1.3.2 PLC的开关量输出接口

开关量输出接口的作用是将CPU解算程序的结果（数字信号）通过输出接口电路转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀、指示灯和电动机等被控设备。

PLC的开关量输出接口按接口功率放大元器件不同可分为继电器型、晶体管型及晶闸管型。继电器型既可以驱动交流负载又可以驱动直流负载，晶体管型输出模块用于驱动直流负载，晶闸管型用于驱动交流负载。

特别提示

当负载额定电流、功率等超过接口额定指标时，可用继电器等过渡，通过PLC控制过渡继电器的线圈，其线圈再去控制连接了大功率用电设备的过渡继电器的触点。

1.继电器型输出接口电路

图1.10是继电器型输出接口电路，其关键元件是其中的固态继电器KA。如果CPU对程序解算的结果是“1”，则与内部电路相接的接口电路中的继电器KA的线圈得电，其常开触点KA闭合，使连接外部负载的回路闭合，负载得电工作；如果CPU对程序解算的结果是“0”，则与内部电路相接的接口电路中的继电器KA的线圈失电，其常开触点KA断开，使连接外部负载的回路断开，负载失电停止工作。

图1.10 继电器型输出接口电路

继电器KA同时起功率放大作用和内部信号与外部设备的用电信号的隔离作用。每一路接口电路只给用户提供一对常开触点。与触点KA并联的RC电路用来消除触点断开时产生的电弧，反向并联二极管VS（二极管的阴极接电源的正极）防止过电压，以减轻对CPU的干扰。继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左右。继电器型输出接口电路的负载电流比较大，可以达到2A。

2. 晶体管型输出接口电路

晶体管型输出接口电路的形式主要有两种：NPN型和PNP型集电极开路输出，如图1.11所示。其工作过程与继电器型输出接口电路相似。晶体管型输出接口电路采用的光电耦合器是光控晶体管型。和继电器型输出接口电路一样，在驱动感性负载时也要在负载两端反向并联二极管VS防止过电压，保护PLC的输出电路。

图1.11 晶体管型输出接口电路

由图1.11（a）、（b）可看出这两种晶体管输出电路形式的区别：NPN型集电极开路输出形式的公共端COM只能接外接电源的负极，而PNP型的COM端只能接外接电源的正极。

特别提示

晶体管型输出接口电路形式相比于继电器输出响应快（一般在0.2ms以下），适用于要求快速响应的场合；由于晶体管无机械触点，因此比继电器输出电路形式的寿命长。

晶体管型输出接口电路的外接电源只能是直接电源，这是其应用局限的一方面。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DC 5V～30V，允许负载电流为0.2～0.5A。这两点是使用晶体管输出电路时要注意的。

3.晶闸管型输出接口电路

图1.12所示是PLC的晶闸管型输出接口电路。它采用的光电耦合器是光控双向晶闸管，驱动电路采用光控双向晶闸管进行驱动放大。光控双向晶闸管为无触点开关，输出的负载电源可以根据负载的需要选用相应的交流电源。

图1.12 晶闸管型输出接口电路

双向晶闸管输出的驱动能力要比继电器输出小，允许负载电压一般为AC 85～242V；单点输出电流为0.2～0.5A。当多点共用公共端时，每点的输出电流应减小（如单点驱动能力为0.3A的双向晶闸管输出，在4点共用公共端时，最大允许输出为0.8A/4点）。

为了保护晶闸管，通常在PLC内部电路晶闸管的两端并接RC阻容吸收元件（C和R3，一般为0.015μF、22Ω 左右），并接压敏电阻吸收浪涌电流。