输入/输出接口电路用来连接PLC主机与外部设备。为了提高抗干扰能力，一般的输入/输出接口均有光电隔离装置，应用广泛的是由发光二极管和光电三极管组成的光电隔离器。

来自现场的指令元件、检测元件的信号经输入接口进入PLC。指令元件的信号是指由用户在控制台、操作台或控制键盘上发出的控制信号，如启动、停止、转换、调整、急停等；检测元件的信号是指用检测元件（如各种传感器、继电器接点、限位开关、行程开关等）对生产过程中的参数（如压力、流量、温度、速度、位置、行程、电流、电压等）进行检测时发出的信号。这些信号有的是开关量、有的是模拟量，有的是直流信号，有的是交流信号，要根据输入信号的类型选择合适的输入接口。

由PLC产生的各种输出控制信号经输出接口去控制和驱动负载，如指示灯的亮灭，电动机的启停和正反转，设备的转动、平移、升降，阀门的开闭等。与输入接口一样，输出接口的负载有的是数字量，有的是模拟量，要根据负载性质选择合适的输出接口。

根据现场执行部件的不同需要，输出接口的功率放大环节又分为继电器型、双向硅型和晶体管型三种型式。继电器容量大，交直流通用，响应时间为毫秒级；可控硅只能带交流负载，响应时间为微秒级；晶体管只能带直流负载，响应速度快，为纳秒级。半导体器件的寿命可以说是的，而新型继电器的寿命也可达1010次。

（4）编程设备

编程设备是可编程序控制器系统中重要的外围设备，利用它可以输入、检查、修改、调试用户程序，也可以在线监视PLC的工作情况。

编程器可分为简易编程器和图形编程器两种。图形编程器可直接输入梯形图程序，操作方便，功能强，且可脱机编程，有液晶显示（GPC）的便携式和阴极射线（CRT）式两种，价格一般较高；简易编程器价格低，但功能较少，一般需将梯形图变为指令编码的形式输入，通常需联机工作。

目前，很多PLC都可以利用微型计算机作为编程工具，这时应配上相应的编程软件及接口。由于微机的强大功能，使PLC的编程和调试更为方便。

电源部件用来将外部供电电源转换成供PLC的CPU、存储器、I/O接口等电子电路工作所需要的直流电源，使PLC能正常工作。它既可以使外挂的，也可以是内置的。

PLC的电源部件有很好的稳压措施，因此对外部电源的要求不高。直流24V供电的机型，允许电压为16～32V；交流供电的机型，允许电压为85～264V，频率为47～53Hz。

一般情况下，交流供电的PLC还为用户提供24V直流电源作为输入电源或负载电源。

 PLC的输入/输出单元

输入/输出单元分为开关量输入/输出单元和特殊功能输入/输出单元两部分。特殊功能包括模拟量控制、温度控制、**定位和速度控制等。1.开关量输入/输出单元

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。。

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。

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。为了执行控制程序，从现场采集这些信息的方式有两种：

① 随着程序的执行需要哪一个信息，就到生产现场去采集该信息，这样采集到的信息是实时的，采集时间可能略长。同一因素信息，由于采集的时间不同，其状态可能会有所不同。② 定时采集。在每一循环扫描周期内定时（一般定在扫描周期的开始或结束）将现场全部有关信息采集到控制器中，存放在系统准备好的一定区域——随机存储器的某一地址区，称为输入映像区，对应等效工作电路的输入继电器线圈。执行用户程序所需现场信息都在输入映像区取用，而不直接到外设去取。这种方式因为是集中采集现场信息，虽然从理论上分析每个信息被采集的时间仍有先后差异，但它已很小，因此可以认为采集到的信息是同时的。同样对被控制对象的控制信息，也不采用形成一个输出就去改变一个被控对象的控制方法，而是先把它们存放在随机存储器的某个特定区域，称为输出映像区，对应等效工作电路的输出继电器接点。当用户程序扫描结束后，将所存被控对象的控制信息集中输出，改变被控对象的状态。对于那些在一个扫描周期内没有发生变化的变量状态，就输出一个与前一周期同样的信息，因而也不引起外设工作的变化。上述输入映像区、输出映像区集中在一起就是一般所称的I/O（输入/输出）映像区。映像区的大小随系统输入、输出信息多少，即输入、输出点数而定。

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I/O映像区的建立，使系统工作变成一个采样控制系统，我们称之为数字采样控制系统。虽然不像硬件逻辑系统那样，随时反映控制器件工作状态变化对系统的控制作用，但在采样时刻则基本符合实际工作状态，只要采样周期T足够小，采样频率足够高，我们就可以认为这样的采样系统足够符合实际系统的工作状态。

数字采样系统和一般常见的模拟采样控制系统是有差异的。模拟采样系统的采样对象是一个或几个模拟量，它们是随时间而连续变化的；而在采样系统中对它的处理是在采样时刻采集它们的实际瞬时值，在采样周期内将认为它们是不变的，并保持为采样值。在数字控制系统中，变量都是离散量，在两种状态之间变化，所以对系统变量关心的是它们的状态而不是数值的大小变化。在数字控制系统中输出变量的状态几乎和所有输入信息的状态有关，因此我们关心的是所有输入、输出变量的状态，采集量比较大。在模拟量采集系统中因为要对被采集的模拟量进行各种运算包括微分、积分运算，因此对采集周期T不仅要求它足够短，而且希望它是固定不变的。在数字采样系统中，由于涉及的运算关系多是逻辑关系，因此只要采样周期T足够小即可，而它在一定范围内的变化和影响都是次要的，因此我们可以利用循环扫描周期作为系统的采样周期。

数字采样控制系统中，虽然在采样周期对变量的处理仍然是顺序执行程序，但是，由于输入信息是从现场瞬时采集来的，输出信息又是在程序执行后瞬时输出去控制外设的，因此，可以认为实际上恢复了系统对被控变量控制作用的并行性。