什么是I/O模块及IO模块工作原理

  IO模块

  各I/O点的通断状态用发光二极管显示,外部接线一般接在模块面板的接线端子上。某些模块使用可拆卸的插座型端子板,不需断开端子板上的外部连线,就可以迅速地更换模块。点数多的高密度I/O模块的外部接线一般用插座连接,用户可选用连接插座的电缆和端子板。

  1.输入模块

  输人电路中设有RC滤波电路,以防止由于输人触点抖动或外部干扰脉冲引起错误的输人信号。滤波电路延迟时间的典型值为10~20ms(信号上升沿)和20~50ms(信号下降沿),输人电流为数毫安。

  图2-4是某直流输人模块的内部电路和外部接线图,图中只画出了一路输人电路,1M是同一输人组内各输人信号的公共点。

  图2-4 输入电路

  S7-200可以用CPU模块输出的24V直流电源作为输人回路的电源(见图2-6),它还可以为接近开关、光电开关之类的传感器提供24V直流电源。

  当图2-4中的外接触点接通时,光耦合器中两个反并联的发光二极管亮,光敏三极管饱和导通;外接触点断开时,光耦合器中的发光二极管熄灭,光敏三极管截止。信号经内部电路传送给CPU模块。显然,可以改变图24中输人回路的电源极性。

  交流输人方式适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用,输人电压有110V、220V两种。直流输人电路的延迟时间较短,可以直接与接近开关、光电开关等电子输人装置连接。

  2、输出模块

  输出模块的功率放大元件有驱动直流负载的大功率晶体管和场效应管、驱动交流负载的双向品闸管,以及既可以驱动交流负载又可以驱动直流负载的小型继电器。输出电流的典型值为0.5~2A,负载电源由外部现场提供。

  输出电流的额定值与负载的性质有关,例如S7-200的继电器输出电路可以驱动2A的电阻性负载,但是只能驱动200W的白炽灯。输出电路一般分为若干组,对每一组的总电流也有限制。额定输出电流还与温度有关,温度升高时额定输出电流减小,有的可编程序控制器提供了有关的曲线。

  图2-5a是继电器输出电路。继电器同时起隔离和功率放大作用,每一路只给川户提供一对常开触点。与触点并联的RC电路和压敏电阻用来消除触点断开时产生的电弧。

  图2-5b是使用场效应曾(MOSFET)的输出电路。输出信号送给内部电路中的输出锁存器,再经光耦合器送给场效应管,后者的饱和导通状态和截止状态相当于触点的接通和断开。图中的稳压管用来抑制关断过电压和外部的浪涌电压以保护场效应管。场效应管输出电路的工作频率可达20kHz 。

  除了输人模块和输出模块,还有一种既有输人电路又有输出电路的模块,输人、输出的点数一般相同,这种模块使用户确定可编程序控制器的硬件配置更为方便。

  图2-5 PLC的输出电路

  继电器输出模块的使用电压范围广,导通压降小,承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但是动作速度较慢,寿命(动作次数)有一定的限制。如果系统输出量的变化不是很频繁,建议优先选用继电器型的。

  晶体管型与双向品闸管型模块分别用于直流负载和交流负载,它们的可靠性高,反应速度快,寿命长,但是过载能力稍差。