【摘要】本文根据北京地铁电力系统中PLC数字量接口的典型电路，分析了其工作原理及主要特点。
【关键字】PLC、数字量输入、数据传送与隔离铜包铝漆包线
PLC是可编程序控制器的简称，其核心就是一个工业用单片计算机。在地铁供电系统中，它广泛应用于各种开关柜，变压器，整流柜上做为电气设备的测量、控制、保护的核心，代替以往的继电器保护元件，极大地减少了占地空间与二次接线，降低了故障率，增加了保护与控制的可靠性，并可以与变电站自动化系统相联接，实现设备的远程集中控制，为变电站无人值守创造了条件。
PLC内部组成的基本结构如下图：
在图中，PLC的系统程序、软件、定值等数据存在于程序存储器中，可保证PLC的正常运行。里面的程序可以通过PC机接口连接微机进行上传和下载。需要传送到远程上位机的数据则通过通讯接口接到变电站的自动化网络。而与电气设备二次线连接采集数据的部分，则是通过DI、AI、DO三种接口电路来完成。下面，我就结合自己的工作经验谈谈PLC的DI接口电路是如何将电气设备的参数转换成计算机的数据。
DI是Digital Input(数字量输入)的缩写，也可写为BI（Binary Input二进制输入）。在计算机中，一个数据位只有两个状态“0”和“1”，被称为二进制数据。而在电气设备上也存在很多两个状态情况，比如开关的合与分，继电器的启动与返回，熔断器的通与断。所以这些信号就称为数字量，这些数据要想传入PLC只需通过相关的辅助接点就可以完成。 下图虚框内是一个典型的DI接口电路，取自13号线10kV保护装置HSPM002的接口模块。自制锅盖天线
工作原理：从图中可以看到，当断路器辅助接点DL闭合时，+KM通过DL接点接入PLC的DI端子排，经过3个限流电阻（共44.7K），接至光电耦合管U14的1端，通过发光二极管再从2端返回到DI端子排的COM端，回到-KM形成一个回路。光电耦合管内的发光二极管有电流后，在输出端发射极3与集电极4之间的电阻会变得很小，可视为短路，使得反相器E1的 汽车报警系统输入端接地，得到一个‘0’信号，那么反相器的输出端就得到一个‘1’信号。接入CPU的数据线，在存储器中就会有一个DL开关的合位置信号。
电路分析：在这个电路中，光电耦合管是连接CPU与二次线的关键元件，它起到了数据状态的传送和隔离作用。数据传送与隔离则是所有接口电路必备的两大主要功能。光电耦合管的输入回路电流约为5mA。图中的J是一个封线，可根据需要将两个限流电阻（40K）短接，这时回路的电阻只有4.7K，可用于24V的回路中采集信号（如电度表的脉冲信号），使该电路可接在220V或24V两个电压等级。输入回路中与光电耦合管1、3端并联的电阻、电容、二极管则起到了阻容保护和反相保护的作用，防止出现高压尖峰脉冲和电源接反时对光电耦合管产生破坏。
金玻璃COM端：电源公共端缩写为COM端，在多个DI输入回路中，如果外接的电源相同，可在PLC内部将多个DI回路的负端接在一起（如下图），只引出一个接线端子称为公共端，这样可以减少PLC的外部接线。
DI显示：DI输入量是否正确，需要在PLC上有所显示，这样对故障查和PLC逻辑分析有很大帮助。在带有液晶显示屏的PLC上，一般是在系统的菜单中有DI显示项。如下图，5号线10kV和750V的保护装置的BI显示，可通过液晶屏查看一组DI数据的状态。
如果PLC上没有液晶屏，像整流柜、400V开关柜、S7-200、S7-300等装置。DI回路的接通状态会通过在电路中加入发光二极管显示，直接看PLC两侧发光二极管的状态，就能判断对应的回路是否接通。如图：
有源接点与无源接点：DI回路中分为有源与无源两种，有源接点指的是外接的辅助接点是带电的，由直流屏提供的二次电源。在之前的例子中，10kV保护装置的DI点就是有源的。而在某些PLC装置中，例如5号线750V的保护装置，DPU96、S7-200、S7-300的DI点，接入的辅助接点就是无源接点。它的电源是由PLC装置自身提供的24V电源。接线方式如下图：制作糖果盒
在无源的接线回路中，由于电源不是从直流屏的二次电源取的，所以查故障时，不能采用正、负对地测量电位的方法，应该以PLC电源模块的负极为0电位，查测量点的正电压。
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