用作CPU模板与外部开关量讯号之间的接口。它完成诸如电平转换、电气隔离、串/并型数据转换以及对外提供一定的驱动能力等工作。数字I/O讯号常来自按钮、开关和继电器触点等实际开关量,以及其它外设或受控对象送来的数字量。
二、CPU (西门子S7-1500系列PLC)
CPU是PLC的核心部件。应该注意的是:在PLC中,CPU的概念与普通微型计算机的CPU有很大的不同。在PLC中,CPU指的不是一块集成电路,而是一个模板,其上不仅包括CPU芯片,还有RAM和ROM或者EPROM。而且,在中大型PLC中,CPU模板中一般有两块CPU芯片,一片用作字处理器(主处理器),用于字节指令的处理,并实现各种控制作用;另一片用作字处理器(辅助处理器),用于实现位讯息的高速处理。
三、特殊功能模板
特殊功能模板一般都自带CPU和系统软件,与PLC CPU模板并行工作,并通过PLC系统总线与CPU模板接口。常见的特殊功能模板包括:高速计数板(能满足100KHz以上的计数或定时要求)、具有快速PID调节器的死循环控制模板、通讯模板等。
四、模拟I/O接口
其输入部分主要完成阻抗匹配、讯号放大、讯号滤波、I/V变换、V/F变换或者A/D变换等工作,以便将来自受控对象的仿真量转换成PLC能够处理的数字量。其输出部分主要实现阻抗匹配、功率放大、波形校正等功能。在一些场合下,仿真讯号也需要与现场电气隔离。但仿真讯号的隔离比数字讯号要复杂得多。用于数字讯号的光电隔离因线性度较差而不能用来隔离仿真讯号,因此仿真讯号常常采用成本较高的隔离放大器来实现电气隔离。
五、电源
PLC中的电源一般有三类:
1、+5V、±15V直流电源:供PLC中TTL芯片和集成运放使用;
2、供输出接口使用的高压大电流的功率电源;
3、锂电池及其充电电源。
考虑到系统的可靠性以及光电隔离器的使用,不同类型的电源其地线也不同。
目前PLC的发展非常迅速,型号众多,各种特殊功能模板不断涌现。通常根据其I/O点的数量将PLC分为三大类:
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小型机:256点以下(无模拟量);
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中型机:256 ~ 2048点(64 ~ 128路模拟量);
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大型机:2048点以上(128 ~ 512路模拟量)。
具体实现时,通常采用模板式结构,以便用户根据实际应用需求进行配置。但一些小型机常制作成一体机,其配置固定,主要供定型成套设备使用;而一些大型机一般在电源、或者CPU,甚至两者都作了热备份。