西门子6ES7 211-0BA23-0XB0

PLC常见的输入设备有按钮、行程开关、接近开关、转换开关、拨码器、各种传感器等，输出设备有继电器、接触器、电磁阀等。正确地连接输入和输出电路，是保证PLC安全可靠工作的前提。

一、 PLC与主令电器类设备的连接

如图1所示是与按钮、行程开关、转换开关等主令电器类输入设备的接线示意图。图中的PLC为直流汇点式输入，即所有输入点共用一个公共端COM，同时COM端内带有DC24V电源。若是分组式输入，也可参照图1的方法进行分组连接。

图1 PLC与两位七段LED的连接

2. 　旋转编码器是一种光电式旋转测量装置，它将被测的角位移直接转换成数字信号（高速脉冲信号）。因些可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC，利用 PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以获得测量结果。不同型号的旋转编码器，其输出脉冲的相数也不同，有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲，有的 只有A、B相两相，Zui简单的只有A相。

如图2所示是输出两相脉冲的旋转编码器与FX系列PLC的连接示意图。编码器有4条引线，其中 2条是脉冲输出线，1条是COM端线，1条是电源线。编码器的电源可以是外接电源，也可直接使用PLC的DC24V电源。电源“-”端要与编码器的COM 端连接，“+ ”与编码器的电源端连接。编码器的COM端与PLC输入COM端连接，A、B两相脉冲输出线直接与PLC的输入端连接，连接时要注意PLC输入的响应时 间。有的旋转编码器还有一条屏蔽线，使用时要将屏蔽线接地。

图2 旋转编码器与PLCr连接

3.　传感器的种类很多，其输出方式也各不相同。当采用接近开关、光电开关等两线式传感器时，由于传感器的漏电流较大，可能出现错误的输入信号而导致PLC的误动作，此时可在PLC输入端并联旁路电阻R，如图3所示。当漏电流不足lmA时可以不考虑其影响。

图3 PLC与两线式传感器的连接

旁路电阻的计算公式如下：

式中：I为传感器的漏电流（mA），UOFF为PLC输入电压低电平的上限值（V），RC为PLC的输入阻抗（KΩ），RC的值根据输入点不同有差异。

4.　如果PLC控制系统中的某些数据需要经常修改，可使用多位拨码开关与PLC连接，在PLC外部进行数据设定。如图5所示为一位拨码开关的示意图，一位拨码开关能输入一位十进制数的0～9，或一位十六进制数的0～F。

图4 一位拨码开关的示意图

如图5所示4位拨码开关组装在一起，把各位拨码开关的COM端连在一起，接在PLC输入侧的COM端子上。每位拨码开关的4条数据线按一定顺序接在 PLC的4个输入点上。由图可见，使用拨码开关要占用许多PLC 输入点，所以不是十分必要的场合，一般不要采用这种方法。

图5 4位拨码开关与PLC的连接

5. 　PLC与输出设备连接时，不同组（不同公共端）的输出点，其对应输出设备（负载）的电压类型、等级可以不同，但同组（相同公共端）的输出点，其电压类型 和等级应该相同。要根据输出设备电压的类型和等级来决定是否分组连接。如图6所示以FX2N为例说明PLC与输出设备的连接方法。图中接法是输出设备 具有相同电源的情况，所以各组的公共端连在一起，否则要分组连接。图中只画出Y0-Y7输出点与输出设备的连接，其它输出点的连接方法相似。

图6 PLC与输出设备的连接

6. 　PLC的输出端经常连接的是感性输出设备（感性负载），为了抑制感性电路断开时产生的电压使PLC内部输出元件造成损坏。因此当PLC与感性输出设备连 接时，如果是直流感性负载，应在其两端并联续流二极管；如果是交流感性负载，应在其两端并联阻容吸收电路。如图7所示。

图7 PLC与感性输出设备的连接

图中，续流二极管可选用额定电流为1A、额定电压大于电源电压的3倍；电阻值可取50~120Ω，电容值可取0.1~0.47μF，电容的额定电压应大于电源的峰值电压。接线时要注意续流二极管的极性。

7.　PLC可直接用开关量输出与七段LED显示器的连接，但如果PLC控制的是多位LED七段显示器，所需的输出点是很多的。

如图8所示电路中，采用具有锁存、译码、驱动功能的芯片CD4513驱动共阴极LED七段显示器，两只CD4513的数据输入端A～D共用PLC的4 个输出瑞，其中A为Zui低位，D为Zui高位。LE是锁存使能输入端，在LE信号的上升沿将数据输入端输入的BCD数锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示 出来。如果输入的不是十进制数，显示器熄灭。LE为高电平时，显示的数不受数据输入信号的影响。显然，N个显示器占用的输出点数为P=4＋N。

图8 PLC与两位七LED显示器的连接

如果PLC使用继电器输出模块，应在与CD4513相连的PLC各输出端接一下拉电阻，以避免在输出继电器的触点断开时CD4513的输入端悬空。PLC输出继电器的状态变化时，其触点可能抖动，因此应先送数据输出信号，待该信号稳定后，再用。

二、PLC输入点的形式和接法

一、PLC输入的内部线路

PLC输入的内部电路一般采用光电耦合电路，如下图所示（共阴极）。这样做，是为了把外部电路和PLC内部电路隔离开来，从而避免PLC内部电路受到来自于外部电路的干扰。此图只示出了PLC的一个输入，其它输入一样，并且所有输入的公共端（COM）可以连接在一起，也可以分为几组连接在一起共用。

值得说明的是，公共端可以是发光二极管的阳极连接一起，也可以是阴极连接一起，根据发光二极管COM端连接的不同，可以分为“共阳极”和“共阴极”。例如：三菱FX系列PLC输入电路就采用的是“共阳极”接法，而西门子或台达PLC的COM端是悬空的，可以由用户来根据实际需要或习惯来采用是“共阳极”还是“共阴极”。

从图中可以看出，要想让PLC的某个输入端有输入，光电耦合的发光二极管两端必须形成回路，即：COM端接“＋”时，输入必须引入“－”电平（共阳极）；COM端接“－”时，输入端必须引入“＋”电平（共阴极）。

二、PLC输入外部电路的形式

PLC输入外部电路的外部节点形式共分为以下三种：

1、无源节点输入，即：开关节点输入。

2、NPN和PNP节点输入

3、二极管输入

下面，就这三种节点输入的形式及接线方式简单说明一下。

1、无源节点输入（开关量输入）

此种节点形式是PLC输入用的Zui多的一种形式。使用此种形式时，只要注意PLC的输入公共端是共阳极还是共阴极就行了。如为共阳极，则通过开关节点引入的应该是负极，如为共阴极，则经过开关节点引入的应该是正极。如下图所示（括号内为共阳极时）：

2、NPN和PNP节点输入

一些传感器或接近开关的输出节点是NPN或PNP节点形式。这时，做为PLC的输入是选NPN还是PNP节点，一方面要看要看PLC的接线形式而定，另外还要看传感器或接近开关的接线形式。下面举例来说明：

如下图所示，传感器的输出是NPN形式的。从图中负载接线可知，传感器动作时，输出0V（黑线④处）。这就要求，PLC的公共端（COM）是正极。因此，对于此线路，当PLC的公共端接（CON）正极时，PLC的输入就只能用NPN形式。

下图正好相反，当传感器动作时，其输出为正极（黑线④处）。此时，就要求PLC的公共端（COM）接负极。因此，对于此线路，当PLC的公共端接负极时，PLC的输入就只能用PNP的形式。

PLC的输入节点到底是采用PNP还是NPN的形式，其实大不可必死记。只要明白PLC输入内部的电路原理就行了，即：采用PNP还是NPN节点，都必须保证PLC输入电路内部的光电耦合部分的发光二极管得电。

以上两例是以西门子PLC为例，西门子PLC输入内部线路的光电耦合的公共端可以是共阴极或共阳极，因此，在考虑使用NPN或PNP输入时，可以改变公共端（COM）的正极或负极来分别使用；而对于三菱FX系列的PLC，因光电耦合的公共端是固定采用共阳极的，因此公共端只能接正极，输入也就只能使用NPN节点输入方式了。

3、串二极管输入

有时，需要在PLC的输入节点中串入一个发光二极管来为指示。如下图所示：

此时，一般PLC都会规定串入二极管的允许电压降及允许串入的二极管的个数。比如，上图所示的FX系列的PLC规定，发光二极管允许电压降为4V，Zui多允许中时串入2个。 

1、 拉丝机双变频控制系统

系统组成：

拉丝机变频控制系统目前用的Zui多的是双变频系统，其中一台作为主拉，另一台作收线控制； 

1.1系统配置：主拉为11kW/EV2000，收线采用4kW/TD3300。电机都为2极电机。Zui高速2880r/min，Zui高频率50hz；配有电磁刹车。

1.2工艺要求：

（1）Zui高收线速度2000m/min；

（2）收卷卷径223-300mm。

（3）进线0.9mm，出线0.15mm，铜丝

1.3控制原理：

主拉变频器实际上只作一个简单的调速，做为收线速度基准。线速度在控制中是个非常重要的参数。收线变频器根据张力摆杆反馈的信号进行PID微调控制运行频率，保证其收线速度恒定，从某种意义上讲也保证了起收线的张力恒定。

2.调试说明：

为了配合断线的检测，在启动的时候，先将摆杆托起到平衡位置，等线拉紧了，再松开，防止摆杆在短线位置，电机不能启动。

在调试时，首先将主拉和收卷变频器的开环矢量方式调试正常。根据工艺要求的Zui大线速度计算出收卷变频器所需要的Zui大运行频率，然后根据实际的传动比对应好主拉的Zui大频率，保证前后级的线速度差不是很大。从而根据摆杆电位器反馈值做PID调节控制收卷变频器时，可以很好的控制前后级的线速度同步。另外，主拉变频器的加减速时间尽可能的长（一般在80-100s），可以平稳的进行加减速。

调试过程中的问题及解决方法

2.1 启动开始阶段，收线摆干往上翘，直到把线拉断了，分析是

A、由于收线电机的速度突然上升太快的原因。由于收线电机开机时速度的偏差比较大，在进行调解的时候调解的量过大，找到机械上因为电磁刹车片放开的时候还有一定的摩擦力，导致收卷电机启动上就慢一步，通过调整刹车片，解决这个方面的问题

B、还有就是同步频率没有调整好，通过调整Zui大线速度，使变频器运算的线速度和实际的线速度更接近。

2.2启动后拖着摆杆感觉又往下压的力量。

分析：作用在摆杆上的力都是往上的力，除了摆杆的自重，但是明显感觉这个力更摆杆自重的理不一样，而且要大于摆杆的自重，可能是由于正好处于摆杆起/落的临界状态，而且变化频繁，是摆杆抖动的反应。问题有待分析，解决的方法已经找到。

解决：通过调大Zui大的线速度，现象解决。

2.3 拉丝电机升速到设定值的一刻，摆杆有个比较大的波动，有时大的波动可能短线或者判断为断线。

分析：由于收线电机是从动的，在拉丝加速过程中，收卷的速度总是滞后的，如果拉丝不加速了，收卷通过的PID的调解有个过调，这个是pid调解的作用。

解决：调大一点微分时间，摆杆在收到大的扰动是很快回到平衡位置而且超调量也减小。

2.4停车过程中，收卷电机总是比拉丝电机晚停止，造成线被拉断。

分析：由于收卷电机的减速比小于1，为0.86，而且收卷棍子上的惯量比较大，另外收卷的速度是对拉丝速度的跟踪，总是慢于拉丝，所以停车时，造成收卷比拉丝晚停，只要多转半圈，就可能把线拉断。

解决：收卷要比拉丝早停，收卷早停对线材和系统没有任何影响，这样利用拉丝变频器里的继电器FDT输出功能，在拉丝到0.5HZ时，拉丝变频器停止，并且电磁刹车作用，解决了停车的问题。

2.5启动停车时，拉丝电机的加减速时间不可控

分析：拉丝电机应该加减速时间长一点，这样便于收卷电机的跟踪。可是对于设定再长的加减速时间，好像也没有作用

解决：发现拉丝电机的停车方式为自由加减速，调整为直线加减速后好了。

2.6启动后发现摆杆上去后又降下，手托住后有上升，让后还是会降下。

分析：查看卷径计算一直在大变化，影响了收卷的线速度，原因在于Zui高的线速度设定值高于实际的值了，让摆杆长时间处于高于设定值的位置，卷径计算的值就高于实际值，电机的速度就下降。反复这样，另外一个原因在观察了拉丝电机启动过程，到1~2hz时候徘徊不上，有时还会下降，可能考虑是低频力矩不够，通过对EV2000进行低频力矩补偿，解决

解决：降低Zui小线速度，现象解决。对EV2000进行低频力矩补偿，解决

3，调试总结

3.1、影响调试进度的原因有很多，包括很多的机械的和外围电器的原因，如果仅从变频器去调节，可能永远也达不到目的，所以要多注意从现象先去排除外围的影响。在拉丝机调试中，发现有一些参数是比较重要的：Zui大线速度、Zui小线速度、拉丝电机的加减速时间、卷径计算、卷径滤波、pid参考量为卷径。

3.2、调试Zui终现象结果：

启动升速过程：开始摆杆位置保持平稳，且稍低于设定值；

启动-〉设定频率：摆杆一个小的波动，上下摆动一下，保持在平衡位置；

设定频率运行：摆杆平稳，观察摆杆反馈电压，在设定值上下0.25v波动，摆杆看上去平稳的。正常波动在一个上下摆动可以消除掉；

升/降速过程：升速波动平稳，扰动可以在一个振荡中就消除；

停车过程：摆杆波动不大，在低于设定值1.2v内波动，拉丝降到0.5hz，收卷提前刹车