開關量輸入電路

1. 什麼是開關量輸入和輸出！

開關量包括開入量和開出量,是數字信號,只有0和1兩種狀態.開入量來自保護裝置外部的接點,供保護裝置使用.開出量是保護裝置向外部提供的接點,供給外部設備的,如開關跳閘等.

2. 微機繼電保護中，開關量輸入迴路有哪兩類各有什麼特點

微機繼電保護裝置中開關量輸入分為兩類：內部開關量輸入和外部開關量輸入。外部開關量輸入電路主要包括斷路器和隔離開關的輔助觸點、保護投退壓板、重合閘方式選擇開關的觸點等輸入電路，內部開關量輸入主要是微機繼電保護裝置面板上的切換開關、按鈕、鍵盤等觸點的輸入。

對於裝在微機繼電保護裝置面板上的內部開關觸點可直接接至微機的並行口，如圖3-8（a）所示。它的工作原理是：在系統初始化時設置圖中的並行口的PI0為輸入端，則CPU就可以通過軟體查詢，隨時獲取開關量K狀態。

對於外部引入的觸點，保護裝置是弱電控制部分，而外部開關量的輸入是強電控制部分，因此，開關量要經過光電隔離電路，目的是從電路上把干擾源和容易干擾的部分隔離開來，使微機保護裝置和現場僅僅保持光信號的聯系，而不產生電信號的聯系，如圖3-8（b）所示。開關量輸入電路接入光電耦合器之後，由於光電耦合器的隔離作用，使夾雜在輸入開關量中的各種干擾脈沖都被擋在輸入迴路的一側。其工作原理是：當外部接點接通時，光耦合的二極體導通，管耦合器的晶體管也導通，其集電極輸出低電位，當外部觸點斷開，光耦合器的二極體不導通，於是晶閘管截止，集電極輸出高電位。

3. PLC的輸入電路由什麼組成

PLC外部輸入電路的形式有以下三種：

1、無源輸入，即：開關輸入。

2、NPN和PNP輸入

3、二極體輸入

1、無源節點輸入（開關量輸入）

此種形式是PLC輸入用的最多的一種形式。使用此種形式時，只要注意PLC的輸入公共端是共陽極還是共陰極就行了。如為共陽極，則通過開關節點引入的應該是負極，如為共陰極，則經過開關節點引入的應該是正極。如下圖所示（括弧內為共陽極時）：

2、NPN和PNP節點輸入

一些感測器或接近開關的輸出節點是NPN或PNP節點形式。這時，做為PLC的輸入是選NPN還是PNP節點，一方面要看要看PLC的接線形式而定，另外還要看感測器或接近開關的接線形式。下面舉例來說明：

如下圖所示，感測器的輸出是NPN形式的。從圖中負載接線可知，感測器動作時，輸出0V（黑線④處）。這就要求，PLC的公共端（COM）是正極。因此，對於此線路，當PLC的公共端接（CON）正極時，PLC的輸入就只能用NPN形式。

下圖正好相反，當感測器動作時，其輸出為正極（黑線④處）。此時，就要求PLC的公共端（COM）接負極。因此，對於此線路，當PLC的公共端接負極時，PLC的輸入就只能用PNP的形式。

PLC的輸入節點到底是採用PNP還是NPN的形式，其實大不可必死記。只要明白PLC輸入內部的電路原理就行了，即：採用PNP還是NPN節點，都必須保證PLC輸入電路內部的光電耦合部分的發光二極體得電。

以上兩例是以西門子PLC為例，西門禪遊子PLC輸入內部線路的光電耦合的公共端可以是共陰極或共陽極，因此，在考慮使用NPN或PNP輸入時，可以改變公共端（COM）的正極或負極來分別使用；而對於三菱FX系列的PLC，因光電耦合的公共端是固定採用共陽極的，因此公共端只能接正極，輸入也就只能使用NPN節點輸入方式了。

3、串二極體輸入

有時，需要在PLC的輸入節點中串入一個發光二極體來為指示。如下圖所示：

此時，一般PLC都會規定串入二極體的允許電壓降及允許串入的二極體的個數。比如，上圖所示的FX系列的PLC規定，發光二極體允許電壓降為4V，最多允許中時串入2個。

PNP與NPN型感測器其實就是利用三極體的飽和和截止，輸出兩種狀態，屬於開關型感測器。但輸出信號是截然相反的，即高電平和低電平。PNP輸出是低電平0，NPN輸出的是高電平1。

PNP與NPN型感測器（開關型）分為六類：

1、NPN-NO（常開型）

2、NPN-NC（常閉型）

3、NPN-NC+NO（常開、常閉共有型）

4、PNP-NO（常開型）

5、PNP-NC（常閉型）

6、PNP-NC+NO（常開、常閉共有型）

PNP與NPN型感測器一般有三條引出線，即電源線VCC、0V線，out信號輸出線。

1、NPN類

NPN是指當有信號觸發時，信號輸出線out和電源線VCC連接，相當於輸出高電平的電源線。

對於NPN-NO型，在沒有信號觸發時，輸出線是懸空的，就是VCC電源線和out線斷開。有信號觸發時，發出與VCC電源線相同的電壓，也就是out線和電源線VCC連接，輸出高電平VCC。

對於NPN-NC型，在沒有信號觸發時，發出與VCC電源線相同的電壓，也就是out線和電源線VCC連接，輸出高電平VCC。當有信號觸發後，輸出線是懸空的，就是VCC電源線和out線斷開。

對於NPN-NC+NO型，其實就是賀返銷多世游出一個輸出線OUT，根據需要取捨。

2、PNP類

PNP是指當有信號觸發時，信號輸出線out和0v線連接，相當於輸出低電平，ov。

對於PNP-NO型，在沒有信號觸發時，輸出線是懸空的，就是0v線和out線斷開。有信號觸發時，發出與OV相同的電壓，也就是out線和0V線連接，輸出輸出低電平OV。

對於PNP-NC型，在沒有信號觸發時，發出與0V線相同的電壓，也就是out線和0V線連接，輸出低電平0V。當有信號觸發後，輸出線是懸空的，就是0V線和out線斷開。

對於PNP-NC+NO型，和NPN-NC+NO型類似，多出一個輸出線OUT，及兩條信號反相的輸出線，根據需要取捨。

我們一般常用的是NPN型，即高電平有效狀態。PNP很少使用。

感性負載具有儲能作用，當控制觸點斷開時，電路中的感性負載會產生電弧高於電源電壓數倍甚至數十倍的反電勢，觸點閉合時，會因觸點的抖動而產生電弧，他們都會對系統產生干擾。可以採用以下措施：PLC的輸入端或輸出端接有感性元件時，應在他們兩段並聯連續流二極體（對於直流電路見圖1）或阻容電路（對於交流電路），以抑止電路斷開時產生的電弧對PLC的影響。電阻可以取51～120Ω，電容可以取0.1～0.47μF，電容的額定電壓應大於電源峰值電壓。續流二極體可以選1A的管子，其額定電壓應大於電源電壓的3倍。為了減少電動機和電力變壓器投切時產生干擾，可在電源輸入端設置浪涌電流吸收器。

如果輸入信號由晶體管提供，其截止電阻應大於10kΩ，導通電阻應小於800Ω。當接近開關、光電開關這一類兩線式感測器的漏電流較大時，可能出現錯誤的輸入信號，可以在PLC的輸入端並聯旁路電阻，以減少輸入電阻（見圖2），旁路電阻的阻值R由下式確定。

式中I位感測器漏電流，Ue,Ie分別是可變程序控制器的額定輸入電壓和額定輸入電流，是可編程序控制器輸入電壓低電平的上限值。

不同形式的直流輸入信號如何與PLC連接

在可編程程序控制器控制系統中遇到的的直流有源輸入信號，一般都是5V、12V、24V、48V等。而目前的PLC輸入模塊輸入點的響應電壓范圍是3~120V之間，因此，這類信號不必做轉換處理，直接和PLC輸入模塊輸入點連接，但和其他無源開關量信號以及其他來源得直流電壓信號混合接入PLC輸入點時一定注意電壓的0V點一定要連接。

如圖1所示，輸入點I0.0、I0.1連接光電編碼器、接近開關的輸出信號（OUT），它們的驅動電源由PLC自身的24V提供，它們OUT端子輸出信號是有源信號，在和另外兩個無源開關量信號I0.2、I0.3混合連接，PLC的M端子與PLC的0V端子以及光電編碼器、接近開關的0V信號連接在一起，PLC的輸入點的響應電壓電位差都是以一個共同參考點為基點。

在圖1中，光電編碼器和接近開關的直流供電是由PLC自身24V電源提供，這是可編程序控制器控制系統中經常的設計方法，這種方法使系統簡單，成本低。但在有些情況，比如PLC的直流電源的容量無法支持過多的負載或者外部檢測設備的電源不能使用24V電源，而必須5V、12V等。在這種情況下，就必須設計外部電源為這些設備提供電源，而且這些設備輸出的信號電壓不同，如圖2所示。

在圖2中，光電編碼器的電源是12V，為它設計配備了12V的直流電源，接近開關的電源是5V，為它設計配備了5V的直流電源。它們OUT的輸出信號分別是12V和5V的脈沖信號。而且在圖中有兩個無源開關量的輸入信號。

不同電壓的直流信號可以PLC輸入模塊輸入點連接，但必須注意的是信號電位差的參考點必須共同。在圖2中，光電編碼器、接近開關、無源開關量的0V信號必須連接在一起，否則，會出現PLC輸入點的響應電壓混亂，造成有的輸入點的電壓過高，盡管可以觸發輸入點，但有可能過高得電壓而燒毀輸入點。而有的輸入點的電壓過低，而無法觸發輸入點。這在可編程序控制器控制系統中是特別注意的。

4. 什麼是開關輸入量什麼是開關接點什麼是開入量輸入端

「開關量」就是輸入信號只有「有」和「無」的區別，沒有信號大小、方向之分。比如通過開關或繼電器閉合接入電壓或電流信號為「1」，未閉合無電壓或電流信號為「0」，只有這兩種狀態就稱「開關量」。
「無源開關接點」就是開關或繼電器本身不接電源，由輸入端本身提供電壓或電流，「無源開關接點」只提供「閉合」、「開啟」兩種狀態作為「1」、「0」信號。
「開入量」是「開關量」的筆誤，寫錯了。
「開關按鈕輸入」就是用開關作「開關量」的輸入，但為消除開關按鈕的抖動，加入了整形、延時電路，因此不能作為高速脈沖計數的輸入端。

5. 求救：下面的開關量輸入電路，三個IN4148分別是什麼作用請說具體點。

DI9和DI10是經典設計，作用類似於鉗位，可以將A點（DI9和DI10的連接點）電壓控制在0-3.3V之間，使內裡面的信號電壓不至於過容大，可以對後面的處理電路起到輸入保護作用。
DI11是利用二極體的單向導電性對信號進行整流（或類似處理），避免負電壓信號進入後面的處理電路。
總的說來，這三個1N4148都起到保護，限制信號方向、大小的作用。