理解按钮、旋钮、行程开关、接近开关、光电开关等数字量输入开关的工作原理和接线方式。理解这些外部开关接到对应模块的原理,明白接线的方式并能独立操作。如图6.1所示为归纳总结的模块和外部元器件的接线分类情况,从第6章到第11章会按照该图的分类情况来讲元器件接线的。本章先讲数字量输入类接线内容。
图6.1 模块接线汇总图
如图6.2所示为常用的可复位按钮,图6.2(a)绿色按钮一般用于启动信号的发出,图6.2(b)红色按钮用于停止信号的发出。图中的按钮带有两对触点,一对是绿色的常开触点,一对是红色的常闭触点。如图6.3所示,一般是绿色的代表常开触点NO(Normal Open);红色的代表常闭触点NC(Normal Close)。
图6.2 绿色和红色按钮图片
图6.3 按钮触点分析示意图
如图6.4(a)所示为有2对触点的3位旋钮,旋转到左侧,一对触点接通;旋转到右侧,另一对触点接通;旋转到中间位置,则两对触点都不接通。如图6.4(b)所示也为3位旋钮,有6对触点,旋钮处于0位置,任何触点都不接通,旋钮处于1位置时,3对触点接通,旋钮处于2位置时,另外3对触点接通。
图6.4 旋钮图片
【小结】 旋钮的种类很多,原理都是控制一对或者多对触点的接通或断开。在选型的时候,要注意颜色、大小、常开点对数、常闭点对数和旋钮位数等。详细的内容大家可以下载按钮资料和手册进行深入地学习和了解。
行程开关的工作原理是通过物体撞击或者压住驱动杆,驱动杆移动到一定的角度来控制微动开关触点的闭合或断开。如图6.5所示为不同形式的行程开关,要根据现场的使用要求和安装环境来确定行程开关的形式,但是工作原理都是一样的。如图6.6所示,行程开关有一对常开触点和一对常闭触点,常开用NO表示,常闭用NC表示。开关动作后,常开触点闭合,常闭触点断开。根据使用需求可以选择不同形式的行程开关。可以按照行程开关的触点对数、触点接通方式、驱动杆偏移角度和品牌等来选用行程开关。
图6.5 不同形式的行程开关
图6.6 行程开关接线图
电感式接近开关为一种用于检测铁磁性材料的无接触无触点开关。根据开关的大小它们的感应距离也不相同。常见的感应距离有2mm、5mm、8mm、10mm、20mm等。按形状分有圆形和方形;按照接线方式分有两线制和三线制;按照输出方式分有PNP和NPN输出,常开输出和常闭输出;各种接近开关的安装方式也不尽相同。
如图6.7所示为图尔克公司的一种接近开关,外径M30,检测距离10mm,接线方式1正、3负、4信号(常开)和2信号(常闭)。
图6.7 接近开关外形与接线插头
如图6.8所示为NPN输出的接近开关,有两线制和三线制。按照图中接线方式,二者都是输出0V电压。如图6.9所示为PNP输出的接近开关,同样也有两线制和三线制。按照图中接线方式,二者都是输出24V电压。
图6.8 NPN输出接线方式
图6.9 PNP输出接线方式
表6.1所示为欧姆龙某系列接近开关的参数表。M12的检测距离为4mm,M18的检测距离为8mm,M30的检测距离为15mm;输出类型都有PNP和NPN两种输出。
表6.1 接近开关参数表
如图6.10所示为不同形式的光电开关。它是利用物质对光束的遮蔽、吸收或反射等作用,对物体的位置、形状、标志、符号等进行检测。光电开关接头一般为4针公头,接插件有180°的和90°的,外壳有金属的和塑料的。光电开关一般分为漫反射、对射和反射(带反光板)。
图6.10 光电开关的种类和安装方式
根据现场项目经验,光电开关一般接线如下:1正、3负、4信号(常开)和2信号(常闭);棕色正、蓝色负、黑色信号(常开点)和白色信号(常闭点);实际接线要以产品说明书为准。有的光电开关可以调整检测距离,还可切换常开和常闭输出,不同的品牌和型号标注也不完全一样(如图6.11所示)。
图6.11 光电开关调节和指示灯
如图6.11所示,光电开关有2个指示灯,1个是信号稳定指示灯,1个是动作指示灯。为何设置2个指示灯呢?一般接近开关和行程开关所带指示灯都是动作指示灯。而光电开关增加了一个信号稳定指示灯,主要目的是方便调整信号,保证信号稳定输出。因为光电开关受光线干扰比较厉害,例如安装位置是否朝阳,使用环境的灯光,夜晚是否使用等,所以在选型的过程中一定要根据现场的使用环境来选择。
灵敏度调节旋钮,图6.11标注为min和max,都是英文单词的简写,min表示最小,max表示最大。有的光电开关不是这样标注的,而是标注的-和+。对应方式关系:min与-对应,max与+对应。
模式选择开关,说得直接一点就是常开常闭的切换,详见图6.12有具体的说明。D侧ON是暗通(遮光通),暗通就是光电开关检测到物体时有信号反馈;L侧ON是亮通(入光通),入光通就是光电开关没有检测到物体时有信号反馈。
图6.12 欧姆龙某光电开关参数表
【小结】 光电开关和接近开关都是分输出类型的,要么是PNP输出,要么是NPN输出。选择PNP还是NPN输出取决于PLC模块支持哪种类型。
如图6.13所示,输入元器件主要有按钮、旋钮、行程开关、接近开关、光电开关、断路器辅助触点、热继电器辅助触点、智能仪表辅助触点、变频器辅助触点等。常用的输入元器件分类如图6.14所示。输入元器件的工作原理是什么呢?总结一句话就是:通过动作触点来控制电压的导通,进而控制信号的接通或断开。
图6.13 输入元器件汇总图
图6.14 输入元器件分类图
如图6.15所示,绿色按钮(启动按钮)接常开触点,红色按钮(停止按钮)接常闭触点,输入点分别选用I0.2和I1.2。模块中公共端1M接0V,启动按钮接入I0.2,停止按钮接入I1.2。如果模块供电正常,负载两端加上24V电压,对应的输入信号就会被检测到,所以I0.2输入灯不亮,I1.2输入灯亮。根据本书第1章所讲解的数字量输入的原理,按照图6.16来接线也是可以的。
图6.15 正公共端按钮接线图
图6.16 负公共端按钮接线图
其实数字量输入有开关也有按钮,有两线制也有三线制,例如接近开关和光电开关如何接线呢?如图6.17所示为负公共端,PNP型接近开关的实物接线图。不论是两线制还是三线制,不管是按钮还是开关,最终都是将电压导通而已,只要掌握这个原理就理解了数字量输入接线的方式和方法。
图6.17 晶体管输出开关实物接线图
如图6.18所示,I8.0和I8.1接热继电器,I8.2接手动旋钮,I8.3接急停按钮,I8.4和I8.5接检测开关。虽然数字量输入原理都一样,但是在绘图时,每一种元器件的图形代号和图形表示方式都不一样。
图6.18 数字量输入电气接线图
学完本章需要对所有的数字量输入的接线全部掌握,包括模块接线和外部元器件接线。
接线测试主要流程如下:①确定输入模块是高电平有效还是低电平有效。②按照分类接线方式接元器件。③信号线接入输入模块。④测试元器件反复动作时的信号反馈。