PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的“擴(kuò)展”方法
1 引言
近幾年來(lái),可編程序控制器(PLC)以其可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好、編程簡(jiǎn)單、容易掌握等特性,在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。在PLC控制系統(tǒng)中,PLC作為主要控制設(shè)備,必然與控制對(duì)象中各種輸入信號(hào)(如按鈕、限位開(kāi)關(guān)、拔動(dòng)開(kāi)關(guān)、繼電器的觸點(diǎn)及其它檢測(cè)信號(hào)等)和輸出設(shè)備(如繼電器線(xiàn)圈、接觸器線(xiàn)圈、電磁閥等執(zhí)行元件)相關(guān)聯(lián)。在實(shí)際工作中,由于受PLC應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)模的限制,PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)往往不夠用。為此若采用擴(kuò)展輸入/輸出單元或更換點(diǎn)數(shù)更多的PLC來(lái)解決有時(shí)又不合算,為了降低系統(tǒng)硬件的成本,常常采用各種技巧減少系統(tǒng)占用的輸入/輸出點(diǎn)數(shù),相當(dāng)于擴(kuò)展了PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。本文從硬件、軟件兩個(gè)方面介紹在不增加硬件情況下“擴(kuò)展”P(pán)LC I/O點(diǎn)數(shù)的幾種方法。
2 “擴(kuò)展”I/O點(diǎn)數(shù)的方法
2.1 分組輸入
有些PLC控制既有“手動(dòng)控制”又有“自動(dòng)控制”,而自動(dòng)控制程序和手動(dòng)控制程序不會(huì)同時(shí)執(zhí)行,這時(shí)可將自動(dòng)與手動(dòng)信號(hào)按不同控制狀態(tài)要求分組接入PLC輸入端子,如圖1所示(本文以三菱FX2小型PLC編號(hào)分配為例進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì))。圖1中SA用來(lái)選擇自動(dòng)/手動(dòng)程序,供自動(dòng)/手動(dòng)切換之用,SB2和SB1按鈕都使用X0輸入端,但它們不會(huì)同時(shí)起作用,圖1中的二極管用來(lái)切斷寄生信號(hào),避免錯(cuò)誤信號(hào)的產(chǎn)生。這樣,通過(guò)PLC的硬件公共點(diǎn)(COM)接線(xiàn)的轉(zhuǎn)換和軟件分時(shí)執(zhí)行各自不同的用戶(hù)程序段的方法,使得PLC的一個(gè)輸入點(diǎn)可分別反應(yīng)兩個(gè)輸入信號(hào)的狀態(tài),起到兩個(gè)輸入點(diǎn)的作用,來(lái)完成PLC在兩種工作狀態(tài)下的輸入功能,提高了PLC輸入點(diǎn)的利用效率,相當(dāng)于擴(kuò)展了PLC的輸入點(diǎn)的實(shí)際數(shù)量。其它X1-X7端相似。
圖1 分組接入PLC輸入端子
2.2 采用硬件接線(xiàn)完成簡(jiǎn)單的“與”、“或”邏輯,減少電路I/O點(diǎn)數(shù)
(1) 減少電路輸入點(diǎn)數(shù)
圖2是一個(gè)由繼電器、接觸器組成的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停止兩地控制電路,可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)在兩個(gè)地方起動(dòng)、停止的控制。如將此電路改為PLC控制,PLC輸入電路有多種接法,對(duì)應(yīng)的梯形圖也有多種。從圖3和圖4這兩種接線(xiàn)圖及相應(yīng)的梯形圖可以看出:圖3的接線(xiàn)占用輸入最多(共5個(gè)),梯形圖也顯得復(fù)雜,但判斷輸入設(shè)備故障時(shí)形象較直觀(guān)。當(dāng)PLC輸入點(diǎn)比較緊張時(shí),可采用圖4所示的輸入接線(xiàn)圖,它占用PLC輸入點(diǎn)較少(共3個(gè)),相應(yīng)的梯形圖也比較簡(jiǎn)單。
圖2 電機(jī)起/停兩地控制電路
圖3 圖2的PLC控制圖(I/O點(diǎn)用的較多)
圖4 圖2的PLC改進(jìn)輸入法(I/O點(diǎn)用的較少)
(2) 減少所需PLC的輸出點(diǎn)數(shù)
對(duì)于通斷狀態(tài)完全相同的負(fù)載,在PLC的輸出端點(diǎn)功率允許的情況下可并聯(lián)于同一輸出端點(diǎn),即一個(gè)輸出端點(diǎn)帶多個(gè)負(fù)載。例如輸出信號(hào)燈與負(fù)載并聯(lián),如圖5所示,這樣可減少一半輸出點(diǎn)數(shù)。但要注意不能超出每個(gè)端點(diǎn)的允許負(fù)載能力。
圖5 信號(hào)燈與負(fù)載并聯(lián)時(shí)的情況
此外,還可采用三線(xiàn)-八線(xiàn)編碼、譯碼方法,只增加少量的外部元件,即可實(shí)現(xiàn)將8個(gè)顯示輸出口減少為3個(gè)輸出口。
2.3 通過(guò)軟件編程減少電路I/O點(diǎn)數(shù)
(1) 用一個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和停止
一般情況下,PLC控制的外部設(shè)備至少要有1個(gè)起動(dòng)按鈕和1個(gè)總停止按鈕作為輸入信號(hào),來(lái)控制程序的運(yùn)行和停止,因此至少需要2個(gè)輸入點(diǎn)。當(dāng)輸入的總點(diǎn)數(shù)緊張時(shí),也可用1個(gè)自復(fù)位按鈕SB3實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和停止兩種控制,其輸入接線(xiàn)如圖6所示,相應(yīng)的梯形圖可采用圖7或圖8所示的兩種設(shè)計(jì)方法。圖7中的M0為內(nèi)部繼電器,作中間環(huán)節(jié)使用。圖8中采用了置位、復(fù)位指令及定時(shí)器T0來(lái)完成單按鈕實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和停止的功能。采用圖8所示的梯形圖時(shí),應(yīng)注意T0的設(shè)定值應(yīng)大于按鈕X0按住的時(shí)間t。
圖6 用1個(gè)自復(fù)位按鈕實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和停止控制
單按鈕起動(dòng)、停止電路除了可以采用圖7、圖8所示的梯形圖來(lái)實(shí)現(xiàn)外,還可采用移位寄存器或計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖7 對(duì)應(yīng)于圖6的梯形圖
圖8 圖6的另一種梯形圖
(2) 用4個(gè)輸入點(diǎn)表示10個(gè)輸入信號(hào)狀態(tài)
對(duì)于直流輸入模塊,采用雙常開(kāi)按鈕的編程技巧,輸入點(diǎn)可在一定程度上得到擴(kuò)展。例如,利用圖9所示的梯形圖可把4個(gè)輸入點(diǎn)擴(kuò)展為10種輸入信號(hào)狀態(tài)。圖9中直流輸入模塊的X1、X2、X3、X4均接入常開(kāi)按鈕,利用這4個(gè)按鈕的不同狀態(tài)組合可表示10種輸入信號(hào)。如假設(shè)圖9中的第一個(gè)邏輯行表示正向起動(dòng),第二個(gè)邏輯行表示反向起動(dòng),第三個(gè)邏輯行表示總停止等等。
圖9 4個(gè)輸入點(diǎn)擴(kuò)展為10種輸入信號(hào)狀態(tài)的梯形圖
對(duì)應(yīng)圖9的輸入接線(xiàn)如圖10所示,圖10中的二極管用來(lái)切斷寄生信號(hào)。在調(diào)整時(shí),若操作人員同時(shí)按下SB7和SB8(或SB6和SB9),則會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。為了避免這種情況的發(fā)生,專(zhuān)門(mén)設(shè)置了一個(gè)判別程序,利用T12的常閉觸點(diǎn)禁止第5到第10邏輯行執(zhí)行,保證錯(cuò)誤信號(hào)無(wú)法執(zhí)行。編程過(guò)程中可用T0到T11替代SB1到SB10信號(hào)。
同前所述,也可采用8個(gè)輸出點(diǎn)組成BCD碼,表示100個(gè)輸出信號(hào)的狀態(tài),可節(jié)省90多個(gè)輸出點(diǎn),具體梯形圖從略。
圖10 對(duì)應(yīng)圖9的輸入接線(xiàn)圖
3 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)使用以上介紹的方法,可以大大提高PLC輸入/輸出點(diǎn)的利用效率,相當(dāng)于擴(kuò)展了PLC的輸入/輸出點(diǎn)的數(shù)量,相對(duì)地縮小了PLC的體積,節(jié)約了成本。
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