一般i/o模塊的價格占plc價格的一半以上。plc的i/o模塊有開關(guān)量i/o模塊、模擬量i/o模塊及各種特殊功能模塊等。不同的i/o模塊,其電路及功能也不同,直接影響plc的應(yīng)用范圍和價格,應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要加以選擇。
(一)開關(guān)量i/o模塊的選擇
1. 開關(guān)量輸入模塊的選擇
開關(guān)量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的開關(guān)信號,將信號轉(zhuǎn)換為plc內(nèi)部接受的低電壓信號,并實(shí)現(xiàn)plc內(nèi)、外信號的電氣隔離。選擇時主要應(yīng)考慮以下幾個方面:
1)輸入信號的類型及電壓等級
開關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流/直流輸入三種類型。選擇時主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時間較短,還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接;交流輸入模塊可靠性好,適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。
開關(guān)量輸入模塊的輸入信號的電壓等級有:直流5v、12v、24v、48v、60v等;交流110v、220v等。選擇時主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮。話?v、12v、24v用于傳輸距離較近場合,如5v輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過10米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級較高的模塊。
2)輸入接線方式
開關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式,
匯點(diǎn)式的開關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個公共端(com);而分組式的開關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組,每一組(幾個輸入點(diǎn))有一個公共端,各組之間是分隔的。分組式的開關(guān)量輸入模塊價格較匯點(diǎn)式的高,如果輸入信號之間不需要分隔,一般選用匯點(diǎn)式的。
3)注意同時接通的輸入點(diǎn)數(shù)量
對于選用高密度的輸入模塊(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等),應(yīng)考慮該模塊同時接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的60%。
4)輸入門檻電平
為了提高系統(tǒng)的可靠性,必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高,抗干擾能力越強(qiáng),傳輸距離也越遠(yuǎn),具體可參閱plc說明書。
2.開關(guān)量輸出模塊的選擇
開關(guān)量輸出模塊是將plc內(nèi)部低電壓信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號,并實(shí)現(xiàn)plc內(nèi)外信號的電氣隔離。選擇時主要應(yīng)考慮以下幾個方面:
1)輸出方式
開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。
繼電器輸出的價格便宜,既可以用于驅(qū)動交流負(fù)載,又可用于直流負(fù)載,而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小,同時承受瞬時過電壓和過電流的能力較強(qiáng),但其屬于有觸點(diǎn)元件,動作速度較慢(驅(qū)動感性負(fù)載時,觸點(diǎn)動作頻率不得超過1hz)、壽命較短、可靠性較差,只能適用于不頻繁通斷的場合。
對于頻繁通斷的負(fù)載,應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出,它們屬于無觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載,而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。
2)輸出接線方式
開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式,
分組式輸出是幾個輸出點(diǎn)為一組,一組有一個公共端,各組之間是分隔的,可分別用于驅(qū)動不同電源的外部輸出設(shè)備;分隔式輸出是每一個輸出點(diǎn)就有一個公共端,各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時主要根據(jù)plc輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級的多少而定。一般整體式plc既有分組式輸出,也有分隔式輸出。
3)驅(qū)動能力
開關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動能力)必須大于plc外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大,輸出模塊無法直接驅(qū)動,可增加中間放大環(huán)節(jié)。
4)注意同時接通的輸出點(diǎn)數(shù)量
選擇開關(guān)量輸出模塊時,還應(yīng)考慮能同時接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時接通輸出設(shè)備的累計電流值必須小于公共端所允許通過的電流值,如一個220v/2a的8點(diǎn)輸出模塊,每個輸出點(diǎn)可承受2a的電流,但輸出公共端允許通過的電流并不是16a(8×2a),通常要比此值小得多。一般來講,同時接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60%。
5)輸出的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)
開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo),它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān),特別是輸出的最大電流。另外,晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會降低,在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。
(二)模擬量i/o模塊的選擇
模擬量i/o模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,并與plc內(nèi)部總線相連,同時為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入(a/d)模塊是將現(xiàn)場由傳感器檢測而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號轉(zhuǎn)換成plc內(nèi)部可接受的數(shù)字量;模擬量輸出(d/a)模塊是將plc內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號輸出。
典型模擬量i/o模塊的量程為-10v~+10v、0~+10v、4~20ma等,可根據(jù)實(shí)際需要選用,同時還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。
一些plc制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊,可用來直接接收低電平信號(如rtd、熱電偶等信號)。
(三)特殊功能模塊的選擇
目前,plc制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的i/o模塊,有的還推出了自帶cpu的智能型i/o模塊,如高速計數(shù)器、凸輪模擬器、位置控制模塊、pid控制模塊、通信模塊等。