且响应速度较慢，适用于动作不频繁的负载。晶闸管输出和晶体管输出都属于无触点开关输出，适用于通断频繁的感性负载。二是输出电流的选择。模块的输出的电流必须大于负载电流的额定值，如果负载电流较大，则输出模块不能直接驱动时，应增加中间放大环节。对于电容性负载、热敏电阻负载，考虑接通时有冲击电流，要留有足够的裕量。三是允许同时接通的输出点数。在选用输出点数时，不但要核算一个输出点的能力，还要核算整个输出模块的满负荷负载能力，即输出模块同时接通点数的总电流值不得超过模块规定的最大允许电流值。

若I/O设备有不同电源供电，则应当使用带隔离公共线的接口电路

3)模拟量I/O

模拟量I/O接口是用来传送传感器产生的信号的。这些接口能测量流量、温度和压力等模拟量的数值，并用于控制电压或电流输出设备。PLC的典型接口量程，对于双极性电压为-10~+10v，单极性电压为0~+10v，电流为4~20mA或10~50mA。

一些制造厂家有提供了一些特殊的模拟接口来接收低电平信号。一般地说，这类接口模块能接收同一模块上的不同类型热电偶或RTD得混合信号。用户应就具体条件向供销商提出要求。

4)特殊功能I/O

在选择一台PLC时，用户可能会面临需要一些特殊类型的且不能用标准I/O实现的情况。用户应当考虑供应商是否提供一些特殊的有助于最大限度减小控制作用的模块。灵便模块和特殊接口模块都应考虑使用。有的模块自身能够处理一部分现场数据，从而CPU处理耗时任务中解脱出来。

5)智能式I/O

当前，PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的I/O模块。所谓智能式I/O模块，就是模块本身带有处理器，对输入或输出信号做预先规定的处理，将其处理结果送入CPU或直接输出，这样可提高PLC的处理速度和节省存储器的容量。

智能式I/O模块有温度控制模块、高速计数器、凸轮模拟器、带速度补偿的凸轮模拟器、单回路或多回路的PID调节器、ASCI处理器、RS-232C/422接口模块等。表8-1归纳了选择I/O模块的一半规则。

2电源模块的选择

电源模块的选择一般只需要考虑输出电流。电源模块的额定输出电流必须大于处理器模块、I/O模块、专用模块等消耗电流的总和。以下步骤为选择电源的一半规则：

(1)确定电源的输入电压

(2)将框架中每块I/O所需的总背板电流相加，计算出I/O模块所需的总背板电流值。

(3)I/O模块所需的总背板电流值再加上一下各电流：

①框架中带有处理器时，则加上处理器的最大电流值;

②当框架带有远程适配器模块或扩展本地I/O适配器模块时，应加上其最大电流值。

(4)如果框架中留有空槽用作将来扩展时，则应作一下处理：

①列出将来要扩展的I/O模块所需的背板电流；

②将所有扩展的I/O模块的总背板电流值与步骤(3)中计算得出的总背板电流值相加。

(5)在框架中是否有用于电源的空槽，否则，将电源装到框架的外面。

(6)根据确定好的输入电压要求所需的总背板电流值，用户手册中选择合适的电源模块。

中图分类号:TP273

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)04-0011-01

作者简介：赵建伟，男，四川威远人，高级工程师，主要从事为机电一体化技术方面的教学与研究工作。