一种扩展PLC晶体管输出型输出的继电器隔离电路的制作方法

一种扩展plc晶体管输出型输出的继电器隔离电路
技术领域
1.本实用新型涉及可编程逻辑控制器输出扩展电路，具体为一种扩展plc晶体管输出型输出的继电器隔离电路。


背景技术：

2.可编程逻辑控制器programmable logic controller，简称plc，是一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行存储与执行。现在工业上使用的可编程逻辑控制器已经相当或接近与一台紧凑型电脑主机，扩展性和可靠性的优势使其被广泛应用于目前各类工业控制领域。由于可编程逻辑控制器具有可靠性高、编程容易、安装方便的特点，所以总是有各类可编程逻辑控制器被大量的使用。
3.可编程逻辑控制器根据数字量输出控制形式的不同分为晶体管输出型、继电器输出型、双向晶闸管输出型。在可编程逻辑控制器控制交流220v的输出信号时，晶体管输出型模块将无法使用。继电器输出型，一般可以在交流220v电流不大于2a的情况下使用。双向晶闸管输出型，可以在交流220v电流不大于0.5a的情况下使用。无法驱动或需要驱动的电流大于可编程逻辑控制器的驱动电流，则需要加继电器或接触器来驱动。可编程逻辑控制器自身可以加模块进行扩展，但是在交流220v较大电流情况下，每次进行扩展后，都需要在扩展后加隔离继电器进行输出。由于可编程逻辑控制器数字量输出扩展模块价格昂贵，而且扩展模块与继电器之间的接线繁琐复杂，导致人工成本居高不下，从而导致可编程逻辑控制系统价格居高不下。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种扩展plc晶体管输出型输出的继电器隔离电路，改变plc在交流220v较大电流情况下数字量输出的接线方式，从而减少材料成本和人工成本。
5.为解决上述问题，本实用新型一种扩展plc晶体管输出型输出的继电器隔离电路包括有dc24v输入隔离电路、译码定位部分、写入块和执行继电器组成。
6.本实用新型将可编程逻辑控制器8路数字量输出扩展成最多64路输出，先将8路输入信号分别经pc817光耦隔离器与外部24v信号隔离，再将隔离后的信号分别显示并送入74hc138译码器。74hc138译码器进行译码操作后使用74ls14反相器进行反向操作，反向操作后将两片74hc138译码器的各8个输出端相互交叉，从而产生最多64个节点。每个节点有一个与门74ls08 4路与门芯片和一个d触发器74ls74 2路d触发器组成。与门用于定位行地址和列地址，当行地址线和列地址线同时处于高电平状态时，与门由低电平变为高电平产生一个上升沿信号时，d触发器工作并存储当前输入端的状态。使用8050三极管将d触发器的输出电流放大，驱动5v继电器工作并实时显示。
7.本实用新型的有益效果是：将8路数字量输出扩展成最多64路输出，可以减少可编程逻辑控制器扩展模块的数量，从而减少材料成本和人工成本，达到降低可编程逻辑控制
系统的价格。
附图说明
8.图1为本实用新型组成示意图；
9.图2为本实用新型输入端口点位图；
10.图3为本实用新型单个dc24v输入隔离电路简图；
11.图4为本实用新型译码定位部分简图；
12.图5为本实用新型单个写入块简图；
13.图6为本实用新型单个执行继电器简图；
14.图7为本实用新型整体电路图；
15.图8为本实用新图7的分割图
①
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16.图9为本实用新图7的分割图
②
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17.图10为本实用新图7的分割图
③
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18.图11为本实用新图7的分割图
④
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19.图12为本实用新图7的分割图
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20.图13为本实用新图7的分割图
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21.图14为本实用新图7的分割图
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22.图15为本实用新图7的分割图
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23.图16为本实用新图7的分割图
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24.图17为本实用新图7的分割图
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25.图18为本实用新图7的分割图
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26.图19为本实用新图7的分割图
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27.图20为本实用新图7的分割图
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28.图21为本实用新图7的分割图
⑭
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具体实施方式
29.如图1所示，本实用新型一种扩展plc晶体管输出型输出的继电器隔离电路包括有dc24v输入隔离电路、译码定位部分、写入块和执行继电器组成。
30.如图2所示，电路的输入由x定位输入端、y定位输入端、使能端、数据端组成，输入端外部使用端子进行连接。x定位输入端包括有x3,x2和x1, y定位输入端包括有y3、y2和y1，使能端为en，数据端为in。
31.如图3所示，所述的dc24v输入隔离电路由输入隔离和输入指示两部分组成，输入隔离部分由光耦隔离器pc817、24v侧分压电阻、5v测分压电阻组成；输入指示部分由发光二极管和分压电阻组成。r1用于进行将直流24v电压分压，用于提供pc187合适的输入电压和电流，r1计算公式为（24
‑
0.5）/0.005=4700ω=4.7kω。r2用于进行将直流5v电压分压，将pc187输出的信号送入处理部分，r2选取为10000ω=10kω。输入指示部分由绿色发光二极管和分压电阻r3组成，r3用于进行将直流5v电压分压，提供绿色发光二极管合适的电压和电流，r3计算公式为（5
‑
0.3）/0.01=470ω。单个dc24v输入隔离电路的数据输入端与端子连接，数据输出分别与两片74hc138的a、b、c端、两片74hc138的e1，联合构成电路的输入的x定
位输入端、y定位输入端、使能端。
32.如图4所示，进一步的，所述的译码定位部分包括有两片74hc138译码器，两片74hc138译码器其中一片用于控制行，两片74hc138译码器其中另一片用于控制列，每个74hc138译码器包括有8个输出，每个74hc138译码器的输出均连接有一个74ls14反相器，两片74hc138译码器共连接有十六个74ls14反相器。
33.进一步的，两片74hc138译码器连接74ls14反相器后形成8条行寻址线既x线和8条列寻址线既y线,同时，隔离继电器数据输出数据端所有d触发器的输入端相连接构成d触发器的数据写入端。8条行线与8条列线相互交叉形成64个地址不同的节点，每个节点由行地址与列地址组成，每个节点上存在一个写入块，每个写入块的地址唯一。
34.如图5所示，进一步的，每个写入块由74ls08与门与74ls74 d触发器构成。74ls08用于译码定位部分定位到行地址与列地址后进行地址比对用，当行地址线和列地址线同时为高电平时则被视为选中该写入块，其他情况不视为选中改写入块。由于8条行地址线和8条列地址线在任意时刻最多只能有一条行地址线或列地址线处于高电平，故在任意时刻只能选中一个写入块或一个也不选中。选中后74ls08会产生一个上升边沿，74ls74中的d触发器会存储在这个上升沿时d触发器输入端当时的状态，并输出存储的结果，若为输入为低电平则存储低电平，高电平同理。
35.如图6所示，进一步的，单个执行继电器由三极管放大、输出指示、防反冲二极管、继电器构成。三极管放大部分由8050三极管和基极电阻r4共同构成，用于放大d触发器输出端的输出电流，r4用于限制基极电流选取1kω电阻。防反冲二极管采用1n4007,在继电器关断时与继电器构成反向放电通路，防止其他元件因继电器关断时产生的反冲电压而损坏。输出指示用于实时显示输出结果，由绿色发光二极管和分压电阻r5组成，r5用于进行将直流5v电压分压，提供绿色发光二极管合适的电压和电流，r5计算公式为（5
‑
0.3）/0.01=470ω。继电器用于执行最终结果、隔离内外部电源、控制外部信号的作用。电路电压为5v，故选择控制电压为5v被控电压最大值为380v 5a的继电器，继电器的输出与端子相连。由于执行继电器是用于执行d触发器中的输出，故执行继电器与d触发器一一对应。
36.进一步的，由于设计晶体管输出型plc和继电器输出型plc可以方便的提供直流信号，故plc只能是晶体管输出型plc或继电器输出型plc。
37.完成的的整体电路图如图7
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图21所示，在图7
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图21中电路图中使用的是排阻和多段led管，用于替换电阻和led，替换后原理不发生改变，用于节约pcb板面积，本电路可以实现，8输入16点继电器输出。
38.本电路的输入端与可编程逻辑控制器的任意输出端连接，连接参考可编程逻辑控制器说明书，需注意本电路只能在晶体管输出型和继电器输出型的可编程逻辑控制器下使用。一般的双向晶闸管输出型的可编程逻辑控制器无法控制本电路所需要的直流信号，故无法使用。一般的继电器输出型可编程逻辑控制器继电器动作频率为1hz到2hz之间，虽然可以使用，但反应速度很慢。一般的晶体管输出型可编程逻辑控制器动作频率可以达到1hz到100hz之间，故在这种情况下使用最佳。
39.编写可编程逻辑控制器程序使可编程逻辑控制器输出如下表所示的控制信号,接通5v电源后即可控制对应的输出。但需注意，控制本电路时需要注意控制信号的顺序。顺序如下：en早与in，in早与地址端x3到x1、y3到y1。