在直流输入单元中，电阻R1与R2构成分压器，电阻R2与电容C组成阻容滤波。二极管用于防止反极性电压输入，发光二极管LED指示输入状态，光电耦合器隔离输入电路与可编程序控制器内部电路的电气连接，并使外部信号通过光电耦合变成内部电路接收的标准信号。当外部开关闭合后，外部直流电压经过电阻分压和阻容滤波后加到光电耦合器的发光二极管上，经光电耦合，光电三极管接收光信号，并输出一个对内部电路来说是接通的信号，输入端的发光二极管LED点亮，指示现场开关闭合。

在交流输入单元中，电阻R2与R3构成分压器，电阻R1为限流电阻，电容C为滤波电容。双向光电耦合器起整流和隔离双重作用，双向发光二极管用作状态指示，其工作原理和直流输入单元基本相同，仅在正反相时导通的双向光电元件不同。

（2）开关量输出单元。它的作用是把可编程序控制器的内部信号转换成现场执行机构的各种开关信号。按照现场执行机构使用的电源类型不同，可分为直流输出单元（晶体管输出方式或继电器触点输出方式）和交流输出单元（可控硅输出方式或继电器触点输出方式）。在继电器输出方式中，继电器作为开关器件，同时又是隔离器件。发光二极管LED构成输出状态显示器，当可编程序控制器输出一个接通信号时，内部电路使继电器线圈RA通电，继电器触点闭合使负载回路的负载L接通得电，D作为续流二极管以消除线圈的反电势，同时状态指示发光二极管LED导通点亮。根据负载的需要，负载回路的电源既可选用交流电源，也可选用直流电源。

特别应指出的是，由于继电器模式具有断点确切，可以实际切断所控制的回路电器连接的作用，同时这种模式既适合于直流又适合于交流情况，因此这种模式在开关频率不太高的情况下是的输出控制方案。

在晶体管输出方式中采用光电耦合式三极管作为开关器件。当可编程序控制器输出一个接通信号时，内部电路使光电耦合器的光电二极管得电发光，光电三极管受光导通后，使晶体三极管导通，相应负载L得电。

在可控硅输出方式中，采用光电耦合式双向硅作为开关器件，因此它同时又是隔离器件。当可编程序控制器输出一个接通信号时，内部电路使固态继电器内输入电路中的光电二极管导通，通过光电耦合使输出回路的双向可控硅导通，负载得电。

（3）模拟量输入单元。模拟量输入在过程中的应用很广，如常用的温度、压力、速度、流量、酸碱度、位移的各种工业检测都是对应于电压、电流的模拟量值，再通过一定运算（PID）后，控制生产过程达到一定的目的。模拟量输入电平大多是从传感器通过变换后得到的，模拟量的输入信号为4～20mA电流信号或1～5V、-10～10V、0～10V的直流电压信号。输入单元接收这种模拟信号之后把它转换成二进制数字信号，送给中央处理器进行处理，因此模拟量输入单元又叫A/D转换输入单元。模拟量输入单元的作用是把现场连续变化的模拟量标准信号转换成可编程序控制器内部处理的由若干位表示的数字信号。一般它由滤波、模数转换（A/D）、光电隔离等部分组成。模拟量输入单元设有电压信号和电流信号输入端。

输入信号通过滤波、运算放大器的放大和量程变换，转换成模数转换能够接收的电压范围，经过模数转换后的数字量信号，再经光电耦合隔离后进入可编程序控制器的内部电路。根据A/D转换的分辨率不同，模拟量输入单元能提供8位、10位、12位或16位等精度的各种位数数字量信号传送给可编程序控制器进行处理。

模拟量的输入点数可以是2～8点，不同模拟量输入单元类型的输入点数不同。对多通道的模拟量输入单元，通常设置多路转换开关进行通道的切换，而在输出端应设置信号寄存器。为了适应工业生产过程的控制要求，对模拟量输入单元采取了必要的防电磁干扰措施，如光电耦合、阻容滤波等。为了防止其他信号的影响，也采取了设置反向二极管或熔丝管等措施。这些措施为可编程序控制器能可靠地工作提供了保证。

（4）模拟量输出单元。它的作用是把可编程序控制器运算处理后的若干位数字量信号转换成相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续信号的控制要求。模拟量输出单元一般由光电隔离、数模转换器（D/A）和信号转换等环节组成，其原理框图如图1-2所示。

模拟量输出单元是将中央处理器的二进制数字信号转换成4～20mA的电流输出信号或0～10V、1～5V的电压输出信号，以提供给执行机构，因此模拟量输出单元又叫D/A转换输出单元。可编程序控制器输出的若干位数字量信号由内部电路送至光耦合器的输入端，光耦合器输出端输出的数字信号进入数模转换器（D/A），转换后的模拟量直流电压信号经运算放大器放大后驱动输出。

通常，模拟量输出单元还设有直流电流信号输出端，供用户选用。根据实际要求数字信号的不同分辨率，模拟量输出单元用的D/A转换器有8位、10位、12位等不同精度，根据不同型号有所不同。对可编程序控制器的模拟量输出单元也设置了防止电磁干扰的光电耦合或变压器耦合的电路，同样，为了适应外部负载的要求，提供了电压或电流的标准信号输出。

（5）智能输入/输出单元。为了满足可编程序控制器在复杂工业过程中的应用，可编程序控制器的制造厂商除了提供上述基本开关量和模拟量输入/输出单元外，还提供智能输入/输出单元来适应生产过程控制的要求。智能输入/输出单元是一个独立的自治系统，它具有与可编程序控制器主机相似的硬件系统，也由中央处理单元、存储器、输入/输出单元和外部设备接口单元等部分通过内部系统总线连接组成。智能输入/输出单元在自身的系统程序管理下，对工业过程现场的信号进行检测、处理和控制，并通过外部设备接口与可编程序控制器主机的输入/输出扩展接口的连接来实现与主机的通信。可编程序控制器主机在其运行的每个扫描周期中与智能输入/输出单元进行一次信息交换，以便能对现场信号进行综合处理。智能输入/输出单元不依赖主机的运行方式而独立运行，这一方面使可编程序控制器能够通过智智能输入/输出单元来处理快速变化的现场信号，另一方面也使可编程序控制器能够处理更多的任务。为适应不同的控制要求，智能输入/输出单元也有不同的类型。例如，高速脉冲计数器智能单元，它专门对工业现场的高速脉冲信号进行计数，并把累计值传送给可编程序控制器主机进行处理。如果不用高速脉冲计数智能单元，而用主机的输入/输出单元来进行计数操作，则计数速度要受主机扫描速度的影响。当高速脉冲信号的宽度小于主机的扫描周期时会发生部分计数脉冲丢失的情况。因此，用一般的可编程序控制器不能正确地进行高速脉冲信号的计数。使用高速脉冲计数智能单元后，由于它脱离主机的扫描周期而独立进行计数操作，而主机仅在每个扫描周期内读出高速脉冲计数智能单元的计数值，因此使可编程序控制器系统能正确地对高速脉冲信号进行计数处理。

PID调节智能单元也是一种智能单元，它能独立完成工业过程控制中一个或几个闭环控制回路的PID调节。特别是PID调节控制软件是由智能单元来执行的，而主机系统仅周期性地把调整参数和设定值传递给PID调节智能单元，从而使主机从烦琐的输入/输出操作复杂的运算处理中解脱出来，进而在其扫描周期内能够处理更多的任务。

为了适应生产过程对温度检测的要求，一些制造厂商也提供了直接可以与热电偶或热电阻连接的温度传感器输入智能单元，它通过信号转换、A/D转换、光电耦合等电路将模拟量的热电势或电阻信号转换为可编程序控制器的内部数字量信号。对热电偶的冷端补偿、热电阻的非线性处理等也在该智能单元实现。不同热电偶和热电阻的分度号是通过在该单元上的选择开关确定的。

智能输入/输出单元还有位置控制智能单元、阀门控制智能单元等类型。智能输入/输出单元为可编程序控制器的功能扩展和性能提高提供了极有利的条件。随着智能输入/输出单元品种的增加，可编程序控制器的应用领域将越来越广泛，可编程序控制器的主机终将变为一个中央信息处理机，对与之相连的各种智能输入/输出单元的信息进行综合处理。

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4）输入/输出扩展接口

输入/输出扩展接口是可编程序控制器主机为了扩展输入/输出点数和类型的部件，输入/输出扩展单元、远程输入/输出扩展单元、智能输入/输出单元等都通过它与主机相连。输入/输出扩展接口有并行接口、串行接口等多种形式。

5）外部设备接口

外部设备接口是可编程序控制器主机实现人机对话、机机对话的通道。通过它，可编程序控制器可以和编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备相连，也可以与其他可编程序控制器或上位计算机连接，外部设备接口一般是RS-232C或RS-422A串行通信接口，该接口的功能是串行/并行数据的转换、通信格式的识别、数据传输的出错检验、信号电平的转换等。对于一些小型可编程序控制器，外部设备接口中还有与专用编程器连接的并行数据接口。

6）电源单元

电源单元是可编程序控制器的电源供给部分。它的作用是把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源，有的电源单元还向外提供直流电源，给开关量输入单元连接的现场电源开关使用，电源单元还包括掉电保护电路和后备电池电源，以保持RAM在外部电源断电后存储的内容不丢失，可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、质量轻、效率高、抗干扰性能好。2.输入/输出扩展环节

输入/输出扩展环节是可编程序控制器输入/输出单元的扩展部件，当用户所需的输入/输出点数或类型超出主机上输入/输出单元所允许的点数或类型时，可以通过加接输入/输出扩展环节来解决。输入/输出扩展环节与主机的输入/输出扩展接口相连，有简单型和智能型两种类型。简单型的输入/输出扩展环节本身不带中央处理单元，对外部现场信号的输入/输出处理过程完全由主机的中央处理单元管理，依赖于主机的程序扫描过程。通常，它通过并行接口与主机通信，并安装在主机旁边，在小型可编程序控制器的输入/输出扩展时常被采用。智能型输入/输出扩展环节本身带有中央处理单元，它对生产过程现场信号的输入/输出处理由本身所带的中央处理单元管理，不依赖于主机的程序扫描过程。通常，它采用串行通信接口与主机通信，可以远离主机安装，多用于大中型可编程序控制器的输入/输出扩展。3.外部设备

可编程序控制器的外部设备主要是编程器、彩色图形显示器、打印机等。