西门子PLC模块6ES7314-6EH04-0AB0

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什么是电压？

电荷移动需要力，推动电荷在电源外部移动（也就是导线和负载）的这种力称为电场力。电场力将单位正电荷沿电路中的一点推向另一点所做的功成为电压。就好比水流一样，水压可以控制水流的流动。而如果电路中没有电压就不会产生电流了。

做功越多电压就越大（比如强大的水压可以提高水流将其射出很远），所以电路中电压表现了电场力推动电荷做功的能力。为了方便理解我们可以将电压类比为水压，电流类比做水流，关于电压如何产生的这个问题会在下面“电位的基本概念"中介绍到。

电压计算公式

和电流有直流和交流的区别一样，电压也有直流电压和交流电压之分，这个在计算公式中表示的符号是不同的，直流电压用大写字母“U"表示，而交流电压用小写字母“u"表示，电压计算公式是：

上面公式中的U代表电压、W代表电功率（单位焦耳）、q代表电量（单位库伦），功率除以电量就是电压了。AB是出点A到点B之间的电压和这两点之间的电功率，有时候一般电路中没有带这两个参数的简写形式：，但电工养成严格的共识书写习惯总是利大于弊的。

电压单位换算

用上面的公式计算出了电压那用什么单位来表示这个数值呢（就像电流电位用安培“A"一样）？当然有，电压的国际单位为伏特（通常简称伏），用大写字母V表示。它的常用单位和电流单位安培一样也有1KV（千伏）、V（伏）、mV（毫伏）、μV（微伏）这几种，它们之间的划算如下：

1KV=1000V、1V=1000mV、1mV=1000μV

往下一个低级单位换算就除1000即可，重要的是理顺kV、V、mV、μV之间的大小顺序。电压的大小除了通过计算得到外也可以用电工工具：万用表直接测量，这个以后会介绍。

电位差的基本概念

我们都知道水可以流通是因为有水压，那为什么有水压呢？因为水位的高低不同，而电位也可以类比成这样。一般情况下物体所带正电荷越多，其电位越高。如果把两个有电位差的不同带电体用导线连接起来，电位高的带电体中的正电荷便向低电位的那个带电体流去，于是导体总就产生了电流（物质中带电粒子定向有规则的移动就形成电流）。

就如同水会从高处向低处流一样，与此类似在电源外部（导线、负载）电流可以说是从高位流向低位。从这一点出发，电路中每一点都有一定的点位。电路中某点的点位高低是一个相对值，他与所选取的参考点有关。在电路中任意两点之间的电位差称为这两点之间的电压。

公式中A和B分别表示电位参考点。电位的单位就是电压的单位，用伏特（V）表示。

电压的方向规定与电场力方向一致，从高电位指向低电位。和电流一样，在电路图上所标的电压和电位的方向都是参考方向。用“→"或“+"、“-"表示。应当指出的是：电压和电位的区别在于，电压是一个绝对值，不随参考点的改变而改变；而电位是一个相对值，随着参考点的改变而改变（因为参考点的改变必然影响电位差的结果）

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例1 利用宁定理（也称戴维南定理）求下图所示电路中的电压U₀

图1

分析：断开待求电压所在的支路（即3Ω电阻所在支路），将剩余一端口网络化为戴等效电路，需要求开路电压U_oc和等效电阻R_eq。

（1）求开路电压U_oc，电路如下图所示

由电路联接关系得到，U_oc=6I+3I，求解得到，I=9/9=1A，所以U_oc=9V

（2）求等效电阻R_eq。上图电路中含受控源，需要用第二（外加电源法（加电压求电流或加电流求电压））或第三种（开路电压，短路电流法）方法求解，此时独立源应置零。

法一：加压求流，电路如下图所示，

根据电路联接关系，得到U=6I+3I=9I（KVL），I=I₀´6/(6+3)=(2/3)I₀（并联分流），所以U=9´(2/3)I₀=6I₀，R_eq=U/I₀=6Ω

法二：开路电压、短路电流。开路电压前面已求出，U_oc=9V，下面需要求短路电流I_sc。在求解短路电流的过程中，独立源要保留。电路如下图所示。

根据电路联接关系，得到6I₁+3I=9（KVL），6I+3I=0（KVL），故I=0，得到I_sc=I₁=9/6=1.5A（KCL），所以R_eq=U_oc/I_sc=6Ω

最后，等效电路如下图所示

根据电路联接，得到

注意：

计算含受控源电路的等效电阻是用外加电源法还是开路、短路法，要具体问题具体分析，以计算简便为好

PLC的输入输出信号可以是开关量、数字量或模拟量，其中应用的是开关量。PLC开关量输入设备有两种形式：一种是无源开关，如各种按钮、继电器触点、控制开关等；一种是有源开关，如各种接近开关、传感器、编码器、光电开关等。PLC开关量输出通常用三种形式：继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出；由于PLC每个输出点的负载能力较小，因此一般能直接驱动很小功率的执行机构，或驱动控制执行机构的接触器线圈或指示灯。PLC常用开关量输入输出元器件的符号如表1所示。