西门子模块6ES7331-7NF00-0AB0详细说明
一般I／O模块的价格占PLC价格的一半以上。PLC的I／O模块有开关量I／O模块、模拟量I／O模块及各种特殊功能模块等。不同的I／O模块，其电路及功能也不同，直接影响PLC的应用范围和价格，应当根据实际需要加以选择。
（一）开关量I／O模块的选择
1. 开关量输入模块的选择
开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为PLC内部接受的低电压信号，并实现PLC内、外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：
1）输入信号的类型及电压等级
开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流／直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。
开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合，如5V输入模块远不得超过10米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。
2）输入接线方式
开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式，如图6-2所示。
图6-2开关量输入模块的接线方式
a)汇点式输入 b)分组式输入
汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，一般选用汇点式的。
3）注意接通的输入点数量
对于选用高密度的输入模块(如32点、48点等)，应考虑该模块接通的点数一般不要超过输入点数的60％。
4）输入门槛电平
为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远，具体可参阅PLC说明书。
2. 开关量输出模块的选择
开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：
1）输出方式
开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。
继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，适用的电压大小范围较宽、导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。
对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。
2）输出接线方式
开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式，如图6-3所示。
图6-3 开关量输出模块的接线方式
a)分组式输出 b)分隔式输出
分组式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。
3）驱动能力
开关量输出模块的输出电流(驱动能力)必须大于PLC外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。
4）注意接通的输出点数量
选择开关量输出模块时，还应考虑能接通的输出点数量。接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，如一个220V／2A的8点输出模块，每个输出点可承受2A的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般来讲，接通的点数不要超出同一公共端输出点数的60％。
5)输出的大电流与负载类型、环境温度等因素有关
开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的大电流。晶闸管的大输出电流随环境温度升高会降低，在实际使用中也应注意。
（二）模拟量I／O模块的选择
模拟量I／O模块的主要功能是数据转换，并与PLC内部总线相连，为了安全也有电气隔离功能。模拟量输入（A／D）模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成PLC内部可接受的数字量；模拟量输出(D／A)模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出。
典型模拟量I／O模块的量程为-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根据实际需要选用，还应考虑其分辨率和转换精度等因素。
一些PLC制造厂家还提供特殊模拟量输入模块，可用来直接接收低电平信号（如RTD、热电偶等信号）。
(三)特殊功能模块的选择
目前，PLC制造厂家相继推出了一些具有特殊功能的I／O模块，有的还推出了自带CPU的智能型I／O模块，如高速计数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID控制模块、通信模块等。
工程师在维修过程中，归纳了一些经验，供大家参考。
PLC输出接点故障及排除可编程序控制器（PLC）广泛应用于工业控制，作为开关器件，它的输出接点常用来接通或断开外接的继电器、接触器线圈回路。但实际应用中PLC输出接点常会出现这样的故障：PLC输出接点能够在程序控制下接通外部电路，但不能在程序控制下断开外部电路。
故障发生的原因，需从PLC本身输出电路着手分析。PLC输出电路有晶体管输出电路、双向品闸管输出电路和继电器输出电路。根据所带负载大小不同，来选用相应输出电路的PLC：当带接触器一类负载时，应选用输出较大功率的继电器输出电路。继电器输出电路原理如图1所示。
图1 输出电路与外接电路原理图
KD是小型直流继电器大约为80VA，不能带大负载。为了提高触头带负载能力，常用一个串联的RC支路与之并联，消除触头断开时产生的电弧，以提高触头的分断能力，K是外接的接触器。
PLC基本工作原理是，当程序逻辑运算的结果使PLC内晶体管V的基极为高电平时，V导通，KD线圈通电，它的常开触点闭合，使PLC外接的K吸合；当程序逻辑运算的结果使V的基极为低电平，V截止，KD断电，PLC外接K跳闸，这样，PLC通过预先编好的程序来控制外接K的通断。
由图1可知，它的输出接点之会出现外接K合闸而不能使之分闸的故障现象，是因为KD的动合触头在分断时出现粘合现象。动合触头被粘合，原因有二：（1）与之并联的RC支路元件可能损坏，或者断线，灭弧能力下降，使KD动合触头分断时可能被粘合住；（2）外接的K容量过大。因K容量大时，线圈中贮存的磁场能量就大，当超过PLC输出接点的分断能力时进行分断，PLC输出继电器的动合触头有可能被粘合住。
不管上述何种原因，均可采取下列方法：
图2 交流接触器线圈并联电容器
当PLC的输出端接交流接触器时，可在接触器线圈两端并联一个电容器（或电容器加电阻），如图2所示。当KD线圈断电，动触头动断时，K的线圈CI形成振荡回路，线圈中贮存的磁场能量可通过RI和CI构成的回路释放，能减弱K线圈回路断开时产生的电弧强度，可避免继电器动触头在分断时被粘住。例如，我们在调速设备中用PLC控制接触器CJ10-10，额定电流10A、线圈电压220V，对PLC的输出继电器而言负载过大，经常出现K不能分闸的故障现象。后来我们在K两端并联一个0.1uF左右的电容器，不能分闸的故障立即被排除。
图3 直流继电器线圈反并联二极管
当PLC的输出端接直流继电器KD时，流过线圈的电流为直流，为排除不能分闸的故障，可在线圈两端并联一个二极管，如图3所示。当KD断电，它的动触头动断图3直流继电器线圈反并联二极管时，K中的电流通过二极管VD续流，能降低K线圈断电时产生的高电压，有利于灭弧，避免PLC的输出接点被粘住。
只要对故障正确分析，故障现象很快就被排除