CN102436210B - 一种plc控制器及其多种输入电压的兼容方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PLC控制器，包括：内部电路、输入电路以及用于控制所述输入电路导通和断开的可控分压回路，所述内部电路和所述可控分压回路分别接入所述输入电路中，所述可控分压回路包括比较装置和为所述比较装置提供参考电压的分压电路，所述比较装置接入所述输入电路中，所述分压电路与所述比较装置电连接。本发明还公开了一种PLC控制器的多种输入电压的兼容方法。实施本发明的PLC控制器及其多种输入电压的兼容方法，可以兼容其他多种标准的输入电压；可手动调节可控分压回路对PLC控制器及其扩展输入输出模块上的多个输入点进行控制，电路结构简单，易于成本控制；提高了输入的灵活性，适应性广泛。

Description

一种PLC控制器及其多种输入电压的兼容方法

技术领域

本发明涉及可编程控制技术领域，尤其涉及一种PLC（Programmable LogicController，可编程逻辑控制器）控制器及其多种输入电压的兼容方法。

背景技术

可编程逻辑控制器是一种用于实时控制的自动化控制装置，其广泛应用于工业控制领域。PLC根据其输入端口和输出端口的数量可以分为大型PLC、中型PLC和小型PLC。

现有的PLC控制器及其扩展输入输出模块因电路结构设计不合理，存在一定的缺陷。例如，现有的PLC控制器及其扩展输入输出模块输入的标准电压为单一的预设值，如5V、12V或24V等；PLC控制器完成后，其标准输入电压也相应的确定，并且无法更改，即一个端口只能够接收一种标准电压的输入。

具体实施中，如不按照该标准电压进行电压的输入可能损害PLC控制器及其扩展输入输出模块。为解决该技术问题，现有的PLC控制器及其扩展输入输出模块主要通过输入电压进行转换（如变压器）将其转换为端口可以接收的标准电压后再进行输入，不但受限于环境，而且成本较高。

现有的PLC控制器及其扩展输入输出模块难以兼容多种标准输入的电压，或者存在需要对PLC控制器及其扩展输入输出模块的每一个输入点进行电压兼容控制的问题，输入灵活性不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种PLC控制器及其多种输入电压的兼容方法，可以兼容多种标准的输入电压；可通过一个可控分压回路对PLC控制器及其扩展输入输出模块上的多个输入点进行设置，电路结构简单，易于成本控制；提高了输入的灵活性，适应性广泛。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种PLC控制器，可对PLC控制器及其扩展输入输出模块的多种工作电压进行兼容，所述PLC控制器包括：内部电路、输入电路以及用于控制所述输入电路导通和断开的可控分压回路，所述内部电路和所述可控分压回路分别接入所述输入电路中，所述可控分压回路包括比较装置和为所述比较装置提供参考电压的分压电路，所述比较装置接入所述输入电路中，所述分压电路与所述比较装置电连接；

所述比较装置对分别加载在其上的输入电压和所述参考电压进行比较，并输出加载在所述输入电路上的工作电压将所述输入电路导通；

所述比较装置设置为多个，所述多个比较装置分别接入PLC控制器的多个扩展输入输出模块，所述分压电路分别与所述多个比较装置电连接；

所述PLC控制器上设置与所述多个比较装置加载的所述输入电压相对应匹配的调节开关，所述调节开关与所述分压电路提供的所述参考电压和/或接入所述分压电路中电阻元件的多个阻值相对应；所述分压电路包括具有多个分压等级的分压电路。

优选的，所述分压电路包括与所述多个比较装置并联或与任一所述多个比较装置串联的电阻元件。

优选的，所述电阻元件包括分别与任一所述多个比较装置相串联的用于调节所述参考电压的第四电阻和/或第五电阻；所述第四电阻和/或所述第五电阻的阻值设置可手动调节。

优选的，所述调节开关设置在所述PLC控制器的外壳上，所述调节开关设置可手动调节。

优选的，所述输入电路还包括第一电阻、所述第二电阻以及电容，所述第一电阻与所述电容串联连接，所述第二电阻并联在所述电容的两端；

所述输入电路还包括主要由发光二级管和光电三极管组成的光耦；

所述光电三极管的一端串联所述发光二级管（211）后并联在电容（C）上，相对的另一端连接所述内部电路。

本发明还公开了一种PLC控制器的多种输入电压的兼容方法，包括以下步骤：

A：手动调整与可控分压回路上加载的输入电压相对应匹配的参考电压；

B：比较装置对分别加载在其上的所述输入电压和所述参考电压进行比较，输出加载在所述输入电路上的工作电压；

C：输入电路导通。

优选的，所述A步骤包括：调整与任一所述多个比较装置相串联的电阻元件的阻值至所述分压电路输出与所述输入电压相对应匹配的参考电压；

所述B步骤包括：比较装置对分别加载在其上的所述输入电压和所述参考电压进行比较，输出加载在所述输入电路上的工作电压。

优选的，所述C步骤包括：在所述第一工作电压的加载下，达到所述输入电路中发光二级管导通发光的预设电压值，发光二级管导通照射光电三极管；

当达到光电三极管导通的照射强度时，光电三极管导通。

本发明所提供的PLC控制器及其多种输入电压的兼容方法，可手动对调节开关进行调节，使加载在比较装置上的参考电压与输入电压相适配，比较装置对分别加载在其上的输入电压和参考电压进行比较，并输出加载在输入电路上的工作电压，输入电路导通；PLC控制器及其扩展输入输出模块在和其他设备进行互连的时候，不需要使用电压转换器就能够转换为PLC控制器及其扩展输入输出模块可以接收的标准电压，可以兼容其他多种标准输入的输入电压；同时，可手动调节可控分压回路对PLC控制器及其扩展输入输出模块上的多个输入点进行控制，电路结构简单，易于成本控制；提高了输入的灵活性，适应性广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例PLC控制器的电路结构示意图；

图2是本发明实施例PLC控制器的多种输入电压的兼容方法实施例一的流程框图；

图3是本发明实施例PLC控制器的多种输入电压的兼容方法实施例二的流程框图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的优选实施例进行描述。

参见图1，本发明实施例提供了一种PLC控制器，可对PLC控制器及其扩展输入输出模块的多种输入电压进行兼容，所述PLC控制器包括：内部电路1、输入电路2以及用于控制输入电路2导通和断开的可控分压回路3，内部电路1和可控分压回路3分别接入输入电路2中；可控分压回路3包括比较装置31和为所述比较装置31提供参考电压的分压电路32，比较装置31接入输入电路2中，分压电路32与比较装置31电连接；

比较装置31对分别加载在其上的输入电压和参考电压进行比较，并输出加载在输入电路2上的工作电压并将所述输入电路2导通。

内部电路1是PLC控制器及其扩展输入输出模块的核心处理模块。本发明的PLC控制器的内部电路1的工作电压可由输入电路2输入。常态下，输入电路2是含有隔离装置的电路，该电路中隔离装置的导通将使输入电路2与内部电路1电连接，该电连接为耦合连接，非直接电连接，从而实现输入电路2和内部电路1的相对隔离，以保证内部电路的相对安全。输入电路2对内部电路1输出的电压可以根据实际的需要进行配置，在输入电路2对内部电路1输出的该电压的作用下，内部电路1能够正常工作。实施中，输入电路2对内部电路1输出电压的电压值并不限定。

本发明的优选实施例中，输入电路2包括第一电阻R1、第二电阻R2和电容C等元器件。输入电路2中的隔离装置是由发光二级管211和光电三极管212组成的光耦T。其中，第一电阻R1与电容C串联连接，第二电阻R2并联在电容C的两端。光电三极管212的一端串联发光二级管211后并联在电容C上，光电三极管212相对的另一端连接上述内部电路1。输入电路2高电势的一端分别串联光电三极管212，第三电阻R3后接地。

输入电路2在具体工作时，也就是光电三极管212导通时，输入电路2对内部电路1输出电压；当光电三极管212断开时，输入电路2处于未导通状态。进一步的，输入电路2的电路结构确定后，输入电路2能够导通的条件就能够转换为相应的比较装置31对输入电路2输出的工作电压的电压值，当比较装置31对输入电路2输出的工作电压满足相应的条件时，就可以使输入电路2中光耦T两端的电压达到既定值并导通。

可控分压回路3是用于控制所述输入电路2导通和断开并可对输入的输入电压进行兼容的电路结构。可控分压回路3接入输入电路2中，其包括比较装置31以及分压电路32，比较装置31接入输入电路2的电压输入端（如图所示的左侧），分压电路32与比较装置31电连接。由于分压电路32与比较装置31电连接，加载在可控分压回路3上的输入电压以及分压电路32提供的参考电压可同时作用在比较装置31上。通过调节分压电路32的分压量，就可以调整参考电压的大小；比较装置31通过对输入电压和参考电压的比较控制可以实现输入电路的导通或断开的条件。当输入电路2的光电三极管212导通时，PLC控制器及其扩展输入输出模块就可以按照上述实施方式进行工作，亦即比较装置31输出的加载在输入电路2上的工作电压达到输入电路2导通的条件，输入电路2为内部电路1提供工作电压输入。

比较装置31输出的加载在输入电路2上的工作电压达到输入电路2导通的条件是通过如下方式实现的。优选的实施方式是针对直流数字式PLC控制器，比较装置31输出的加载在输入电路2上的工作电压有两个电压状态，第一工作电压（1电压状态）和第二工作电压（0电压状态）。当比较装置31比较输入电压的电压值大于参考电压的电压值时，比较装置31对输入电路2输出第一工作电压（1电压状态）；否则，比较装置31对输入电路2输出第二工作电压（0电压状态）；在所述第一工作电压（1电压状态）的加载下，可以达到输入电路2中发光二级管211导通发光的预设电压值时，发光二级管211导通照射光电三极管212，当达到光电三极管212导通的照射强度时，光电三极管212导通。

分压电路32调整对比较装置31输出的参考电压是通过如下结构实现的：分压电路32设置为多个分压等级，该分压等级是通过与多个比较装置31并联或与任一多个比较装置31串联的电阻元件的阻值的改变实现的，例如：分压电路32可以设置电阻元件分别与多个并联设置的比较装置31相串联，这样，通过调整电阻元件的阻值就可以实现分压等级的调整。

本发明的优选实施方式如下:电阻元件包括与比较装置31相串联的第四电阻R4和第五电阻R5。其中，第四电阻R4和第五电阻R5串联，第五电阻R5的一端接地。比较装置31连接在第四电阻R4和第五电阻R5之间，第四电阻R4起到了分压作用。本实施例中，第四电阻R4的阻值可设置手动可调，加载在比较装置31的参考电压可通过第四电阻R4进行分压，通过调节第四电阻R4的阻值以分压并最终可以达到加载在比较装置31两端的参考电压达到既定值的目的。

可以理解的是，上述调整分压电路32对比较装置31输出的参考电压是通过手动调节分压等级电路实现的，上述实施方式为同时设置第四电阻R4和第五电阻R5，并且，第四电阻R4的阻值可进行调节的方式下实施的。但在具体实施时，第四电阻R4或第五电阻R5均可以单独接入分压电路32中，通过调整接入分压电路32中的电阻元件的阻值就可达到上述同样的效果。例如，仅设置第四电阻R4或第五电阻R5与比较装置31进行串联，通过调整第四电阻R4或第五电阻R5的阻值使对比较装置31输出的参考电压达到既定值；又如，通过同时调整第四电阻R4和第五电阻R5的阻值使达到加载在比较装置31两端的参考电压达到既定值的目的。

本发明的优选实施方式中，PLC控制器上设置与在多个比较装置31上加载的输入电压相对应匹配的调节开关，调节开关设置在PLC控制器的外壳上，调节开关设置可手动调节（改变上述分压等级）。调节开关与分压电路32提供的所述参考电压和/或接入分压电路32中的所述电阻元件的多个阻值相对应（如三个档位）。通常，输入电压是在一定的工作场景中通过比较装置31输入的电压，输入电压与上述PLC控制器及其扩展输入输出模块工作的工作电压并不相同，其可能高于工作电压，也可能低于工作电压。

调节开关的实质是通过调整与比较装置31并联或串联的电阻元件（如第四电阻R4或第五电阻R5）阻值的大小调整分压电路32的分压能力，进而实现分压电路32对比较装置31输出的参考电压的调整。具体实施时，调节开关能够使分压电路32对比较装置31输出不同电压值的参考电压；其中，调节开关与比较装置31加载的输入电压相对应匹配是指调节开关能够调整接入分压电路32中并联或串联的电阻元件的阻值以使分压电路32对比较装置31输出的参考电压能够适配加载在比较装置31上的输入电压的电压值，进而使比较装置31能够比较加载在其上的输入电压和参考电压，并在比较判断后输出加载在输入电路2上的工作电压。调节开关的档位变换可以看作分压等级电路的变换或是PLC控制器及其扩展输入输出模块适应外界的输入电压的手动调节按钮。

以下分别以输入电压为5V、12V以及24V为例，说明本发明PLC控制器及其扩展输入输出模块适应不同的输入电压的实施方式。比较装置31输出的加载在输入电路2上的工作电压有两个电压状态，第一工作电压（1电压状态，24V）和第二工作电压（0电压状态，0V）。比较装置31比较的输入电压是直接通过比较装置31外部端口输入的，而参考电压是由可控分压电路3得到的。

实施时，若将PLC控制器的端口配置为可接入5V的输入电压时，手动调整调节开关将参考电压调至2.5V，比较装置31比较得出输入电压大于参考电压，输出第一工作电压（1电压状态，24V）对输入电路2进行输入，否则输出第二工作电压（0电压状态，0V）。也就是说，在该实施例中，大于基准电压2.5V的输入电压，比较装置3输出24V工作电压；小于基准电压2.5V的输入电压，比较装置3输出0。

若将PLC控制器的端口配置为可接入12V输入电压时，手动调整调节开关将参考电压调至6V，比较装置31比较得出输入电压大于参考电压，输出第一工作电压（1电压状态，24V）对输入电路2进行输入，否则输出第二工作电压（0电压状态，0V）。也就是说，在该实施例中，大于基准电压6V的输入电压，比较装置3输出24V工作电压；小于基准电压6V的输入电压，比较装置3输出0。

若将PLC控制器的端口配置为可接入24V输入电压时，手动调整调节开关将参考电压调至12V，比较装置31比较得出输入电压大于参考电压，输出第一工作电压（1电压状态，24V）对输入电路2进行输入上，否则输出第二工作电压（0电压状态，0V）。也就是说，在该实施例中，大于基准电压12V的输入电压，比较装置3都输出24V工作电压；小于基准电压12V的输入电压，比较装置3输出0。

优选的，比较装置31设置为一比较器，比较器输出的工作电压包括其自身输出的工作电压24V，或者其他能够将输入电路中导通光耦T导通的电压，即比较器输出的工作电压可以根据输入电路中导通光耦T的电压条件进行具体设定。

优选的，比较装置31设置为比较器，并可通过一个可控分压回路对PLC控制器及其扩展输入输出模块上的多个输入点进行控制。

上述实施方式可以看出，PLC控制器及其扩展输入输出模块在和其他设备进行互连的时候，不需要使用电压转换器就能够转换为PLC控制器及其扩展输入输出模块可以接收的输入电压。

本发明的PLC控制器在具体实施时，手动调整调节开关至与可控分压回路3上加载的输入电压相对应匹配的位置，通过接入分压电路32中电阻元件阻值的调整，调整分压电路32的分压等级并对比较装置31输出不同电压值的参考电压。若将PLC控制器的端口配置为可接入5V的输入电压时，手动调整相应的调节开关至分压电路32可以输出2.5V参考电压，若将PLC控制器的端口配置为可接入12V输入电压时，手动调整相应的调节开关至分压电路32可以输出6V的参考电压，若将PLC控制器的端口配置为可接入24V输入电压时，手动调整相应的调节开关至分压电路32可以输出12V的参考电压。当比较装置31比较得出输入电压的电压值大于参考电压的电压值时，输出（1电压状态，24V）工作电压；否则，比较装置3输出（0电压状态，0）工作电压。在上述第一工作电压的加载下，便可达到输入电路2中发光二级管211导通发光的预设电压值，发光二级管211导通照射光电三极管212，当达到光电三极管212导通的照射强度时，光电三极管212导通，输入电路2中的光耦T被导通，使PLC控制器及其扩展输入输出模块正常工作。

可以理解的是，通过调节开关手动调节的分压等级电路不限于上述分压电路32输出2.5V、6V以及12V参考电压的情况。

以上实施方式可以得出，手动调整调节开关调整参考电压的目的在于：虽然PLC控制器及其扩展输入输出模块接收的外部输入电压不同，但都能够达到光耦T正常工作的条件。例如，在上述实施方式中，设定光耦T导通的电压为2V，只有通过配置加载在光耦T上的电压为2V时，光耦T才能正常工作。本发明的PLC控制器，手动调整调节开关对分压电路32的合理控制，将外部多种输入电压均配置成光耦T能够正常导通的工作电压点，实现一个固定的光耦T能够接受多种外部标准输入的电压。

在以上各种实施方式中，光耦T是作为一种隔离装置，其还可以被替换为其他隔离器件，比如数字隔离器。

如图2所示，本发明实施例还公开了一种PLC控制器的多种输入电压的兼容方法，包括以下步骤：

A：调整与可控分压回路3上加载的输入电压相对应匹配的参考电压；

B：比较装置31对分别加载在其上的输入电压和参考电压进行比较，输出加载在所述输入电路2上的工作电压；

C：输入电路2导通。

优选的，如图3所示，A步骤包括：

步骤A1：调整与任一所述多个比较装置31相串联的电阻元件的阻值至所述分压电路32输出与输入电压相对应匹配的参考电压。

具体的，手动调整设置在外壳上的调节按钮或固定档位，通过接入分压电路32中电阻元件的阻值的调整，调整分压电路32的分压等级并对比较装置31输出不同的参考电压。若将PLC控制器的端口配置为可接入5V的输入电压时，手动调整相应的调节开关至分压电路32可以输出2.5V参考电压，若将PLC控制器的端口配置为可接入12V输入电压时，手动调整相应的调节开关至分压电路32可以输出6V的参考电压，若将PLC控制器的端口配置为可接入24V输入电压时，手动调整相应的调节开关至分压电路32可以输出12V的参考电压。

优选的，B步骤包括：

步骤B1：比较装置3比较输入电压的电压值大于参考电压的电压值，步骤B2：比较装置3对输入电路2输出第一工作电压或第二工作电压。

具体的，当比较装置3比较得出输入电压的电压值大于参考电压的电压值时，比较装置3输出（1电压状态，24V）工作电压；否则，比较装置3输出（0电压状态，0）。

优选的，步骤C包括：

步骤C1：在第一工作电压的加载下，能够达到输入电路2中发光二级管211导通发光的预设电压值，发光二级管211导通照射光电三极管212；

步骤C2：当达到光电三极管212导通的照射强度时，光电三极管212导通。

具体的，在第一工作电压的加载下，能够达到输入电路2中发光二级管211导通发光的预设电压值，发光二级管211导通照射光电三极管212，当达到光电三极管212导通的照射强度时，光电三极管212导通，输入电路2被导通，输入电路2为内部电路1提供工作电压输入，使PLC控制器及其扩展输入输出模块正常工作。使PLC控制器及其扩展输入输出模块正常工作。

本发明一种PLC控制器的多种输入电压的兼容方法的实施方式与上述PLC控制器的实施方式相同，此处不再赘述。

实施本发明的PLC控制器及其多种输入电压的兼容方法，可手动对调节开关进行调节，使加载在比较装置上的参考电压与输入电压相适配，比较装置对分别加载在其上的输入电压和参考电压进行比较，并输出加载在输入电路上的工作电压，输入电路导通；PLC控制器及其扩展输入输出模块在和其他设备进行互连的时候，不需要使用电压转换器就能够转换为PLC控制器及其扩展输入输出模块可以接收的标准电压，可以兼容其他多种标准输入的输入电压；同时，可手动调节可控分压回路对PLC控制器及其扩展输入输出模块上的多个输入点进行控制，电路结构简单，易于成本控制；提高了输入的灵活性，适应性广泛。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种PLC控制器，可对PLC控制器及其扩展输入输出模块的多种输入电压进行兼容，所述PLC控制器包括：内部电路（1）、输入电路（2）以及用于控制所述输入电路（2）导通和断开的可控分压回路（3），所述内部电路（1）和所述可控分压回路（3）分别接入所述输入电路（2）中，其特征在于，

所述可控分压回路（3）包括比较装置（31）和为所述比较装置（31）提供参考电压的分压电路（32），所述比较装置（31）接入所述输入电路（2）中，所述分压电路（32）与所述比较装置（31）电连接；

所述比较装置（31）对分别加载在其上的输入电压和所述参考电压进行比较，并输出加载在所述输入电路（2）上的工作电压并将所述输入电路（2）导通；

所述比较装置（31）设置为多个，所述多个比较装置（31）分别接入PLC控制器的多个输入电路（2），所述分压电路（32）分别与所述多个比较装置（31）电连接，所述分压电路（32）设置为多个分压等级；

所述PLC控制器上设置与所述多个比较装置（31）加载的所述输入电压相对应匹配的调节开关，所述调节开关与所述分压电路（32）提供的所述参考电压和/或接入所述分压电路（32）中电阻元件的多个阻值相对应。

2.如权利要求1所述的PLC控制器，其特征在于，所述分压电路（32）包括与所述多个比较装置（31）并联或与任一所述多个比较装置（31）串联的电阻元件。

3.如权利要求2所述的PLC控制器，其特征在于，所述电阻元件包括与任一所述多个比较装置（31）相串联的用于调节所述参考电压的第四电阻（R4）；

所述第四电阻（R4）设置可手动调节。

4.如权利要求1-3任一项所述的PLC控制器，其特征在于，所述调节开关设置在所述PLC控制器的外壳上，所述调节开关设置可手动调节。

5.如权利要求1所述的PLC控制器，其特征在于，所述输入电路（2）还包括第一电阻（R1）、第二电阻（R2）以及电容（C），所述第一电阻（R1）与所述电容（C）串联连接，所述第二电阻（R2）并联在所述电容（C）的两端；

所述输入电路（2）还包括主要由发光二级管（211）和光电三极管（212）组成的光耦（T）；

所述光电三极管（212）的一端串联所述发光二级管（211）后并联在电容（C）上，相对的另一端连接所述内部电路（1）。

6.一种PLC控制器的多种输入电压的兼容方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：调整与可控分压回路（3）上加载的输入电压相对应匹配的参考电压；

B：比较装置（31）对分别加载在其上的所述输入电压和所述参考电压进行比较，输出加载在所述输入电路（2）上的工作电压；

C：输入电路（2）导通。

7.如权利要求6所述的PLC控制器的多种输入电压的兼容方法，其特征在于，所述A步骤包括：

手动调整与任一所述多个比较装置（31）相串联的电阻元件的阻值至所述分压电路（32）输出与所述输入电压相对应匹配的参考电压；

所述B步骤包括：

比较装置（3）比较所述输入电压的电压值大于所述参考电压的电压值，并对输入电路（2）输出第一工作电压或第二工作电压。

8.如权利要求7所述的PLC控制器的多种输入电压的兼容方法，其特征在于，所述C步骤包括：

在所述第一工作电压的加载下，达到所述输入电路（2）中发光二级管（211）导通发光的预设电压值，发光二级管（211）导通照射光电三极管（212）；

当达到光电三极管（212）导通的照射强度时，光电三极管（212）导通。

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