西门子6ES7531-7MH00-0AB0

  PLC的输出电路形式一般分为：继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出三种。弄清这三种输出形式的区别，对于PLC的硬件设计工作非常有必要。下面以三菱PLC为例，简要介绍一下这三种输出电路形式的区别和注意事项，其它公司的PLC输出电路形式也大同小异。
　　1、 继电器输出电路 (MR)
　　优势：继电器输出可通过交流和直流，一般负载AC250V/50V以下，负载电流可达2A，因此，PLC的输出一般不宜直接驱动大电流负载（一般通过一个小负载来驱动大负载，如PLC的输出可以接一个电流比较小的中间继电器，再由中间继电器触点驱动大负载，如接触器线圈等）。
　　劣势：继电器触点的使用寿命也有限制（一般数十万次左右，根据负载而定，如连接感性负载时的寿命要小于阻性负载）。此外，继电器输出的响应时间也比较慢（10ms）左右，因此，在要求快速响应的场合不适合使用此种类型的电路输出形式。
　　2、 晶体管输出电路(MT)
　　优势：晶体管相应速度快，适用于要求快速响应的场合，如高速输出发脉冲；由于晶体管是无机械触点，因此比继电器输出电路形式的寿命长。
　　劣势：晶体管输出型电路的外接电源只能是直流电源，另外，晶体管输出驱动能力要小于继电器输出，允许负载电压一般为DC5V～30V，允许负载电流为0.2A～0.5A。这两点的使用晶体管输出电路形式时要注意。
　　当然在常见输出中不止这些，常见的可控硅放大版等也需要做一些了解，只是其应用逐渐淘汰。
　　3、NPN和PNP在实际工作理论中，我们需要记住几点
　　一般PLC采用NPN接法，其公共端为0V ，常见于三菱PLC中；反之PNP接法，公共端接高电平，常见于西门子PLC。
　　4、当然不仅局限于PLC输入输出端信号，传感器也有不同接法
　　PNP与NPN型传感器一般有三条引出线，即电源线VCC、GND，OUT信号输出线
　　1、NPN类
　　NPN是指当有信号触发时，信号输出线OUT和GND连接，相当于OUT输出低电平。
　　2、PNP类
　　PNP是指当有信号触发时，信号输出线OUT和VCC连接，相当于OUT输出高电平的电源线。

本文介绍如何使PLC的设计和实现达到更高的效率和生产力，也讨论了预期——满足将来不断增长的生产需要的系统的预期。本文介绍一款优异的子系统参考设计Alameda，该参考设计利用高效率的反激式变换器的电源提供四路高效、极高精度模拟输出。通过部署Alameda，自动化工厂将立即看到其PLC系统生产力的大飞跃，提前满足将来SM工厂的效率要求。

增强生产力和效率——这些都是现在的所谓工业4.0或智能制造(SM)的焦点1。工厂被鼓励“将工厂运营效率提高10%(损耗/单位产品)”2，以较少的能源、水及其它自然资源产出更多产品。有人认为，这是满足全球不断增长的需求的唯一途径3。规划工业4.0的目的是“连续提高整个价值链中的资源生产力和效率”4。为了使“产出大化...重点就要提高资源生产力...和资源效率。”所以，许多文献和报告一致赞成如下主题：21世纪的制造工厂必须优化系统生产力和效率，以20世纪生产相同产品所需的相同或更低成本生产更大量的产品。
 
现代自动化工厂大都通过电子和信息技术来提高生产力，特别是可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)，已成为现代工厂中无处不在的众多神经系统的中枢控制。我们将工厂中广泛分布并受控于相同PLC和DCS的每个模块、子系统或元件称为“神经系统”。您任何时候提高这些子系统的生产力和效率时，都将对整个工厂的运营产生积极影响。
 
四路模拟输出，无常见噪声
 
过去，PLC和DCS的模拟输出参考系统专注于模拟性能；更高的效率和系统生产力往往被忽略。如果某个设计者试图通过集成电源来提高系统效率，则仍然需要解决系统噪声问题。
 
现在，有一种途径既可实现四路高精度模拟输出又可以解决噪声问题：Alameda (MAXREFDES24#) 4通道模拟输出子系统参考设计(图1)。Alameda具有四路高精度(<±0.1%)的灵活模拟输出、一个高效率电隔离电源，以及自动故障检测和过热保护。完备的硬件和固件设计文件以及实验室测量数据，能够帮助快速设计原型及开发。

MAX5134四通道、16位、带缓冲电压输出、高线性度DAC是该系统的核心。器件具有4路通道、极低死区(大0.02V)、满摆幅输出，所以无需DAC负电源。器件提供电压输出，驱动四片MAX15500信号调理器的输入。同时也要注意，DAC输出直接驱动调理器输入，无外部元件，使得接口非常简单。
 
每片MAX15500为单通道、低成本、高精度模拟电流/电压输出调理器，专为满足PLC及DCS要求而开发。信号调理器工作在±24V电源范围，产生用户可编程、单极性和双极性、高精度电流或电压输出。电流输出驱动高达1kΩ负载，电压输出驱动低至1kΩ的负载。MAX15500具有过流和短路保护，也监测过热和掉电情况，并提供全面的错误报告。
 
MAX6126超高精度电压基准驱动模拟输出调理器和DAC的基准输入，初始精度为0.02%，大温度系数(tempco)为3ppm/℃。
 
对于数据隔离，MAX14850对现场测和系统控制器侧的数据通信进行隔离。合成的电源和数据隔离为600VRMS。
 
电源由隔离、宽直流输入范围、反激式变换器提供。峰值电流模式反激式控制器MAX17498B高效驱动隔离变压器，支持+18V至+32V单直流电压输入，产生±24V和+8V输出。MAX17498B电路的高工作效率为85%。正确安装的1000pF、2000V电容耦合两个隔离地，同时仍然维持隔离，减小模拟输出噪声。MAX1659低压差(LDO)线性稳压器将+8V输出调节至+5V低噪声输出。整个系统只需要24V输入作为电源。
 
针对LX9和ZedBoard平台开发
 
Alameda设计经过LX9和ZedBoard平台验证。Alameda具有简单板载Pmod兼容连接器，可连接至Pmod兼容的现场可编程门阵列(FPGA)/微控制器开发板。目前提供这两种平台的项目文件、器件驱动器以及示例代码。可通过以下网址下载完整的源代码和文件：

性能测量
 
微分非线性(DNL)、积分非线性(INL)和总计不调整误差(TUE)是PLC及其它过程控制系统的重要技术指标。MAX15500高度灵活、可配置，满足不同应用的需求。数据在+25℃下获得。下图中，由于编码0至320在MAX5134的死区范围(0至0.02V)，所以前320个DAC编码的DNL、INL和TUE标为0。

结论
 
工业4.0和智能制造倡导全新的第四代工业制造，这些概念代表现代化工厂提高生产力和效率的一个全新的21世纪。现在，Alameda子系统的出现使得当今的预期生产力和效率更加可行。Alameda提供高性能模拟输出和优异的电源效率，适用于PLC和DCS内的IO模块；解决了相关的噪声问题，并加快工业系统设计。如开篇所述，Alameda将对整个工厂的运营产生积极影响。