У ПЛК до модулів вводу/виводу за допомогою електричних кабелів підключаються датчики і виконавчі механізми. Залежно від того, чи служить модуль для введення сигналів з датчиків в систему управління або виводить керуючі сигнали на виконавчі пристрої, модулі здійснюють, відповідно, аналого-цифрове або цифро-аналогове перетворення.

Модулі вводу/виводу базового призначення бувають 4 типів: модулі аналогового і дискретного введення / виводу.

Модулі аналогового вводу (AI, analogue input). Вони приймають від датчиків, підключених до його входів, електричні сигнали уніфікованого діапазону, наприклад:

ДТПХхх4 термопары

• 0-20 або 4-20 мА (струмовий сигнал);
• 0-10 В або 0-5 В (потенційний сигнал);
• мілівольтовий сигнал від термопар (TC) або сигнал від термоопорів (RTD) (у разі неуніфікованих сигналу для введення даних необхідний спеціальний модуль - нормалізатор).

Внутрішній устрій (АЦП) перетворює їх у цифровий код.

Нехай в технологічному процесі використовується датчик тиску з діапазоном вимірювань 0-6 бар і струмовим виходом 4-20 мА. Датчик вимірює тиск P, яке в даний момент дорівнює 3 бар. Так як датчик лінійно перетворить значення вимірюваного тиску в струмовий сигнал, то на виході датчика буде:

I вих = 4 + 3/6 * (20-4) = 12 мA;

Вхід модуля AI, налаштований на ті ж діапазони (4-20 мА і 0-6 бар),

приймає сигнал 12 мA і робить зворотне перетворення:

P = 6 * (12-4) / 16 = 3 бар.

Програма, що знаходиться в процесорі ПЛК, здійснює масштабування цієї фізичної величини, або присвоює їй цифровий код.

Відповідність діапазону електричного сигналу між входом модуля і виходом підключеного до нього датчика обов'язково для коректної роботи системи.

Модулі дискретного вводу (DI, discrete input). Приймають від датчиків дискретний електричний сигнал, який може мати тільки два значення: або 0 або 24 В (в окремих випадках 12, 48 В постійного струму, 120 В змінного струму). Вхід модуля DI також може реагувати на замикання / розмикання контакту в підключеному до нього електричного ланцюгу. До DI звичайно підключають датчики контактного типу, кнопки ручного управління, статусні сигнали від систем сигналізації, приводів, що позиціонують пристроїв і тощо.

Нехай в технологічному процесі використовується насос. Коли він не працює, його статусний (вихідний) контакт розімкнений. Відповідний дискретний вхід модуля DI знаходиться в стані "0". Як тільки насос запустили, його статусний контакт замикається, і напруга 24 В йде на клеми входу DI. Модуль, виявивши напругу на дискретному вході, переводить його в стан "1".

Модулі дискретного виводу (DO, discrete output). Залежно від внутрішнього логічного стану виходу ("1" або "0") збуджують на клемах дискретного виходу або знімають з них напругу 24 В. Є варіант, коли модуль залежно від логічного стану виходу просто замикає або розмикає внутрішній контакт (модуль релейного типу ).

Модулі DO можуть управляти приводами, відсічними клапанами, запалювати світлосигнальні лампочки, включати звукову сигналізацію тощо. В якості вихідних пристроїв в цьому модулі застосовується проміжні реле, наприклад, 3SJ5 або РЕК.

Модулі аналогового виводу (АТ, analogue output). Діють як AI, тільки в зворотному напрямку. Для цього в модулі використовуються цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП). Нехай в технологічному процесі використовується регулюючий клапан з керуючим входом 4-20 мА. Нехай прийнято рішення використовувати його наполовину (тобто на 50%). Вихід АO, до якого підключений вхід клапана, генерує струм I вих:

I вих = 4 + (20-4) * 0.5 = 12 мA;

Регульований клапан, виявивши на своєму вході струм 12 мА, переходить на 50% відкриття.

Відповідність діапазону електричного сигналу між виходом модуля і входом, підключеного до нього виконавчого механізму, обов'язково. Модуль вводу / виводу також характеризуються канальним числом входів / виходів, а отже, і кількістю сигнальних ланцюгів, які до нього можна підключити. Наприклад, модуль AI 4 - це чоти канальний модуль аналогового введення. До нього можна підключити 4 датчика. DI 16 – шістнадцяти канальний модуль дискретного вводу. До нього можна підключити 16 статусних сигналів з якого-небудь агрегату. У сучасних системах розташування модулів вводу / виводу на DIN- рейці строго не регламентовано, і їх можна встановлювати в довільному порядку. Однак один або кілька слотів, як правило, резервуються під установку модулю інтерфейсу. Одною з жорстких вимог, що пред'являються до сучасних підсистем вводу / виводу, - це можливість "гарячої" заміни модулів без відключення живлення (функція hot swap).

Сучасний ринок засобів автоматизації пропонує широкий спектр апаратних і програмних пристроїв для побудови надійних і зручних в експлуатації систем. Не існує галузі промисловості, в якій не було б потреби застосування контролерів. Одними з їх головних переваг є зниження, аж до повного виключення, впливу, так званого людського фактора на керований процес, скорочення персоналу, мінімізація витрат сировини, поліпшення якості вихідного продукту, і в кінцевому підсумку суттєве підвищення ефективності виробництва. Однією з найважливіших особливостей мікроконтролеру є наявність різного типу стандартних інтерфейсів (RS 485, CAN та ін.), які використовуються для зв'язку з цифровими пристроями. Інтерфейс служить для двох цілей: перша це організація зв'язку пристрою з іншими пристроями (з комп'ютером або інтелектуальним датчиком), а друга - зв'язок мікроконтролеру з іншими мікросхемами на платі. У тих випадках, коли автономний пристрій працює поза будь-якої системи, і не потрібно передачі або прийом даних від іншого