PLC優(yōu)化I/O點的常規(guī)方法探討

PLC優(yōu)化I/O點的常規(guī)方法探討

當(dāng)前，可編程控制器（PLC）作為一種成熟穩(wěn)定的控制器，以卓越的穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾性和編程簡單、容易掌握等特點在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在控制系統(tǒng)中，PLC作為主控設(shè)備，與控制對象中的各種輸入信號(如：按鈕、接近開關(guān)、編碼器等檢測信號)和輸出設(shè)備（如繼電器線圈、電磁換向閥等執(zhí)行元件）相關(guān)聯(lián)，隨著控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度和控制設(shè)備增多，PLC需要的輸入輸出點數(shù)也大量增加，這就有必要通過采用各種方法對I/O點進(jìn)行優(yōu)化，來減少系統(tǒng)占用I/O點數(shù)使用數(shù)量，提高I/O的利用率，降低硬件使用成本，下面以西門子PLC為例從軟件和硬件兩個方面進(jìn)行探討。

二、軟件方法

1. 單按鈕控制啟動／停止

通常情況下，PLC控制的外部設(shè)備至少要有一個啟動和一個停止按鈕作為輸入信號來控制程序的運行和停止，因此至少需要兩個輸入點，在點數(shù)緊張的情況下可采用單按鈕控制進(jìn)行優(yōu)化，將節(jié)省下的點留作擴展功能。

圖1為PLC的外部接線，SBl接輸入I0.0，Q0.0接繼電器輸出，通常情況下，繼電器應(yīng)反向并聯(lián)一個二極管。

圖1

圖2中，輸入信號I0.0第一次短暫閉合，在正向脈沖指令下，輔助繼電器M0.0輸出一個周期的脈沖，則使網(wǎng)絡(luò)3接通，輸出Q0.0并實現(xiàn)自鎖，輸入信號I0.1第二次閉合，則網(wǎng)絡(luò)2接通，使輔助繼電器M0.1接通，常閉點M0.1打開，使網(wǎng)絡(luò)3斷開，輸出Q0．0停止輸出。

圖2

除了上述的方法外還可以采用計數(shù)器，R/S指令，寄存器等方法實現(xiàn)。圖3為采用R/S指令方式的方法。

圖3

2. 典型問題和解決方法

在實際運用的過程中，如果對PLC的運行原理不了解或理解的不夠透徹，那么在程序的編寫上很容易出現(xiàn)問題，左圖也為單按鈕實現(xiàn)啟動/停止的梯形圖，但在實際的調(diào)試中確是不可行的，達(dá)不到為我們預(yù)期的效果，通過與圖2的對比我們發(fā)現(xiàn)：在網(wǎng)絡(luò)1上少一個正向脈沖指令，這個指令是關(guān)鍵。這樣我們就清楚問題的所在：由于I0.0.接通的時間比一個掃描周期的時間長，有時為N個或N+1個，要達(dá)到我們的目的必須每次都是奇數(shù)才可以，所以導(dǎo)致調(diào)試時的不成功，因此加一個正向脈沖指令可解決這個問題。同樣如果將圖2中網(wǎng)絡(luò)2和網(wǎng)絡(luò)3顛倒，其結(jié)果是Q0.0沒有輸出，原因是：在一個掃描周期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)2和網(wǎng)絡(luò)3先后接通，然后將運算結(jié)果存人映像寄存器當(dāng)中，所以就不會有任何的輸出。

圖4

在R/S方法中，容易出現(xiàn)的問題是鎖存器的R/S端不能采用圖5這種結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)會提示錯誤，所以只能是圖2中的結(jié)構(gòu)，才能正確執(zhí)行。

圖5

上述是用單觸點實現(xiàn)啟動/停止方法中比較常見的典型問題，尤其是初學(xué)者容易出現(xiàn)，這些問題雖然不大，但往往都是關(guān)鍵，如果在設(shè)計和調(diào)試中考慮到這些因素的存在，那會減少錯誤和縮短調(diào)試的周期。

三、硬件方法

1. 優(yōu)化輸入點數(shù)

在某些應(yīng)用場合下有“自動控制/手動控制”的要求，并且在運行過程中，自動和手動不會同時進(jìn)行，這樣就可以將自動和手動按照不同的控制狀態(tài)分組接入PLC輸入端，可減少輸入點，提高輸入點的利用率，圖6中的示例節(jié)省了50％的I點，相當(dāng)于輸入點數(shù)擴充了一倍。

圖6

其中SA為手動/自動切換開關(guān)，SBl，SB2，SB3為一組輸入，SBl0，SB20，SB30為一組輸入。

在某些聯(lián)鎖情況下，如果PLC內(nèi)部不采集該觸點信號的狀態(tài)，可采用物理聯(lián)鎖的方式進(jìn)行，即硬件連接上進(jìn)行聯(lián)鎖(不必每一個開關(guān)量都接到PLC的輸入端)，也可在一定程度上減少輸入點數(shù)。

2. 優(yōu)化輸出點數(shù)

除了優(yōu)化輸入點數(shù)外還可優(yōu)化輸出點數(shù)，對系統(tǒng)整個運行過程中，輸出狀態(tài)完全一樣的執(zhí)行元件可以采用并聯(lián)的方式，但要注意負(fù)載的功率情況，通常情況下采用繼電器加續(xù)流二極管。此外還可以采用三八線譯碼器等方法，但需采用外部元器件，操作略微復(fù)雜一些。

四、結(jié)論

上述的幾種方法雖然比較簡單，但切實可行并且容易掌握，在不同的PLC中實現(xiàn)的途徑略微不同，但基本思路都是一致的，通過對系統(tǒng)的優(yōu)化可以進(jìn)一步提高I/O的利用率，節(jié)省輸入和輸出點的數(shù)量，減少PLC的體積，降低硬件成本，具有很高的實用價值。