数字通道设计
不同的继电器,允许驱动电流也不一样, 在电路设计时可适当加一限流电阻,如图 中所示的电阻R3 。该图中是用达林顿输出 的光隔离器直接驱动继电器,而在,某些 需要较大驱动电流的场合,则可在光隔离 器和继电器之间再接一级晶体管以增加驱 动电流。
去 现 场
地址译码器
图4 数字量输出通道结构
1.低电压开关量信号输出技术
+5V
VC
R2
1
R1
R1
RL
R2
图5 低压开关量输出
图6 晶体管输出驱动
对于低压情况下开关量控制输出,可采用 晶体管,OC门或运放等方式输出,如驱动 低压电磁阀、指示灯、直流电动机等。如 图5所示。在使用OC门时,由于其为集电 极开路输出,在其输出为“高”电平时, 实质只是一种高阻状态,必须外接上拉电 阻,此时的输出驱动电流主要由VC提供, 只能直流驱动并且OC门的驱动电流一般不 大,在十几毫安量级,如果被驱动设备所 需驱动电流较大,则可采用晶体管输出方 式,如图6所示。
地址译码器
图1 数字量输入通道结构
数字量(开关量)输入通道接受的状态信 号可能是电压、电流、开关的触点。容易 引起瞬时电压、过电压、接触抖动现象。 为了将外部开关量信号输入到计算机,必 须将现场输入的状态信号经转换、保护、 滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收 的逻辑电平信号,此过程称为信号调理。
2.大功率输入调理电路
在大功率系统中,需要从电磁离合等大功 率器件的接点接收信号。为了使接点工作 可靠,接点两端至少要加24V或24V以上 的直流电压。因为直流电平响应快,不易 产生干扰,电路又简单,所以被广泛采用。 由于这种电路电压高,来自于现场,有可 能带干扰信号,通常采用光耦合器进行隔 离,电路如图3所示。
2.继电器输出接口技术
继电器方式的开关量输出,是目前最常用 的一种输出方式,一般在驱动大型设备时, 往往利用继电器作为测控系统输出到输出 驱动级之间的第一级执行机构,通过第一 级继电器输出,可完成从低压直流到高压 交流的过渡。如图7经光耦后,直流部分 给继电器供电,而其输出部分则可直接与 220V市电相接。
+5V
R3
S +24V
R1
R2
1
C
图3 大功率输入信号调理电路
数字量输出通道
数字量输入通道将计算机的数字输出转换 成现场各种开关设备所需要的信号。计算 机通过锁存器输出控制信息。数字量输出 通道主要由锁存器、输出驱动电路、输出 口地址译码等电路组成,如图4所示。
CPU
锁 存 器
输出 驱动 电路
VC
VD1
R2
K
负载
OP
R4
K1 1
R1
VT1
R3
C1
L
~ 220V
N
图7 继电器输出电路
图中,VT1可取9013晶体管,OP1光耦合 器可取达林顿输出的4N29或TIL113。加 VD1二极管的目的是消除继电器厂的线圈 产生的反电动势,R4、C1为灭弧电路。
继电器输出也可用于低压场合,与晶体管 等低压输出驱动器相比,继电器输出时输 入端与输出端有一定的隔离功能,但由于 采用电磁吸合方式,在开关瞬间,触点容 易产生火花,从而引起干扰;对于交流电 压等场合使用,触点也容易氧化;由于继 电器的驱动线圈有一定的电感,在关断瞬 间可能会产生较大的电压,因此在对继电 器的驱动电路上常常反接一个保护二极管 用于反向放电。
1.输入调理电路
1.
+5V
小功率输入调理电路
R1
R1
R2
C
&
1
S+5VS来自R2&
a)采用RC滤波电路 图2 小功率输入调理电路
b)采用RS触发器
图2所示为开关、继电器等接点输入信号 的电路。它将接点的接通和断开动作,转 换成TTL电平或CMOS电平与计算机相连。 为了消除接点的抖动,通常用RC滤波电路 或RS触发器电路。
数字通道设计
数字量输入通道
数字量输入通道将现场开关信号转换成计 算机需要的电平信号,以二进制数字量的 形式输入计算机,计算机通过三态缓冲器 读取状态信息。数字量输入通道主要由三 态缓冲器、输入调理电路、输入口地址译 码等电路组成,如图1所示。
CPU
三态 缓冲 电路
输入 调理 电路
来 自 现 场