PLC的外围硬件

plc实质上是一种工业控制的专用计算机，因此他的外围硬件在许多方面预计算类似，通常可编程控制器的外围硬件一般有器件、设备、输入输出模块等三种类型。 学习可编程控制器技术首先是应用，其次开展简单的研发。可编程控制器技术应用的关键是掌握可编程控制器的指令系统，根据生产设备的控制要求编制应用程序，而后在生产现场进行安装及调试，其中外围器件对于可编程控制器系统的正常运行起着重要作用，在此对可编程控制器常用的外围器件作简单介绍。对于外围设备和输入输出模块而言，可根据实际情况进行选购。

（一）输入设备类

1 ．按钮与各类开关

按钮和开关是自动控制系统中常用的元器件，有于按钮、开关常用于发送控制指令，故将按钮、开关称为主令电器。用于数字量（开关量）控制的可编程控制器控制系统的信号输入部分，就是由按钮、行程开关、光电开关等主令电器所构成。

（ 1 ）控制按钮

控制按钮一般用作短时间的接通或断开小电流电路的开关。它由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成。

按钮种类大致有如下：（实物展示）

指示灯式按钮（指示），紧急故障处理的蘑菇状按钮（引人注意），钥匙状旋式按钮（安全），旋钮式按钮（自锁）等。

按钮的颜色一般有红、绿、黑、黄、白、蓝等种，习惯上红作为停止按钮，绿色作为起动按钮。

按钮的工作电压也是多样的，有交流的，也有直流的。

控制按钮的形式较多，但是它们的基本功能是一样的，那就是为可编程控制器提供用于数字量（开关量）控制的开关信号，用户可根据不同的情况进行选购。

控制按钮的图形符号及文字符号如图所示

（ 2 ）限位开关（行程开关）

限位开关可以根据运动部件的位置来切换电路。工作时由挡块和限位开关的轮子或触杆相撞使限位开关的触点接通或断开，常用于控制运动部件的方向、行程长短、位置。

按照限位开关工作原理一般分为机械式和电子式两种（实物展示）。常用型号为 LX19 、 JLXK1 ，它们具备一个常开、一个常闭两对触点，并有单轮式自复位和双轮式非自复位两种类型。微动开关 LXW-11 及 JLXW1-11 具有体积小，动作灵敏的特点。

限位开关的图形符号及文字符号如图所示

（ 3 ）接近开关

接近开关是无触点开关。按照接近开关的工作原理，可以分为电容型、霍尔效应型、感应电桥型、高频振荡型、磁铁型等多种（实物展示）。

高频振荡型接近开关较为常用的一种接近开关，其工作原理是当装在运动部件上金属体接近高频振荡器的感应头（及振荡线圈）时，由于金属体内部产生涡流损耗，使振荡回路的等效电阻变大，能量损耗增加，从而使振荡变弱，直至停止。于是开关输出控制信号。接近开关工作稳定可靠、寿命长、重复定位精度高、动作迅速、操作频率高，故在可编程控制器控制系统中使用较多。

接近开关的图形符号及文字符号如图所示

接近开关的图形符号及文字符号

（ 4 ）光电开关

随着生产自动化程度的提高，光电开关的功能在不断完善，现以成为与可编程控制器相配套的系列产品，广泛用于自动包装、打胶、灌装、封装机，以及自动装配流水线等。

光电开关分为两类：透射型和反射型。

透射型： 是发射器（光源）与接收器相对放置，发射器发射的红外线直接照射到接收器上，当生产线上有物体通过时，将红外线光源切断遮挡住了，接收器收不到红外光于是就发出一个信号。

反射型： 根据光反射方式的不同，又分为镜反射和被测物体反射两种。镜反射的接受部分和发射部分合做在一起，发射部分发射的红外光，由反射镜反射回来，被接收部分接收，当生产线上的物体通过时，接收部分接收不到红外光，于是就发出一个信号。被测物体反射是一考被测物体对光的反射，接收器接收到物体反射的红外线，从而给出信号。

光电开关的图形符号及文字符号如图所示

光电开关的图形符号及文字符号

（ 5 ）传感器

传感器分类

传感器种类繁多，而且不断地涌现大量新型的传感器。一般有两种分类的方法：一种以被测参量来划分，另一种以传感器的工作原理来划分。下面以被测参量分类

被测量类别	被测参量
温度	温度、热量、比热容、热导率等
电	电流、电压、电场、电位、电功率、电荷、电阻、电容、电感、电磁波、阻抗等
磁	磁通、磁场、导磁等
光	照度、亮度、色、紫外线、可见光、红外线、 X 射线、 Y 射线等
机械	长度、厚度、位置、位移、变形、斜位、角度、速度、加速度、精度、质量、重量、力、压力、力矩、流速、流量、振动等
化学	气体成分、液压成分、 PH 值、气味、粘度、密度等

传感器的性能

静态性能：测量范围，线性度，滞后，不重复性，灵敏度，分辨率等

动态性能：响应时间、精确度、零点时间漂移、零点温度漂移、灵敏度漂移、工作环境条件、相应速度

传感器选用原则

可编程控制器系统的检测质量优劣关键在于传感器的选择。选择传感器的一般原则：借助于传感器分类表按被测量的性质，从典型应用中可以初步确定几种可供选用的传感器类别；借助于几种常用的传感器比较表，按被检测量的检测范围、精度要求、环境要求等确定传感器的结构形式和传感器最后类别；借助于传感器的产品目录选择样本查出传感器的规格型号和性能、尺寸。

（二）执行装置

可编程控制器控制对象是各种各样，有电动的、气动的和液压的，负载的大小和种类各不相同，但是对于可编程控制器本身而言，他的输出模块基本上有三种：继电器型、双向晶闸管型和晶体管型，并且承受负载的能力也是有限的，那么可编程控制器是如何带动这些庞大的机械电气设备？这样可编程控制器与这些被控对象之间还需要有一个环节，这就是执行装置。一般可编程控制器系统中执行装置有以下三种：接触器或继电器，执行器，气动与液动执行装置用电磁阀。

1 ．接触器

接触器的选用原则及其使用，在《工厂电气控制设备》课程中已详细介绍，主要注意接触器的类型、电压等级、电流等级

2 ．执行器

执行器由执行机构和调节阀（又称调节机构）两部分组成。它在控制系统中的作用是根据调节器的命令，直接带动调节阀，控制进出控制装置的物料或能量，改变调节参数，就达到调节温度、压力、流量、液位等目的。

根据使用的能源的不同，执行器可分为气动、电动和液动 3 种。目前工业生产中使用最多的是气动执行器和电动执行器两种。

关于执行器的详细介绍建议参阅有关的书籍，这里不再深入。

3 ．气动与液动执行装置用电磁阀

电磁阀驱动汽缸如图所示

线圈 a 通电时阀门吸向 A 边，汽口 1 、 2 变成 1 '、 2 '，汽缸向左推动，当线圈 a 断电，靠弹簧力 b 将阀门返回 B 边，汽口为 1 、 2 ，汽缸推向右边。这样对电磁阀的控制就变成了对线圈 a 的通电和断电，而这点正是可编程控制器的长处。