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1.输入端口连接元器件

输入端口连接元器件分无源开关元器件、有源开关元器件和脉冲信号元器件。

1)无源开关元器件

无源开关信号指有触点的接触型开关信号，通过外力使触点动作而产生开关信号，常用 的有按钮、旋钮、限位开关、各种组合开关、继电器(接触器)和各种物理量控制继电器等。它们的共同特点是，开关的接通和断开均是在外力作用下进行的，开关本身不需要电 源，在使用时可以直接将开关接入输入信号回路中。开关的接入有常开接入和常闭接入两种形式，当开关动作时,其常开触点闭合,而常闭触点断开。一般无源开关的触点可直接接入 PLC的输入端口。

•按钮、旋钮

按钮一般叫按钮开关，其结构分为两部分，一部分是机械执行机构，另一部分是作为电 气部分的触点装置。触点分为常开(NO)和常闭(NC)两种状态，当用外力按动时，其常 开触点动合，而常闭触头动断，向外发出一个控制信号。触点根据其组成不同分为单个常 开、単个常闭、一组常开常闭、多组常开常闭等，以适应不同的控制要求。

按钮开关根据其机械结构不同分为复位型和自锁型。复位型又称瞬时动作型，按下按钮，触点状态改变，而当外力取消后，在弹簧的作用下，按钮又回到初始位置，触点状态也 恢复到初始状态，即所谓“一按就通，一松就断”。自锁型又称位置保持型，按下按钮后， 部锁定机构能将按钮的位置保持不变，直到再次按下按钮后，按钮才自动回到初始位置。

按钮的触点动作方式有直动式和微动式两种。直动式其触点动作速度与按钮按动速度有

关。微动式又称快速式，其触点动作速度与动触点的变形簧片有关，按钮受力后，簧片可迅速变形，快速将动触点弹向上方，实现触点瞬间动作。

一般按钮外形分成平型和蘑菇头型，如图 1.3-2 所示。平型按钮多用于启动、停止、复位、点动等场合，蘑菇头型多用于急停。实际使用时，按钮的颜色也是选择参数。在一些标准中，规定了不同的功能用不同颜色的按钮，不能随意选择。

图1.3-2 按钮图示

旋钮开关也叫选择开关，其内部结构和按钮类似，分机械结构和触点装置两部分。其触点也有单个常开、单个常闭、单组常开常闭和多组常开常闭，触点动作方式也有直动式和微动式，外形如图1.3-3所示。

图1.3-3 旋钮图示

旋钮开关通常都为位置保持型。在使用上，不同位置之间有互锁功能。因此，常用在如“手动——自动”、“正转——停止一反转”等场合。

旋钮开关根据其旋转轴位置的不同分为二位式和三位式两种。**过三个挡位的称作组合开关、转换开关或波段开关，此时，它们各个触点之间的动作与位置的关系比较复杂。通常用列表图示它们之间的动作关系。

● 微动开关和限位开关

微动开关是一种用很微小的力在微小距离内进行动作的开关，小的比黄豆粒还小，大的也不过几十毫米，广泛应用在科学技术及日常生活各个领域。在工业控制领域，微动开关体积比较大，控制电流也大，但它的动作行程仍然很小。其外形及工作原理见图1.3-4。

当外力作用在操作钮上，压动拉钩，将力传递至动簧片上，作动簧片的位移达到一定距离时，产生瞬时动作，使其末端的动触头快速动作，完成动断和动合的开关动作。外力消失后，动簧片在弹簧作用下产生反向动作力，反向动作力使动簧片位移达到一定距离时，瞬时产生反向复位动作。微动开关的触点间距很小，动作行程很短，动作非常迅速，其动触点的速度与外力施加速度无关，是一种高灵敏度的开关元器件。

微动开关可以直接应用在各种设备上，如计算机设备和家用电器等，在工业控制中更多的是与各种相应的机械结构做成各种限位开关和物理量控制继电器。

图1.3-4 微动开关图示

限位开关又称行程开关，其应用范围较广。它是一种利用机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路和发出控制指令信号等，从而达到一定的控制目的的常用开关元器件。它的作用原理与按钮类似，不同之处在于一个是手动，另一个则由运动部件的撞块碰撞。它可以被安装在静止物体或运动的物体上，当两个物体发生相对运动时，行程开关可感知两者之间位移并以机构驱动开关触点闭合或断开，以此控制电路和机构的动作。通常，这类开关被用来进行位置状态的检测和限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动和发出控制指令等。

行程开关结构一般由操作头、机械机构、微动开关和罩壳组成。操作头和机械机构根据实际控制需要做成各种形式，如图1.3-5所示。其触点大多内置一个微动开关代替。行程开关也有复位型和位置保持型之分。触点也有单个常开、单个常闭、一组常开常闭之分。

按钮、旋钮和限位开关，这是PLC输入端口较常用的两大类元器件。

图1.3-5 限位开关图示

● 继电器触点

按钮和限位开关均是通过人为或外部机械动力使触点动作。利用物质的物理性质使触点工作的元器件称为继电器。其大致可分为电磁继电器和物理量控制继电器两大类。

电磁继电器按触头功率的大小分为中间控制继电器和接触器，如图 1.3-6 所示。它们的工作原理基本上都是一样的，见图1.3-6工作原理示意。

图 1.3-6 中，1、2 为电磁铁线圈。线圈在未通电时，其常开触点为5、4，常闭触点为5、3。当1、2两端加以电压，线圈通电后产生一定强度的磁场，磁场所产生的电磁力大于弹簧拉力时，吸引衔铁向下动作，衔铁带动动触点5动作，使5、4动合，而5、3动断。当线圈的电压下降或去除时，电磁力消失，衔铁在弹簧的拉力下复位，触点恢复原来状态。继电器一般有2～4组常开/常闭触点。

图1.3-6 继电器、接触器及工作原理图示

在工业控制中，物理量控制继电器是指利用物质的各种物理、化学特性控制触点产生动作的特殊的元器件，如电压继电器、电流继电器、热继电器、时间继电器、压力继电器、温度继电器、速度继电器、液位继电器等。图1.3-7为部分物理量控制继电器图示。

图1.3-7 物理量控制继电器图示

现以图 1.3-8 所示压力(气压)继电器为例说明物理量控制继电器的工作原理。图中，压缩空气进入压力继电器后，会克服弹簧的压力而推动柱塞向上滑动，压力增加后，右边的钢球被柱塞挤动而向右移动，压力越大，柱塞向上滑动位移越大，钢球向右移动距离也越大，到达一定压力后，钢球会压下微动开关，微动开关快速动作而使触头状态发生改变。压力调节螺钉可以调整弹簧的压力，实际上是调整使微动开关动作的空气压力值。

物理量控制继电器常用来作为控制系统的安全、保护、报警和指令信号。

2)有源开关量元器件

上面所介绍的各种按钮、旋钮和各种限位开关、继电器触点等都具有三大特点：一是它们都有触点开关，信号是通过触点的动作完成的;二是它们的触点动作都是通过与外力直接接触而完成的;三是开关本身不需要附加电源，一般称为有触点无源开关。有触点开关的缺点是由于存在可动作的触头部件，动作时会产生电弧或火花，不适合在复杂环境下工作;触点会磨损，使用寿命短;触头动作需要时间，开关的使用频率受到限制;由于开关需要直接接触才能工作，因此开关体积大，耗材多，应用环境受到限制。

SIMATIC S7-200 (Mao, Dong)

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