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在PLC控制系統(tǒng)輸出中，開關(guān)量輸出信號(hào)占的比重Zui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(fù)載較小時(shí)，一般都可用PLC的輸出直接驅(qū)動(dòng)，但對(duì)大電流負(fù)載需要經(jīng)中間繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，用中間繼電器的觸點(diǎn)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

??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(shí)還設(shè)計(jì)有各種濾波電路，以消除干擾。PLC的輸出連接通常采用接線端子的形式。

??PLC輸出負(fù)載的電源原則上都需要外部提供，根據(jù)負(fù)載電源的類型與實(shí)際需要的驅(qū)動(dòng)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(hào)PLC甚至是同一型號(hào)PLC的不同模塊，在內(nèi)部具體電路的設(shè)計(jì)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(dòng)形式上來說，主要有繼電器觸點(diǎn)輸出、晶體管(或場(chǎng)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(diǎn)輸出為交/直流通用驅(qū)動(dòng)方式，輸出驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)(一般可以到2~10A)，使用較靈活，在實(shí)際應(yīng)用中使用較普遍。但對(duì)在驅(qū)動(dòng)DC12V或3mA以下的小電流、低電壓負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)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(dòng)開關(guān)頻率高的感性負(fù)載時(shí)，出于對(duì)觸點(diǎn)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(dòng)，特別是PLC需要與系統(tǒng)中的其他控制裝置進(jìn)行電子信號(hào)連接時(shí)，晶體管輸出可以大大減少輸出延遲時(shí)間，提高信號(hào)處理速度與可靠性。

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

??三種形式對(duì)外部電路的設(shè)計(jì)要求不同。

??(1)繼電器觸點(diǎn)輸出。繼電器觸點(diǎn)輸出是PLC常用的輸出形式。其主要優(yōu)點(diǎn)是使用靈活，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，也可以驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載；允許負(fù)載電壓一般為AC250V/DC50V、電流2A以下。但在SiemensS7系列PLC中、負(fù)載電流Zui大可到10A，容量可達(dá)80~1000VA(取決于負(fù)載性質(zhì))。

??但是，繼電器觸點(diǎn)輸出有使用壽命的限制(數(shù)十萬次)，當(dāng)開關(guān)頻率高、負(fù)荷重或承受沖擊電流時(shí)，觸點(diǎn)壽命將顯著降低。因此，通常不宜用來直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、制動(dòng)器等大電流負(fù)載。此外，繼電器輸出受接觸性能與響應(yīng)時(shí)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(fù)載或高速輸出。

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

??圖5-17 觸點(diǎn)輸出與外部的連接

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

??當(dāng)連接感性負(fù)載時(shí)，為了延長(zhǎng)觸點(diǎn)使用壽命，對(duì)于直流驅(qū)動(dòng)，通常應(yīng)在負(fù)載兩端加過電壓抑制(續(xù)流)二極管；對(duì)于交流驅(qū)動(dòng)，應(yīng)在負(fù)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(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間快(一般在0.2ms以下)，使用壽命長(zhǎng)。當(dāng)PLC需要與系統(tǒng)其他控制裝置進(jìn)行電子線路連接時(shí)，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(diǎn)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(chǎng)效應(yīng)品體管作為驅(qū)動(dòng)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Zui大可達(dá)到5A。

??晶體管的驅(qū)動(dòng)能力一般要小于繼電器觸點(diǎn)輸出，允許負(fù)載電壓一般為DC5~30V，允許的負(fù)載電流為0.2~0.5A。當(dāng)晶體管輸出用于驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，為了防止過電壓沖擊，應(yīng)在負(fù)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(cuò)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(dòng)交流負(fù)載，可以使交流電路實(shí)現(xiàn)“無觸點(diǎn)通/斷”，解決繼電器觸點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(dòng)能力一般要小于繼電器觸點(diǎn)輸出，允許負(fù)載電壓一般為AC85~242V；單點(diǎn)輸出電流在0.2~0.5A，當(dāng)多點(diǎn)共用公共端時(shí)，每點(diǎn)的輸出電流應(yīng)相應(yīng)減小(如單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)能力為0.3A的雙向晶閘管輸出，在4點(diǎn)共用公共端時(shí)，Zui大允許輸出為0.8A/4點(diǎn))。

??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(diǎn)輸出不同，它在PLC輸出OFF時(shí)，仍然有1~2mA的開路漏電流，所以對(duì)于小型繼電器與微電流負(fù)載，可能會(huì)產(chǎn)生無法關(guān)斷的現(xiàn)象。

PLC控制系統(tǒng)有哪些類型

?在控制系統(tǒng)的控制要求明確以后，應(yīng)根據(jù)對(duì)象的要求，確定系統(tǒng)的總體控制方案。一般來說，以PLC作為主體的控制系統(tǒng)，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，可選擇如下四種基本的控制類型。

??①單機(jī)控制

??單機(jī)控制是指一個(gè)控制對(duì)象(設(shè)備、簡(jiǎn)單生產(chǎn)線等)采用一臺(tái)PLC進(jìn)行控制的情況，適用于控制對(duì)象單一、設(shè)備的各控制部分相對(duì)集中、控制對(duì)象與其他設(shè)備間無協(xié)同控制要求的場(chǎng)合。單機(jī)控制在PLC應(yīng)用領(lǐng)域的用量大，大多數(shù)采用中、小規(guī)格PLC的控制系統(tǒng)均屬于此類。

??單機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成主要以PLC的I/O模塊、功能模塊以及其他輔助控制裝置(如伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器、外部傳感器)為主;軟件設(shè)計(jì)時(shí)著重于PLC基本指令與應(yīng)用指令的編程;通信一般在PLC與人機(jī)界面(如觸摸屏等)、PLC與其他輔助控制裝置(如伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器等)之間進(jìn)行，直接使用PLC的標(biāo)準(zhǔn)RS-232、RS-422、RS-485等接口，不需要進(jìn)行通信的編程。

??②集中控制系統(tǒng)

??集中控制是指利用一臺(tái)PLC控制多個(gè)控制對(duì)象(如數(shù)臺(tái)設(shè)備、生產(chǎn)線等)的情況，適用于控制對(duì)象相對(duì)集中，單臺(tái)設(shè)備的動(dòng)作較簡(jiǎn)單，對(duì)象動(dòng)作間有協(xié)同控制要求的多對(duì)象控制的場(chǎng)合。

??集中控制系統(tǒng)與單機(jī)控制系統(tǒng)一樣，只使用一臺(tái)PLC進(jìn)行控制，從某種意義上說，它只是單機(jī)控制系統(tǒng)的擴(kuò)展，其實(shí)質(zhì)相同，系統(tǒng)的硬件、軟件構(gòu)成一致。

??采用了集中控制的全部控制對(duì)象的動(dòng)作由同一臺(tái)PLC進(jìn)行控制，對(duì)象間的動(dòng)作協(xié)調(diào)性好，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便。另外，控制對(duì)象間的數(shù)據(jù)傳送、狀態(tài)檢測(cè)無需的通信線路與通信程序，故可以降低生產(chǎn)成本，方便調(diào)試與維修。

??集中控制的缺點(diǎn)是當(dāng)控制對(duì)象的某一部分發(fā)生故障時(shí)，全系統(tǒng)都要停止工作。因此，在PLC選擇、系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注重系統(tǒng)的安全性與"冗余"條件。

??③遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)

??遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)可以說是集中控制系統(tǒng)的一種，它同樣是由一臺(tái)PLC控制多個(gè)控制對(duì)象，但遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)中的部分控制對(duì)象遠(yuǎn)離PLC主機(jī)布置，需要通過遠(yuǎn)程I/O模塊與主機(jī)進(jìn)行連接。遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)適用于設(shè)備體積較大，控制對(duì)象相對(duì)分散，但對(duì)象動(dòng)作間有協(xié)同控制要求的場(chǎng)合。

??采用遠(yuǎn)程控制的PLC系統(tǒng)與單機(jī)控制、集中控制的區(qū)別主要是在PLC主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O的通信上。遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)一般都需要采用現(xiàn)場(chǎng)總線(如PROFIBUS-DP、CC-Link等)進(jìn)行PLC與I/O單元間的數(shù)據(jù)通信與信息交換，它對(duì)PLC的通信功能有一定的要求。

??遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，需要在單機(jī)與集中控制1/O模塊、功能模塊以及其他輔助控制裝置(如伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器、外部傳感器)的基礎(chǔ)上，增加遠(yuǎn)程I/O模塊、總線接口通信模塊、現(xiàn)場(chǎng)總線等必要的功能模塊與硬件設(shè)施。為了更好地對(duì)控制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察與監(jiān)控，系統(tǒng)中一般需要現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視器、狀態(tài)顯示器等必要的外部設(shè)備，系統(tǒng)構(gòu)成相對(duì)較復(fù)雜。

??遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)不僅需要應(yīng)用PLC基本指令與應(yīng)用指令，而且還需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的通信，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視器、狀態(tài)顯示器等外部設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)與編程，用戶程序較復(fù)雜，對(duì)程序存儲(chǔ)容量要求較高;系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量較大;安裝、調(diào)試的時(shí)間較長(zhǎng)。

??④分布式控制系統(tǒng)

??分布式PLC控制系統(tǒng)是一種以PLC為主體構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的一個(gè)(或相對(duì)集中的數(shù)個(gè))控制對(duì)象由一臺(tái)立的PLC進(jìn)行控制，構(gòu)成相對(duì)立的單機(jī)(或集中控制)控制單元;各單元PLC之間通過網(wǎng)絡(luò)總線連接，組成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)，并由上位機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度與管理。分布式PLC控制系統(tǒng)適用于柔性加工系統(tǒng)(FMS)、車間自動(dòng)化系統(tǒng)、大型生產(chǎn)線、裝配流水線等，是目前PLC應(yīng)用領(lǐng)域的階段。

??分布式PLC控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)是整體與局部的關(guān)系，系統(tǒng)需要對(duì)多臺(tái)PLC控制單元進(jìn)行集中、統(tǒng)一的調(diào)度與管理。因此，它事實(shí)上是單機(jī)控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程ID控制系統(tǒng)的集成與綜合。

??分布式PLC控制系統(tǒng)各相對(duì)立的PLC單元，同樣需要使用現(xiàn)場(chǎng)總線等通信技術(shù)進(jìn)行PLC與I/O單元間、PLC與PLC、PLC與上位機(jī)、PLC與I/O設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信與信息交換，系統(tǒng)上位機(jī)還需要對(duì)各PLC單元間進(jìn)行調(diào)度與管理，因此，對(duì)PLC的網(wǎng)絡(luò)通信功能要求很高。

??分布式PLC控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成龐大，它需要在多個(gè)立PLC單元的基礎(chǔ)上增加網(wǎng)絡(luò)通信，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、調(diào)度管理、上位機(jī)等外部設(shè)備。系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往需要通過分單元設(shè)計(jì)、總體集成設(shè)計(jì)等措施，由多人協(xié)作共同完成。

??分布式PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與其他類型控制系統(tǒng)的區(qū)別主要是在系統(tǒng)集成上，各單元間的網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)管理軟件設(shè)計(jì)工作量較大;對(duì)PLC程序存儲(chǔ)容量、通信功能要求較高;系統(tǒng)軟件的集成調(diào)試工作量大;安裝、調(diào)試的時(shí)間長(zhǎng);系統(tǒng)可靠性要求高;往往需要多人協(xié)作、分單元共同完成。

S7-400

SIMATIC S7-400 是中端到性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC。

SIMATICS7-400具有模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)和較高擴(kuò)展能力，并具有全面的通信和網(wǎng)絡(luò)功能，可以簡(jiǎn)便實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，用戶操作十分方便，因此成為中端到性能范圍內(nèi)要求極為苛刻的任務(wù)的理想解決方案。

SIMATIC S7-400 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

由于具有多種性能等級(jí)的 CPU，并有具備大量用戶友好的功能的廣泛模塊，用戶可以根據(jù)具體情況執(zhí)行其自動(dòng)化任務(wù)。

任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行擴(kuò)展，成本不會(huì)很高。

SIMATIC S7-400 是一種通用控制器：

S7-400H安徽合肥西門子授權(quán)代理商安徽合肥西門子授權(quán)代理商

在自動(dòng)化技術(shù)的許多領(lǐng)域中，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的可用性（從而故障安全性）的需求在不斷提高。在許多領(lǐng)域中，設(shè)備停機(jī)會(huì)產(chǎn)生的成本。此時(shí)，只有冗余系統(tǒng)才能滿足可用性要求。

容錯(cuò)型 SIMATICS7-400H即能滿足這些要求。即使在一個(gè)或多個(gè)故障導(dǎo)致控制器的部件出現(xiàn)故障時(shí)，也能繼續(xù)運(yùn)行。通過以這種方式實(shí)現(xiàn)的可用性讓SIMATICS7-400H 尤其適用于以下應(yīng)用領(lǐng)域：

訂貨數(shù)據(jù)

關(guān)于 S7-400H 組件的訂貨數(shù)據(jù)，請(qǐng)參見在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相應(yīng)模塊。

S7-400F/FH

SIMATICS7-400F/FH故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)可在安全要求較高的工廠中使用。它可對(duì)立即停機(jī)不會(huì)給人員或環(huán)境帶來危險(xiǎn)的過程進(jìn)行控制。S7-400F/FH具有兩種基本設(shè)計(jì)：

通過另外使用標(biāo)準(zhǔn)模塊，可以建立一個(gè)全集成控制系統(tǒng)，可在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠環(huán)境中使用。可以使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。