西門子模塊6ES7443-1EX30-0XE0

時間：2023-09-11作者：潯之漫智控技術(shù)(上海)有限公司瀏覽：17

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繼電器觸點輸出,晶體管輸出,雙向晶閘管輸出三種類型對比

在PLC控制系統(tǒng)輸出中，開關(guān)量輸出信號占的比重較大，如各種繼電器/接觸器、電磁閥/電磁鐵的線圈輸出、指示燈輸出等。當(dāng)負載較小時，一般都可用PLC的輸出直接驅(qū)動，但對大電流負載需要經(jīng)中間繼電器進行轉(zhuǎn)換，用中間繼電器的觸點進行驅(qū)動。

為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力與工作可靠性，在PLC輸出接口電路中，通常也都采用光電隔離的措施，同時還設(shè)計有各種濾波電路，以干擾。PLC的輸出連接通常采用接線端子的形式。

PLC輸出負載的電源原則上都需要外部提供，根據(jù)負載電源的類型與實際需要的驅(qū)動電流大小，可以選擇不同類型的PLC輸出形式。

PLC輸出電路的形式多種多樣，各PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品、同一生產(chǎn)廠家的不同型號PLC甚至是同一型號PLC的不同模塊，在內(nèi)部具體電路的設(shè)計上可能都不盡相同，但基本工作原理與要求相同。

從PLC的輸出驅(qū)動形式上來說，主要有繼電器觸點輸出、晶體管(或場效應(yīng)晶體管)輸出與雙向晶閘管輸出三種類型。

繼電器觸點輸出為交/直流通用驅(qū)動方式，輸出驅(qū)動能力強(一般可以到2~10A)，使用較靈活，在實際應(yīng)用中使用較普遍。但對在驅(qū)動DC12V或3mA以下的小電流、低電壓負載時，觸點接觸性能將影響到輸出的可靠性，宜采用直流晶體管輸出。此外，當(dāng)PLC驅(qū)動開關(guān)頻的感性負載時，出于對觸點使用壽命的考慮，宜采用雙向晶閘管輸出。

晶體管輸出主要用于直流執(zhí)行元件的驅(qū)動，特別是PLC需要與系統(tǒng)中的其他控制裝置進行電子信號連接時，晶體管輸出可以大大減少輸出延遲時間，提高信號處理速度與可靠性。

雙向晶閘管輸出一般用于開關(guān)頻、存在感性的交流執(zhí)行元件的驅(qū)動，與繼電器觸點輸出相比，它可以減少輸出延遲時間，延長使用壽命。

三種形式對外部電路的設(shè)計要求不同。

(1) 繼電器觸點輸出。繼電器觸點輸出是PLC常用的輸出形式。其主要優(yōu)點是使用靈活，既可以用于驅(qū)動交流負載，也可以驅(qū)動直流負載；允許負載電壓一般為AC250V/DC50V、電流2A以下。但在Siemens S7系列PLC中、負載電流較大可到10A，容量可達80~1000VA(取決于負載性質(zhì))。

但是，繼電器觸點輸出有使用壽命的限制(數(shù)十萬次)，當(dāng)開關(guān)頻、負荷重或承受沖擊電流時，觸點壽命將顯著降低。因此，通常不宜用來直接驅(qū)動電磁閥、制動器等大電流負載。此外，繼電器輸出受接觸性能與響應(yīng)時間(一般需要10ms左右)等方面的限制，不宜用于DCL2V或3mA以下的小電流、低電壓的負載或高速輸出。

繼電器觸點輸出的連接方式常用的有兩種：一是每一輸出點的觸點均獨立輸出，即輸出觸點間完全隔離，無公共端；二是輸出觸點一端獨立，另一端由若干輸出接點共用(見圖5-17)，公共端為L 。

圖5-17 觸點輸出與外部的連接

繼電器觸點輸出與外部的連接較自由，對電壓的類型、極性無特殊要求，即使對于使用公共端的輸出也只需“統(tǒng)一”即可。

當(dāng)連接感性負載時，為了延長觸點使用壽命，對于直流驅(qū)動，通常應(yīng)在負載兩端加過電壓抑制(續(xù)流)二極管；對于交流驅(qū)動，應(yīng)在負載兩端加RC抑制器。

(2) 晶體管輸出。晶體管輸出的主要優(yōu)點是響應(yīng)時間快(一般在0.2ms以下)，使用壽命長。當(dāng)PLC需要與系統(tǒng)其他控制裝置進行電子線路連接時，采用品體管輸出可以顯著損高處理速度

晶體管輸出可以分NPN集電極開路輸出與PNP集電極開路輸出兩種形式，分別如圖5-18所示，這兩種輸出形式與外部的連接和繼電器觸點輸出(見圖5-17)基本相同，但要注意公共端的連接要求。

由圖5-18可見，兩種晶體管輸出形式公共端的連接區(qū)別在于：NPN集電極開路輸出以O(shè)V作為輸出公共端；PNP集電極開路輸出以24V作為輸出公共端。在S7系列PLC中，一般采用場效應(yīng)品體管作為驅(qū)動元件，其連接方式與PNP集電極開路輸出相同，其輸出額定電流較大可達到5A。

晶體管的驅(qū)動能力一般要小于繼電器觸點輸出，允許負載電壓一般為DC5~30V，允許的負載電流為0.2~0.5A。當(dāng)晶體管輸出用于驅(qū)動感性負載時，為了防止過電壓沖擊，應(yīng)在負載兩端加過電壓抑制(續(xù)流)二極管，但在這種情況下應(yīng)特別注意二極管的極性，防止極性錯誤引起的輸出短路。

(3) 雙向晶閘管輸出。雙向晶閘管輸出用于驅(qū)動交流負載，可以使交流電路實現(xiàn)“無觸點通/斷”，解決繼電器觸點的使用壽命問題。此外，雙向品閘管輸出的響應(yīng)速度也比繼電器觸點輸出的要高得多。

雙向晶閘管輸出一般采用公共端連接的形式，每4～8點為一組，晶閘管的觸發(fā)電路與PLC內(nèi)部電路間采用光電耦合器件隔離。雙向晶閘管輸出驅(qū)動能力一般要小于繼電器觸點輸出，允許負載電壓一般為AC85~242V；單點輸出電流在0.2~0.5A，當(dāng)多點共用公共端時，每點的輸出電流應(yīng)相應(yīng)減小(如單點驅(qū)動能力為0.3A 的雙向晶閘管輸出，在4點共用公共端時，較大允許輸出為0.8A/4點)。

圖5-18 晶體管輸出與外部的連接

晶閘管的兩端通常并聯(lián)有RC過電壓抑制器(通常為0.015μF/22Ω左右)，因此，與繼電器觸點輸出不同，它在PLC輸出OFF時，仍然有1~2mA的開路漏電流，所以對于小型繼電器與微電流負載，可能會產(chǎn)生無法關(guān)斷的現(xiàn)象。








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