PLC開關量輸入信號只有開、關兩種狀態,與模擬量相比,其隔離比較簡單,通過光耦就可以實現。
下圖是我在電路設計中使用的開關量輸入信號隔離電路:
上圖中,
U6為光耦,
R32為限流電阻,
R31為泄流電阻 ,用于防止在輸入斷開時,流過U6漏電流,使U6導通,導致PLC誤檢測為輸入閉合。
R33為上拉電阻,與LED燈并聯,主要用于輸入閉合的指示。
X00_IN連接到PLC的單片機的IO輸入口。
開關量信號主要有沒有極性的干接點輸入、低電壓的NPN型輸入以及高電壓的PNP型輸入。
為了同時支持這三種輸入,選擇了雙向光耦U6作為隔離的器件。
SW1用于這三種輸入檢測時的參考電平
當輸入為干接點或者是NPN時,XCOM接到12V-24V的電源輸入。當輸入為PNP時,撥動 SW1,使得XCOM接到PLC的參考地。當輸入斷開時,U6不導通,X00_IN輸出高電平給單片機。當輸入閉合時,U6導通,X00_IN輸出低電平給單片機,同時LED燈被點亮。
泄流電阻R31以及限流電流R32的阻值是這個電路的難點,初學者往往因為取值不合理導致PLC在不同工作環境下不能可靠工作。
為了保證輸入開關或者按鍵的使用壽命,
PLC需要在開關或按鍵閉合時提供》1mA的潤濕電流,用于在開關閉合瞬間產生非常微弱的火花,燒蝕觸點表面的雜質和氧化層。
在工作環境比較潮濕或者是開關/按鍵安裝在潮濕的位置時,
開關/按鍵在斷開時的觸點電阻比較小,我們將這種情況下的觸點絕緣電阻稱為水電阻,PLC仍然需要能正確判為斷開狀態。
一般水電阻的值會到幾K歐。
綜合以上幾點考慮,當光耦的導通電壓為1.2V-1.6V時,我們將R32的阻值選為3.3K歐,這樣即使PLC的電源電壓為10V時,也能提供(10-1.6)/3.3=2.5mA的電流。
而且PLC的電源電壓為24V時,也能保證開關/按鍵水電阻》10K歐時,能可靠地判為斷開。
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