最新第4章开关量输入输出的隔离技术课件PPT
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PLC控制系统输入/输出回路的隔离设计1.开关量输入/输出电路的隔离(1)开关量输入电路的隔离考虑控制电路的抗干扰性能,开关量输入、输出电路均应采用光电耦合器。
带光电耦合器的开关量输入电路如图1所示。
外电路电源电压为+15V,plc的电源电压为+5V,两个电源是隔离的。
当开关K断开时,光电耦合器的发光二极管熄灭,光敏管呈高阻特性,A点为低电平,经与门后输出电压为低电平。
当开关K闭合时,光电耦合器的发光二极管发光,光敏管呈低阻特性,A点为高电平,经与门电路后输出电压为高电平。
图1 带光电耦合器的开关量输入电路(2)开关量输出电路的隔离采用光电耦合器的开关量输出电路如图2所示。
+5V 电源为PLC的电源,+24V电源为开关量输出电源,两个电源是隔离的。
当DO接口端输出高电平时,经与非门电路之后,A点为低电平,经光电耦合器使驱动晶体管VT导通,出口继电器J得电吸合。
当DO接口端输出低电平时,经与非门电路后,A点输出高电平,经光电耦合器使VT截止,J释放。
图2 带光电耦合器的开关量输出电路2.模拟量输入/输出电路的隔离对于速度检测通常采用测速发电机将速度信号变成电压信号Un,Un=?n(?为速度反馈系数)。
电流检测通常采用电流互感器或霍尔效应电流检测器实现,将电流信号变成电压信号Ui,Ui=?Id(?为电流反馈系数)。
若采用A/D转换电路,可直接将模拟电压信号接到PLC的模入端,如图3所示。
模入信号为测速发电机的输出电压,分压后将输入电压Un限制为0~5V。
图3 A/D口直接连接测速反馈电路这种模拟输入电路的特点是结构简单,但存在不安全因素,测速发电机的电枢电压高达100多伏,直接与PLC的输入引脚相连,一方面会给微处理器芯片带来干扰,另一方面瞬时过电压会损坏微处理器芯片。
考虑变频调速系统的抗干扰能力及可靠性,需要将检测的模拟量Un、Ui与PLC 电路之间进行隔离。
模拟量隔离电路的方式有变压器隔离及光电耦合器隔离两种。
开关量输入/输出电路一、开关量的隔离与抗干扰1、开关量的隔离(1)隔离的作用隔离的主要作用是:使低压输入电路与大功率的电源隔离;外部现场器件与传输线同数字电路隔离,以免计算机受损;限制地回路电流与地线的错接而带来的干扰;多个输入电路之间的隔离。
(2)开关量的隔离方法常用的开关量的隔离方法主要有以下方式。
○1光电隔离。
(图3-28 光电耦合器原理接线图)○2继电器隔离。
(图3-29 采用继电器隔离的开关原理接线图)○3继电器和光电耦合器双重隔离。
2、抗干扰软件抗干扰措施主要是适当增加延时,以躲开触点抖动的影响。
二、开关量的采集、检测与变位识别1、开关量的采集方式(图3—30 中断申请电路图)当开关状态发生变化时,由于Q端仍保持原状态,D、Q异或的结果使输出由低电平跳变为高电平,通过非门变成低电平向CPU申请一次中断。
当CPU 响应中断以后,发出INTA信号使触发器触发。
D、Q状态趋于一致,异或门输出又成为低电平。
2、开关动作的检测把3次采样的开关量用A、B、C三个布尔数来表示,从中任取出两个进分“与”运算,如果其中有两个或两个以上为“1”,则运算结果必定有一个为“1”;反之,若有两个或两个以上为“0”,则运算结果必定全为“0”。
另外,再根据“或”运算的规则,在N个数中只要有一个是“1”,则运算结果必定是“1”;只有当N个数全为“0”时,结果才为“0”。
可以把三取二表决的算法用以下逻辑算式来处理(A·B)+(B·C)+(C·A)(3-15)3、开关变位的识别开关量的状态通常用一位二进制数来表示,例如用“1”代表闭合,用“0”代表断开。
变电所的开关量数目很多,为了简化分析,下面只对用一个字节的二进制数表示的8个开关状态进行分析,但所得到的结论具有普遍的意义。
○1现状○+原状,若有变位则该位为1;若无变位,则该位为0。
○2(现状○+原状)∧原状,若为1,则该位由1→0。
○3(现状○+原状)∧现状,若为1,则该位由0→1。