双向晶闸管输出单元。输出电路采用的开关器件是光控双向晶闸管，

输出单元按照使用公共端子的情况分类，也有汇点式、分组式和分隔式三种接线方式。

在一些晶体管I/O单元中，对外接设备的电流方向是有要求的，即有灌电流（汇流）与拉电流（源流）之分。

2.模拟量输入/输出单元

该单元用来接收和采集由电位器、测速发电机和各种变送器等送来的连续变化的模拟量输入信号和向调节阀、调速装置输出模拟量的输出信号。模拟量输入模块将各种满足IEC标准的直流信号（如 4～20mA、1～5V、-10～+10V、0～10V）转换成 8、10、12 或 16 位的二进制数字信号，送给CPU进行处理；模拟量输出模块将CPU的二进制信号转换成满足IEC标准的直流信号，提供给执行机构。

① 模拟量输入单元。其内部结构框图如图1-48所示，从图中可知，它的每一路输入端子都有电压输入和电流输入两种，用户可以通过开关设定、跳线的不同接法来选择使用哪种输入方式。模拟量输入单元主要完成将模拟量输入信号通过A/D转换器转换为二进制数字量的功能。以12位二进制数据为例来说明模拟量输入信号与A/D转换数据之间的关系，② 模拟量输出单元。其内部结构框图如图1-50所示，从图中可知，它的每一路输出端子都有电压输出和电流输出两种，用户可以通过开关设定、跳线的不同接法来选择使用哪种输出方式。

3.温度模块

温度模块接收来自温度传感器的信号，并以数字量表示的值传给PLC。使用温度模块相当于在温度传感器后面配置了变送器和A/D转换器，温度模块送给PLC的数据即是现场的实际温度值，便于监视。温度模块与模拟量输出模块配合使用，可实现温度自动控制，其工作原理如下。

（1）热电阻测温

热电阻测温是利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的，其主要材料有铂、铜和镍。

铂热电阻具有良好的稳定性和测量温度，其温度范围为-200～+600℃。由于铂是贵金属，价格较高，主要用于高精度的温度测量和标准测温装置。

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镍热电阻的温度范围为-100～+300℃。

铜热电阻的温度范围为-50～+150℃。在一些测量精度要求不很高，测量范围比较小的情况下，铜热电阻被广泛采用。

目前铜热电阻和铂热电阻都已标准化，并且有系列化的各种型号传感器，适用于各种不同的场合。

由于铂电阻在零度时 R=100Ω，铜电阻在零度时 R=50Ω，因此在传感器与测量仪表之间引线过长会引起测量误差。在工业测量中，热电阻与仪表或放大器接线有两种方式：两线制及三线制。对两线制的引线电阻有一定要求，铜电阻不超过 R 的 0.2%，铂电阻不超过 R 的0.1%。采用三线制可以消除连接线过长及连接线电阻随环境温度变化而引起的误差（2）热电偶测温

热电偶测温的基本工作原理如图1-53所示，两种不同的导体A与B组成两个接点，形成闭合回路。当两个接点温度不同时，回路中将产生电势，该电势的方向和大小取决于两导体的材料及两接点的温度差，而与两导体的粗细、长短无关。这种现象称为物体的热电效应，两两种导体组成的回路称为热电偶，它产生的电势称为热电势，热电偶中温度高的一端叫热端（测量端），温度低的一端叫冷端。

热电偶的测量温度范围较宽，一般为-50～+1600℃，高可达 2800℃，并有较好的测量精度。另外，热电偶已标准化、产品系列化，易于选用。各种热电偶都有相应的分度号，可以直接和温度传感器模块、温度控制模块配套使用，也可以另外配接温度变送器，将温度变为4～20mA或1～5V等模拟信号再送入模拟量输入模块，从而实现对温度信号的测控。

在实际测量中，由于热电偶的材料一般都比较贵，当测量点与仪表之间（热端与冷端之间）的距离较远时，为了节省热电偶的材料（或采用标准化的系列产品），通常在热电偶冷端接点上采用补偿导线，用它引入仪表，如图1-54所示。

补偿导线采用多股廉价金属制造，不同热电偶采用不同的补偿导线（已标准化）。补偿导线必须满足两个条件：①在一定温度范围内，补偿导线的热电势必须与所延长的热电偶产生的电势相同。②补偿导线与热电偶的两个接点必须在同一温度下。在实际应用中，当冷端的温度不足 0°C 时，会产生测量误差，所以常采用冷端补偿的方法进行补偿。在 PLC 的温度传感器模块和温度控制模块上直接带有冷端补偿电路，可以直接连线使用。如果使用温度变送器转换的话，由于温度变送器产品也自带冷端补偿电路，所以也可以直接使用。

与热电阻相比，热电偶具有结构简单、测量范围宽、响应速度快等特点，而且无须测量电路就能直接将温度的变化转化成输出电压的变化。但热电偶的稳定性不如热电阻，当被测温度较低时输出的热电势较低，此时因自由端温度变化等因素引起的误差就显得很突出。因此热电偶一般多用在中高温区测温。

4.位置模块

位置模块主要用于位置控制，模块内部具有脉冲发生器，可直接向步进电机或伺服电机驱动器输出脉冲串，控制单坐标，改变位移、速度和位置。其脉冲输出方式可由用户设定为独立地发出正向/反向脉冲序列或无方向脉冲序列和方向信号两种方式。输出脉冲数的多少决定了位移的大小，而输出脉冲的频率则决定了位移的速度。脉冲数及脉冲频率由处理器根据PLC的命令对脉冲发生器加以控制。

由于其内部拥有处理器和存储器，因此位置模块既可以受PLC的主处理器控制，也可以直接被控制台的外部输入信号控制，位置模块中的处理器是专门执行定位程序，控制脉冲发生器发出的脉冲数及频率的，它一方面通过总线及接口电路与PLC的主CPU频繁交换信息，另一方面又通过I/O连接器接受外部开关量输入及输出脉冲，并根据PLC发出的控制指令和接收到的外部输入信号，在主CPU的指挥管理下执行具体的定位算法等，这样就极大地减轻了主CPU的负担，节省了时间。但位置模块不能独立于PLC之外工作，它还是作为PLC的一个智能模块，占用相应的I/O地址。5.高速计数模块

由于PLC是按周期扫描的方式工作的，所以对于高频变化的输入信号（周期小于扫描时间），PLC往往来不及响应，这样将会造成系统工作不正常。高速计数模块正是为了解决这一困难而制造的智能快速响应模块，它直接连接旋转编码器或增量编码器等高速脉冲源，用以实现定位、位移测量和转速测量等。

高速计数模块内部有1个寄存器和1个计数器，都由CPU为其设置初值。在外来信号控制下，寄存器和计数器内的数值进行比较，比较的结果送给CPU作为控制信号；如果相等，该信号用来控制该模块的输出。高速计数模块结构框图如图1-56所示。

（1）基本输入类型

计数器支持3种计数输入类型。

图1-56 高速计数模块结构框图

① 脉冲和方向：计数脉冲从通道A输入，用户可以根据通道B的电平或程序来决定计数方向（即决定加计数或减计数）。

② 上升/下降脉冲：在这种方式下，对输入通道A的脉冲上升沿进行加计数，对输入通道B的脉冲上升沿进行减计数。

③ 积分：对从通道A和通道B输入的脉冲进行计数，以两信号的相位差决定计数器的方向。

（2）基本工作模式

① 线性工作模式：计数范围为-32768～+32767，当计数值落在某一组设定值范围内时，该组指定的输出为 ON。如果计数值超出允许范围，就会提供上溢/下溢指示，如图 1-57所示。

② 环形工作模式：计数范围为0～+32767的双向计数工作方式，当计数值落在某一组设定值范围内时，该组指定的输出为ON，如图1-58所示。与线性工作模式不同的是，当增计数设定值达到大值时，即回到零，继续从零开始增计数；而减计数达到零时，即回到PLC是一种微机控制系统，其工作原理也与微机相同，但在应用时，可不必用计算机的概念去做深入的了解，只需将它看成由普通继电器、定时器、计数器、移位器等组成的装置，从而把PLC等效成输入、输出和内部控制电路三部分。图1-59所示为典型启停线路的PLC执行过程。

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PLC等效工作电路

（1）输入部分

这部分的作用是接受被控设备的信息或操作命令等外部输入信息。输入接线端是PLC与外部的开关、按钮、传感器等输入设备连接的端口。每个端子可等效为一个内部继电器线圈，线圈号即输入接点号。这个线圈由接收到的输入端的外部信号来驱动，其驱动电源可由PLC的电源部件提供（如直流24V），也可由独立的交流电源（如交流110V）供给。每个输入继电器可以有无穷多个内部触点（常开、常闭形式均可），供设计PLC的内部控制电路（即编制PLC控制程序）时使用。

（2）内部控制电路

这部分的作用是运算和处理由输入部分得到的信息，并判断应产生哪些输出。内部控制电路实际上也就是用户根据控制要求编制的程序。PLC程序一般用梯形图形式表示。而梯形图是从继电器控制的电气原理图演变而来的，PLC程序中的常开、常闭触点、线圈等概念均与继继电器控制电路相同。

在PLC内部还设有定时器、计数器、移位器、保持器、内部辅助继电器等继电器控制系统没有的器件，它们的线圈及常开、常闭触点只能在PLC内部控制电路中使用，而不能与外部电路相连。

（3）输出部分

这部分的作用是驱动外部负载。在PLC内部，有若干能与外部设备直接相连的输出继电器（有继电器、双向硅、晶体管三种形式），它也有无限多由软件实现的常开、常闭触点，可在PLC内部控制电路中使用；但对应每一个输出端只有一个硬件的动合触点与之相连，用以驱动需要操作的外部负载。外部负载的驱动电源接在输出公共端（L）上。

在使用PLC时，可以把输入端等效为一个继电器线圈，其相应的继电器接点（常开或常闭）可在内部控制电路中使用，而输出端可以等效为内部输出继电器的一个常开触点，以驱动外部设备。2.PLC的工作过程

在计算机程序执行中有一种查询方式结构，专门查看某一变量条件的满足情况的，并据此决定下一步的操作。现在要查看的已不是某一变量的条件，而是多个变量的条件，像查询一个变量的条件那样等待查询已不能满足要求，因此我们采用对整个程序巡回执行的工作方式，也称循环扫描，就是说用户程序的执行不是从头到尾只执行一次，而是执行完一次之后，又返回去执行第二次、第三次、……直至停机。如果程序的每一条指令的执行时间足够快，整个程序并不长，使得每执行一次程序所占用的时间足够短，这个时间短到足以保证变量条件不变，即如果在前一次执行程序时对某一变量的状态没有捕捉到，保证在第二次执行程序时该条件依然存在。PLC的工作过程如图1-60所示。

要使程序循环扫描一次的时间短，首先和每条指令的执行时间长短有关，其次和程序中所用指令类型及包含指令的条数的多少有关。前者主要和机器的主频即时钟的快慢有关，机器选择确定之后，它也随之而定；后者则和被控系统的复杂程度，以及程序编制者的水平有关。

从程序执行的角度希望循环扫描一次用户程序的时间要短，但是从用户的角度又希望时间尽量长，这一长与一短必须统一，必须统一在一个循环扫描周期的时间不改变形成变量逻辑关系各因素的状态。由于这些信息因素多来自继电器触头状态的变化，所以一般确定循环扫描周期的时间约为100～200ms。为了适应用户程序长度的要求，还可以从形成用户程序所用指令的选择上来节约时间.建立I/O映像区

在PLC系统中，决定被控制变量状态的逻辑关系组成因素多来自生产系统现场。