1.信號(hào)傳輸電路組成

  在數(shù)字電路中，信號(hào)傳輸電路由信號(hào)傳輸電源、信號(hào)發(fā)生電路和信號(hào)接收電路組成，如圖1.4-9所示。

  信號(hào)發(fā)生電路是指能產(chǎn)生開關(guān)量信號(hào)或脈沖序列信號(hào)的電路，如電子開關(guān)。信號(hào)發(fā)生電路本身也需要電源供給。信號(hào)接收電路是指能對(duì)傳輸?shù)拈_關(guān)量信號(hào)和脈沖序列信號(hào)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)信號(hào)的電路，一般為電子開關(guān)電路，其本身也需要電源供給。

  圖 1.4-9 中電源是指信號(hào)傳輸回路的電源供給，在實(shí)際電路中，上述三種電路電源可以是各自獨(dú)立的，也可以共用一個(gè)電源，視具體電路結(jié)構(gòu)與連接而定。

圖1.4-9 脈沖信號(hào)傳輸電路組成

  目前，PLC的輸入端口均采用光電耦合電路作為信號(hào)接收電路。輸入到PLC內(nèi)部的開關(guān)量輸入信號(hào)和脈沖序列信號(hào)是由光敏三極管以后的電路完成的，這個(gè)電路有獨(dú)立的電源和控制電路，與發(fā)光二極管電路是隔離的，可以不去討論它。實(shí)際的接收電路是發(fā)光二極管電路。

  對(duì)信號(hào)傳輸電路的分析包含兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是信號(hào)發(fā)生電路和信號(hào)接收電路的邏輯電平的電壓值要一致，如不一致則需通過電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換(下面的討論不涉及這個(gè)內(nèi)容);二是信號(hào)傳輸電路要能夠形成正確的信號(hào)電流回路，而回路分析法是判斷信號(hào)傳輸電路連接否正確的最基本的分析方法。

  回路分析是電子電路最基本的分析方法，任何復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)都可以化簡成一個(gè)個(gè)基本回路來分析。因此，掌握基本回路的分析方法在學(xué)習(xí)電路連接時(shí)特別重要?；净芈肥怯蓽珀P(guān)、負(fù)載和電源組成的一個(gè)閉合的回路。具體到開關(guān)量控制電路中，開關(guān)為信號(hào)發(fā)生電路，負(fù)載為信號(hào)接收電路，電源提供信號(hào)回路的電流。

  信號(hào)回路分析有以下兩方面的內(nèi)容：

  (1)信號(hào)發(fā)生電路(開關(guān))、信號(hào)接收電路(負(fù)載)和電源要能組成一個(gè)閉合的回路。具體到實(shí)際電路中，就是電源取自哪里，從電源的正極出發(fā)能不能經(jīng)過開關(guān)，負(fù)載是否形成一條閉合的回路。

  (2)信號(hào)能正確傳輸。具體到實(shí)際電路中，就是基本回路中，各個(gè)元件的連接必須能形成回路電流(僅作定性分析，不作定量考慮)。

  圖1.4-10為一無源開關(guān)輸入信號(hào)回路，端子1，2的右面是信號(hào)接收電路(相當(dāng)于PLC的數(shù)字量輸入端口電路)，開關(guān)則為信號(hào)源。由電源正極出發(fā)經(jīng)過開關(guān)、端子1、發(fā)光二極管、電阻和端子2回到電源負(fù)極，組成了一個(gè)閉合回路。當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，發(fā)光二極管正向偏置，有電流流過，發(fā)光二極管就會(huì)導(dǎo)通發(fā)光。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，發(fā)光二極管截止不發(fā)光，從而使光電耦合器產(chǎn)生導(dǎo)通和截止，相當(dāng)于把“0”和“1”送入PLC輸入端。因此，這個(gè)電路連接是正確的。但如果電源極性接反或發(fā)光二極管極性接反，這時(shí)，雖然也能形成一個(gè)閉合回路，但不論開關(guān)接通或斷開，發(fā)光二極管都處于截止?fàn)顟B(tài)，不能把開關(guān)信號(hào)送入PLC，說明電路連接不正確。

圖1.4-10 無源開關(guān)信號(hào)傳輸電路分析

  圖1.4-11為一有源開關(guān)信號(hào)傳輸回路，端子1，2仍然為信號(hào)接收端，而端子3，4 則為有源 NPN 型電子開關(guān)信號(hào)源。由圖中可以看出，信號(hào)回路由電源正極經(jīng) NPN 型三極管、電阻和發(fā)光二極管回到電源負(fù)極，形成了一個(gè)閉合回路。同樣，當(dāng)NPN型三極管C，E兩端導(dǎo)通時(shí)，發(fā)光二極管在正向偏置的情況下，就會(huì)導(dǎo)通發(fā)光當(dāng)三極管截止時(shí)，發(fā)光二極管截止不發(fā)光，而使光電耦合器隨三極管開關(guān)發(fā)出“0”和“1”送入PLC輸入端。

  和無源開關(guān)相比，它的另一個(gè)特點(diǎn)是開關(guān)本身需要電源。因此，在有源開路的信號(hào)回路中，就出現(xiàn)了兩個(gè)電源。一個(gè)電源為有源電子開關(guān)電源 E2，另一個(gè)電源為信號(hào)回路電源E1。有源電子開關(guān)的控制電源可以取自外置電源(如圖 1.4-11)，也可以與信號(hào)傳輸回路共用一個(gè)電源。同理，在連接中，電子開關(guān)的電源也必須與其控制電路形成一個(gè)閉合回路。如果不能形成閉合回路，電子開關(guān)不起作用，同樣為不正確連接。

圖1.4-11 有源開關(guān)信號(hào)傳輸電路分析

  要進(jìn)行上述分析，就涉及PLC輸入/輸出和外部設(shè)備、元器件相關(guān)電子電路信息問題。例如PLC內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)、信號(hào)傳輸方式、輸入端口和輸出端口的電流方向，內(nèi)部有沒有電源，能否供外接使用和外部設(shè)備、元器件電子電路結(jié)構(gòu)等。沒有這些詳細(xì)資料，就不能進(jìn)行正確的連接。因此，向供貨商索取這些資料或用其他方法獲取這些資料是工控人員必須做的工作程序。