发表于：2012/5/8 8:56:44
#0楼
对5V光电开关、编码器等有源器件如何与PLC输入点连接的讨论
网上有很多人求助5V的光电开关怎样和PLC输入点连接的类似问题，在此对这个问题进行解答，并将各种情况下的连接电路进行讨论与分析，望能对求助者有所帮助。
一、PLC输入口的输入回路分析及等效电路：
PLC的输入口一般都是用光耦器件，将输入的外来信号输入给PLC，有的PLC选用的光偶器件，其内部的发光二极管是单方向通电的（即一个发光二极管），故PLC输入信号是有极性要求的，外接有源开关器件时应注意极性。有的PLC其内部的发光二极管是双方向通电的（即二个反并联发光二极管），如西门子、欧姆龙等PLC，其与有源开关器件的连接就显得比较灵活。一般在其系统手册里对输入口电路都有说明或图示标注。
下面就西门子的S7-200的PLC的输入电路为例，先谈谈PLC的输入口回路的等效电路。便于理解外用开关与PLC输入口的正确连接。见图一：
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图一为S7-200输入口的连接电路，PLC的每一个输入口的电路都是一样的，见粉色虚线框内的电路，它是由一光耦器件将外输入与PLC的内部电路进行光电连接。光耦器件的输入侧是由二个反并联的发光二极管并联1K电阻，再串接一个5.6K电阻组成， I0.0~I0.3四路的电路一样，其各自的5.6K电阻连接在一起对外输入点即为共地端1M，2M为输入口I0.4~I0.7的共地端。光耦器件的输出为光电三极管，与PLC内部电路相连接。由于发光二极管是二只反并连接的。故在1M与输入口之间所加的电压无极性要求，如1M接外电源的负极，各数入口应接电源的正极，如1M接电源的正极，各输入口应接电源的负极，这样都可使反并联中的一只发光管通电发光，进而使光电三极管导通。但考虑电路极性的统一性，一般输入口的各个公共地（即1M、2M……）应接外电源的同一个极性的电极上（或接电源的正极，或接电源的负极）。
图一的S7-200输入口的共地1M接24V电源的负极，如其开关K3闭合，使输入口I0.3接通+24V电压，此时输入口的注入电流为：Iin=（24－1.5）÷5.6K=4ma 。这4ma电流使发光二极管发光的亮度足可使光电三极管可靠导通（使I0.3=1）。如输入口输入电压低于24V，发光二极管的电流将低于4ma，发光二极管亮度将会变低，会使光电三极管不能可靠导通，造成输入状态的不稳定。严重时会使输入口状态无变化（=0）。故要使PLC输入状态正确，一般输入给PLC输入点的电压应为0或24V的幅度变化。
如把输入回路等效为一个电阻，其等效电阻=24÷4=6KΩ.其输入控制原则为：当输入口的开关断开，输入口与共地COM之间电压为0，其输入信号为0，当输入口的开关闭合，输入口与COM之间电压差为24V，其输入信号为1，了解这些我们就可很容易将用作控制的各开关与PLC的输入口进行正确连接。见下图：
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1、 对公共地接正极的PLC（上二图），正确的连线是：各个开关的公共点接24V电源的负极，各开关的另一端分别接PLC的各输入口。当开关断开时，对应的输入回路断开无电流注入，即输入状态=0，当开关闭合时，24V电压加入该回路，产生注入电流，使其输入状态=1。
如将各个开关的公共点接PLC的公共点COM（即24V正极），当开关闭合时，开关并没有把24V加入输入回路，而是把输入回路短路，故这种连线是错误的。
2、 对公共地接负极的PLC（上图三），正确的连线是：各个开关的公共点接24V电源的正极，各开关的另一端分别接PLC的各输入口。当开关断开时，对应的输入回路断开无电流注入，即输入状态=0，当开关闭合时，24V电压加入该回路，产生注入电流，使其输入状态=1。
如将各个开关的公共点接PLC的公共点COM（即24V负极），当开关闭合时，开关并没有把24V加入输入回路，而是把输入回路短路，故这种连线是错误的。
本着这些原则，来处理光电开关等有源器件与PLC输入口的连接，就不会出现错误。
二、5V光电开关、编码器等有源器件与PLC输入点的连接
1、5V供电的光电开关如果是晶体管OC门输出的（即不带有上拉电阻）只要选型合理是可以与PLC直接相连接的。
如：PLC输入侧的共地点接24V电源的正极，可选用无上拉电阻的PNP型晶体管输出的光电开关，就可以与PLC的输入端直接相连接。如PLC输入侧共地点接24V电源的负极，选用无上拉电阻的NPN型晶体管输出的光电开关，也可以直接与PLC输入点相连接。请见下图四：
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电路说明：图四左图为PNP型晶体管输出的光电开关与s7-200输入点连接图，其s7-200输入侧的共地点接24V电源的负极。图中的Ro为输入点I0.0的输入回路的等效电阻。当光电开关的G0导通时，它相当开关闭合，注入电流由24V正极，通过G0、Ro流向24的负极。即在Ro上施加24V电压，使之产生足够的输入电流，使I0.0=1。
图四右图为NPN型晶体管输出的光电开关与CPM1A的输入点连接图，其CPM1A输入侧的共地点接24V电源的正极。图中的Ro为输入点0000的等效电阻，当光电开关的G0导通时，它相当开关闭合，注入电流由24V正极，通过Ro、G0流向24的负极。即在Ro上施加24V电压，使之产生足够的输入电流，使0000=1。
2、5V供电的光电开关如果是晶体管OC门输出的（即不带有上拉电阻）但选型不对应如何与PLC相连接？
如：PLC输入侧的共地点接24V电源的极性已定（即不容许更改），可无上拉电阻的输出晶体管的光电开关的类型选反了。如仍想使用这个光电开关作为PLC的输入信号，可有二种办法解决：
（1）、在光电开关输出点与PLC的输入点之间加一级晶体管开关电路，可实现电平转换，将光电开关输出的5V变化幅度的信号转换为24V的变化幅度的信号，输入给PLC输入点。见下图：
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图五左侧图为NPN型晶体管输出的光电开关，PLC的输入侧的共地点接24V的负级，可加一个PNP型晶体管与2个电阻，构成电子开关电路，且记将开关的5V电源的正级与PLC的24V的正极相连接。分析一下工作原理： 如开关的G0截止，其输出对开关的地（GND）为+5V，同时对PLC的共地点COM为+24V，此时G3管的基极与其发射极等电位，故使G3 截止。PLC此时输入为0。如开关的G0导通，其输出对开关的地（GND）为0V，此时G3管的基极电位低于其发射极电位5V，这5V电位差通过10K电阻给G3注入足够大的基极电流使G3导通，G3的导通相当开关闭合，将+24V加在PLC的输入点上，PLC输入侧共地点接24V的负极，即使I0.0回路的等效电阻Rp承受24V的电压，故使PLC输入回路产生足够的注入电流使I0.0=1。
图二右侧图为PNP型晶体管输出的光电开关，PLC的输入侧的共地点接24V的正级，可加一个NPN型晶体管与2个电阻，构成电子开关电路，且记将开关的5V电源的负级与PLC的24V的负极相连接。其工作原理与上类同，网友可自己分析。
（2）、对OC门输出式的光电开关，可用一光耦器件进行电平转换，将光电开关输出的5V脉冲转换为24V幅度的脉冲再输入给PLC。具体电路见下图七。
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电路说明：一般来讲欧姆龙PLC的输入侧的共地接PLC的24V电源的正极（见上图七-2）输入控制开关的接法为：开关的一端接24V的负极，另一端接PLC的输入端（见上左图中的K1开关连线）。即输入给PLC输入点的信号幅度为0~24V 变化。如果光电开关为NPN型晶体管（OC门）输出，电路应按上左图连接为正确，如果光电开关为PNP型晶体管（OC门）输出，电路应按上右图连接为正确。
用光耦器件的好处不仅可实现电平转换，而且光电开关的电源与PLC的电源无电位联系（即光电隔离）。对于共地点为24V负极的PLC（如S7-200见图七-1），光耦器件的发光二极管侧与PLC的连接同上，其光电三极管侧与PLC输入点的连接为：光电三极管的集电极接24V的正极，光电三极管的发射极接PLC的输入点，原理说明与上述说明类同（略）。
3、如5V的光电开关其晶体管输出端是带有上拉电阻的，即使晶体管的类型选对，也是不能直接与PLC的输入口相连接的。
其原因见下图六及其说明：
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当图六中的G0导通时，相当开关闭合，此时输入口I0.1的电位等于PLC的24V正极电位，也等于光电开关的5V电源的正极电位，此时G0 管中的电流等于流入Rp与流入Ro二路电流之和。当G0截止时，由于5V的正极与24V的正极相连，故5V的负极将通过上拉电阻Ro加在PLC输入口I0.1上，此时5V的负极对COM电压=24-5=19V，这19V电压加在Ro与Rp串连之路上，使I0.1产生输入电流。I0.1对COM电压=19×Rp÷（Ro+Rp）由此可知，当G0通断通断变化时，输入给I0.1的电压为24V～19V×Rp÷（Ro+Rp）之间变化，显然I0,1的输入信号变化的幅度小于24V的变化幅度，使I0.1无法准确的输入信号传给PLC。
对于带有上拉电阻的光电开关，如要想使用，可以采用上面的二-1-（1）所述的外加晶体管的方法进行电平转换也可实现与PLC输入点的正确连接，下面就光电开关的类型不同、PLC共地的接线不同，提供4种连接方式，具体接法见下图八：
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图八、加一级晶体管电子开关的PLC输入口连接电路图
图八的第一行左侧图为5V供电、带有上拉电阻的PNP型晶体管输出式编码器与S7-200输入口的连接图，外加的5V电源的正极与PLC的24V的正极相连接，其负极独立（即不与PLC的 24V负极相连）。
图八的第一行右侧图为5V供电、带有上拉电阻的PNP型晶体管输出式编码器与S7-200输入口的连接图，外加的5V电源的正极与PLC的24V的正极相连接，其负极独立（即不与PLC的 24V负极相连）。
图八的第二行左侧图为5V供电、带有上拉电阻的PNP型晶体管输出式编码器与CPM1A输入口的连接图， 5V电源的负极与PLC的24V的负极相连接，其正极独立（即不与PLC的 24V正极相连）。
图八的第二行右侧图为5V供电、带有上拉电阻的NPN型晶体管输出式编码器与CPM1A输入口的连接图， 5V电源的负极与PLC的24V的负极相连接，其正极独立（即不与PLC的 24V正极相连）。
本文到此结束，如有不对之处请给予指出，本人深表感谢！
网上有很多人求助5V的光电开关怎样和PLC输入点连接的类似问题，在此对这个问题进行解答，并将各种情况下的连接电路进行讨论与分析，望能对求助者有所帮助。
一、PLC输入口的输入回路分析及等效电路：
PLC的输入口一般都是用光耦器件，将输入的外来信号输入给PLC，有的PLC选用的光偶器件，其内部的发光二极管是单方向通电的（即一个发光二极管），故PLC输入信号是有极性要求的，外接有源开关器件时应注意极性。有的PLC其内部的发光二极管是双方向通电的（即二个反并联发光二极管），如西门子、欧姆龙等PLC，其与有源开关器件的连接就显得比较灵活。一般在其系统手册里对输入口电路都有说明或图示标注。
下面就西门子的S7-200的PLC的输入电路为例，先谈谈PLC的输入口回路的等效电路。便于理解外用开关与PLC输入口的正确连接。见图一：
图一为S7-200输入口的连接电路，PLC的每一个输入口的电路都是一样的，见粉色虚线框内的电路，它是由一光耦器件将外输入与PLC的内部电路进行光电连接。光耦器件的输入侧是由二个反并联的发光二极管并联1K电阻，再串接一个5.6K电阻组成， I0.0~I0.3四路的电路一样，其各自的5.6K电阻连接在一起对外输入点即为共地端1M，2M为输入口I0.4~I0.7的共地端。光耦器件的输出为光电三极管，与PLC内部电路相连接。由于发光二极管是二只反并连接的。故在1M与输入口之间所加的电压无极性要求，如1M接外电源的负极，各数入口应接电源的正极，如1M接电源的正极，各输入口应接电源的负极，这样都可使反并联中的一只发光管通电发光，进而使光电三极管导通。但考虑电路极性的统一性，一般输入口的各个公共地（即1M、2M……）应接外电源的同一个极性的电极上（或接电源的正极，或接电源的负极）。
图一的S7-200输入口的共地1M接24V电源的负极，如其开关K3闭合，使输入口I0.3接通+24V电压，此时输入口的注入电流为：Iin=（24－1.5）÷5.6K=4ma 。这4ma电流使发光二极管发光的亮度足可使光电三极管可靠导通（使I0.3=1）。如输入口输入电压低于24V，发光二极管的电流将低于4ma，发光二极管亮度将会变低，会使光电三极管不能可靠导通，造成输入状态的不稳定。严重时会使输入口状态无变化（=0）。故要使PLC输入状态正确，一般输入给PLC输入点的电压应为0或24V的幅度变化。
如把输入回路等效为一个电阻，其等效电阻=24÷4=6KΩ.其输入控制原则为：当输入口的开关断开，输入口与共地COM之间电压为0，其输入信号为0，当输入口的开关闭合，输入口与COM之间电压差为24V，其输入信号为1，了解这些我们就可很容易将用作控制的各开关与PLC的输入口进行正确连接。见下图：
如将各个开关的公共点接PLC的公共点COM（即24V正极），当开关闭合时，开关并没有把24V加入输入回路，而是把输入回路短路，故这种连线是错误的。
2、 对公共地接负极的PLC（上图三），正确的连线是：各个开关的公共点接24V电源的正极，各开关的另一端分别接PLC的各输入口。当开关断开时，对应的输入回路断开无电流注入，即输入状态=0，当开关闭合时，24V电压加入该回路，产生注入电流，使其输入状态=1。
如将各个开关的公共点接PLC的公共点COM（即24V负极），当开关闭合时，开关并没有把24V加入输入回路，而是把输入回路短路，故这种连线是错误的。
本着这些原则，来处理光电开关等有源器件与PLC输入口的连接，就不会出现错误。
二、5V光电开关、编码器等有源器件与PLC输入点的连接
1、5V供电的光电开关如果是晶体管OC门输出的（即不带有上拉电阻）只要选型合理是可以与PLC直接相连接的。
如：PLC输入侧的共地点接24V电源的正极，可选用无上拉电阻的PNP型晶体管输出的光电开关，就可以与PLC的输入端直接相连接。如PLC输入侧共地点接24V电源的负极，选用无上拉电阻的NPN型晶体管输出的光电开关，也可以直接与PLC输入点相连接。请见下图四：
电路说明：图四左图为PNP型晶体管输出的光电开关与s7-200输入点连接图，其s7-200输入侧的共地点接24V电源的负极。图中的Ro为输入点I0.0的输入回路的等效电阻。当光电开关的G0导通时，它相当开关闭合，注入电流由24V正极，通过G0、Ro流向24的负极。即在Ro上施加24V电压，使之产生足够的输入电流，使I0.0=1。
图四右图为NPN型晶体管输出的光电开关与CPM1A的输入点连接图，其CPM1A输入侧的共地点接24V电源的正极。图中的Ro为输入点0000的等效电阻，当光电开关的G0导通时，它相当开关闭合，注入电流由24V正极，通过Ro、G0流向24的负极。即在Ro上施加24V电压，使之产生足够的输入电流，使0000=1。
2、5V供电的光电开关如果是晶体管OC门输出的（即不带有上拉电阻）但选型不对应如何与PLC相连接？
如：PLC输入侧的共地点接24V电源的极性已定（即不容许更改），可无上拉电阻的输出晶体管的光电开关的类型选反了。如仍想使用这个光电开关作为PLC的输入信号，可有二种办法解决：
（1）、在光电开关输出点与PLC的输入点之间加一级晶体管开关电路，可实现电平转换，将光电开关输出的5V变化幅度的信号转换为24V的变化幅度的信号，输入给PLC输入点。见下图：
图五左侧图为NPN型晶体管输出的光电开关，PLC的输入侧的共地点接24V的负级，可加一个PNP型晶体管与2个电阻，构成电子开关电路，且记将开关的5V电源的正级与PLC的24V的正极相连接。分析一下工作原理： 如开关的G0截止，其输出对开关的地（GND）为+5V，同时对PLC的共地点COM为+24V，此时G3管的基极与其发射极等电位，故使G3 截止。PLC此时输入为0。如开关的G0导通，其输出对开关的地（GND）为0V，此时G3管的基极电位低于其发射极电位5V，这5V电位差通过10K电阻给G3注入足够大的基极电流使G3导通，G3的导通相当开关闭合，将+24V加在PLC的输入点上，PLC输入侧共地点接24V的负极，即使I0.0回路的等效电阻Rp承受24V的电压，故使PLC输入回路产生足够的注入电流使I0.0=1。
图二右侧图为PNP型晶体管输出的光电开关，PLC的输入侧的共地点接24V的正级，可加一个NPN型晶体管与2个电阻，构成电子开关电路，且记将开关的5V电源的负级与PLC的24V的负极相连接。其工作原理与上类同，网友可自己分析。
（2）、对OC门输出式的光电开关，可用一光耦器件进行电平转换，将光电开关输出的5V脉冲转换为24V幅度的脉冲再输入给PLC。具体电路见下图七。
电路说明：一般来讲欧姆龙PLC的输入侧的共地接PLC的24V电源的正极（见上图七-2）输入控制开关的接法为：开关的一端接24V的负极，另一端接PLC的输入端（见上左图中的K1开关连线）。即输入给PLC输入点的信号幅度为0~24V 变化。如果光电开关为NPN型晶体管（OC门）输出，电路应按上左图连接为正确，如果光电开关为PNP型晶体管（OC门）输出，电路应按上右图连接为正确。
用光耦器件的好处不仅可实现电平转换，而且光电开关的电源与PLC的电源无电位联系（即光电隔离）。对于共地点为24V负极的PLC（如S7-200见图七-1），光耦器件的发光二极管侧与PLC的连接同上，其光电三极管侧与PLC输入点的连接为：光电三极管的集电极接24V的正极，光电三极管的发射极接PLC的输入点，原理说明与上述说明类同（略）。
3、如5V的光电开关其晶体管输出端是带有上拉电阻的，即使晶体管的类型选对，也是不能直接与PLC的输入口相连接的。
其原因见下图六及其说明：
对于带有上拉电阻的光电开关，如要想使用，可以采用上面的二-1-（1）所述的外加晶体管的方法进行电平转换也可实现与PLC输入点的正确连接，下面就光电开关的类型不同、PLC共地的接线不同，提供4种连接方式，具体接法见下图八：
图八、加一级晶体管电子开关的PLC输入口连接电路图
图八的第一行左侧图为5V供电、带有上拉电阻的PNP型晶体管输出式编码器与S7-200输入口的连接图，外加的5V电源的正极与PLC的24V的正极相连接，其负极独立（即不与PLC的 24V负极相连）。
图八的第一行右侧图为5V供电、带有上拉电阻的PNP型晶体管输出式编码器与S7-200输入口的连接图，外加的5V电源的正极与PLC的24V的正极相连接，其负极独立（即不与PLC的 24V负极相连）。
图八的第二行左侧图为5V供电、带有上拉电阻的PNP型晶体管输出式编码器与CPM1A输入口的连接图， 5V电源的负极与PLC的24V的负极相连接，其正极独立（即不与PLC的 24V正极相连）。
图八的第二行右侧图为5V供电、带有上拉电阻的NPN型晶体管输出式编码器与CPM1A输入口的连接图， 5V电源的负极与PLC的24V的负极相连接，其正极独立（即不与PLC的 24V正极相连）。
本文到此结束，如有不对之处请给予指出，本人深表感谢！
