PLC基础知识：PLC IO接口的详细介绍

本篇文章为您介绍PLC最基本的IO接口的功能及使用方法，文章的结构如下：



让我们以汇辰H7系列PLC为例，认识以下PLC的IO接口的位置，西门子PLC的接口位置也完全相同。



IO接口的作用
PLC的接口用于连接外部设备，是PLC内部世界与外部设备产生关联的大门。我们可以从输入和输出的角度对PLC的接口进行分类，这里所说的输入输出如果没有特别说明，都是相对于PLC来说的。就比如PLC的输入接口，连接的是变频器的输出接口，输入和输出都必须从设备的角度触发来定义。下图列出了非总线形式的PLC接口。



IO接口的数量怎样确定
根据需要对接的外部设备来确定PLC的接口数量，以便确定PLC的型号和扩展模块的个数。

例如：现场有2个温度，2个压力，2个变频器需要接入PLC，那么我们需要先统计出所要接入的IO接口数量，然后就可以选型了。

设备名称	DI	DO	AI	AO	备注
温度1			1		AI:过程值
温度2			1		AI:过程值
压力1			1		AI:过程值
压力2			1		AI:过程值
变频1	3	1	2	1	DI:远程，运行，故障；DO：启停；AI:频率反馈，电流反馈；AO:频率给定
变频2	3	1	2	1	DI:远程，运行，故障；DO：启停；AI:频率反馈，电流反馈；AO:频率给定
合计	6	2	8	2

上面我们一共统计出了6个DI，2个DO，8个AI，2个AO接口，我们的CPU SR20本体集成了12DI，8DO（12+8=20所以叫SR20），CPU模块已经覆盖了开关量输入输出的点数。接下来再配置模拟量扩展模块，AE08=8AI，AQ02=2AO；或者AE04=4AI,AM06=4AI+2AO;或者AE08=8AI，AQ04=4AO；只要选型出的接口总数大于统计出的接口数量即可。SMART系列CPU一共可以扩展6个信号模块。本着经济性为第一原则，我们通常在选择CPU模块时尽量让CPU模块本体的开关量输入输出接口数量来能够覆盖所统计的开关量接口的数量。后面的扩展模块EM0-EM5尽量留出来扩展模拟量模块。当然，怎样扩展性价比最高，最终由您来选择。



IO接口和IO存储区的关系
PLC的IO接口和IO存储区的关系就是一套定义好的程序，什么是程序，就是输入经过一定的规则得到输出。开关量处理的程序很简单，就是把相应DI接口的电平信号转换成I寄存器各个位的值，用Q寄存器各个位的值来控制DO接口的通断。



而模拟量的处理过程则是，将AI接口输入的一定范围的模拟量信号（范围0-10V；0-20mA）转换为一定范围的整数值（范围0-27648）存储在AI寄存器中，将AQ寄存器一定范围的整数值（0-27648）转换成模拟量（范围0-10V；0-20mA）通过AO接口输出。



IO寄存器的作用
IO存储器的用途可以简单分为两种：1参与程序控制，2状态显示。
1参与程序控制
在PLC中编程时需要用到这些寄存作为条件和结果。
开关量参与程序控制
开关量使用起来非常简单。条件可作为常开，常闭使用，结果可以由线圈，置位，复位指令来操作。



模拟量参与程序控制
模拟量多数需要转换为实际值后再参与程序控制



模拟量参与控制前的五个步骤

• 
  压力变送器测量到管道的压力为0.4MPa。
• 
  压力变送器输出一个8mA的电流信号。
• 
  PLC的模拟量输入接口接收到8mA的电流信号。
• 
  PLC的A/D转换器将8mA的电流信号转换为11059的整数值存储在AI寄存器AIW16中。
• 
  PLC通过调用模拟量转换程序将AIW16中的值转换为实际压力0.4存储在V存储区的VD100寄存器中。
  

第5步模拟量从整数值转换为实际值的过程，我在 变频器的模拟量知识 中有详细介绍，可以参考。

下面是模拟参与控制的程序，我们让压力参与到泄压控制中，当压力超过0.6MPa时，打开泄压阀，压力低于0.3MPa时，关闭泄压阀。



2状态显示
先来回顾一下触摸屏与PLC交互的原理

西门子SMART触摸屏连接PLC的必要条件及程序下载



以昆仑通态触摸屏为例，我们需要先在触摸屏程序中创建连接，并在对应的连接中添加需要访问的PLC存储区寄存器。



开关量状态显示
当IO寄存器存储的状态被用作状态展示时，如果是展示开关量，我们在做人机界面程序时，只需要将变量跟I或Q地址关联起来就可以展示状态了，由于开关量的状态只有0和1两种，展示起来也很简单。例如I0.0连接的是泄压阀本地远程状态，Q0.0是泄压阀的输出状态。





模拟量状态显示
如果显示压力，连接的变量是压力AIW，从连接变量和通道对应的图中可以看到这个变量的值是直接从AIW16读取的，而AIW16中存储的是上文中第4个步骤A/D转换器转换出的整数值，显示出来是整数值不是实际值。



如果需要显示实际值，那么必须要在触摸屏中进行上文中第5个步骤的处理，将整数值转换成实际值存在变量“压力AIW”中。我们可以在通道处理设置中设置工程转换参数，这样就“压力AIW”变量存储的值就是转换后的实际压力值了。



如果不想在触摸屏中进行转换设置，也可以连接PLC存储在VD100寄存器中已经转换好的压力实际值来显示。



总结
本文主要介绍了PLC的IO接口和IO存储区，并以IO存储区为例顺带介绍了V存储区。通过演示IO寄存器如何参与程序控制和状态显示，你是不是也对PLC和触摸屏程序的开发有了基本的概念呢。