在可編程控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，為了提高PLC系統(tǒng)的可靠性，減少PLC控制系統(tǒng)的造價(jià)在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)或?qū)系脑O(shè)備進(jìn)行改造時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)數(shù)量不夠而需要擴(kuò)展的問題，可以增加I/O擴(kuò)展單元或I/O擴(kuò)展模塊這種增加硬件配置的方法來解決。但這樣會(huì)提高成本、增大安裝體積，在需要增加點(diǎn)不多的情況下，可以通過對(duì)輸入輸出信號(hào)的處理來節(jié)省PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，使問題得以解決。

減少輸入點(diǎn)數(shù)的方法

1、觸點(diǎn)合并輸入擴(kuò)展法

通過修改外部的電路先將具有相同功能的幾個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)或并聯(lián)，用合并的輸入方法與PLC相連，作為PLC的輸入信號(hào)，這樣可以有效地減少占用PLC的輸入點(diǎn)數(shù)。在串聯(lián)時(shí)，任意一個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開都有效，串聯(lián)時(shí)幾個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)同時(shí)閉合有效。

一般情況下對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)都有很多保護(hù)開關(guān)，任何一個(gè)觸點(diǎn)動(dòng)作設(shè)備都要停止運(yùn)行，因此在設(shè)計(jì)時(shí)將這些開關(guān)串聯(lián)在一起，只用PLC的一個(gè)輸入點(diǎn)。如圖1所示。若對(duì)輸入的不采用任何合并措施將會(huì)占用PLC的6個(gè)輸入點(diǎn)，通過觸點(diǎn)合并輸入擴(kuò)展法處理后將只占用2個(gè)輸入點(diǎn)，減少了4個(gè)，而且梯形圖程序也得到了簡化。

2、分頻電路擴(kuò)展法

通過PLC的編程，可以達(dá)到用單按鈕來控制程序，如電動(dòng)機(jī)的起?？刂?，是電動(dòng)機(jī)只通過一個(gè)按鈕來實(shí)現(xiàn)，節(jié)省PLC的點(diǎn)數(shù)，而且減少了外部按鈕極其接線。

如圖2所示，將單按鈕接入PLC的X0端，在第一個(gè)脈沖到來時(shí)，M0產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖輸出，使M0的常開觸點(diǎn)動(dòng)作接通，Y0線圈接通并保持，是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)并運(yùn)行，當(dāng)?shù)诙€(gè)脈沖到來，M0的常閉觸點(diǎn)斷開一個(gè)掃描周期，Y0線圈斷開，電動(dòng)機(jī)停止工作，以后循環(huán)往復(fù)。實(shí)現(xiàn)單按鈕對(duì)電動(dòng)機(jī)的起停控制。通過梯形圖程序的分析出圖2實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)二分頻電路。

3、計(jì)數(shù)器指令擴(kuò)展法

如圖3所示，圖中X0接外部的按鈕，當(dāng)?shù)谝淮伟聪?，M0產(chǎn)生微分脈沖，Y0接通并自鎖，電機(jī)起動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)M0的另一對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)接通是計(jì)數(shù)器C0接通一次，當(dāng)?shù)诙伟聪掳粹o時(shí)，M0有產(chǎn)生一個(gè)脈沖，使C0計(jì)數(shù)到2次，其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開使Y0斷開，電機(jī)停止，同時(shí)Y0線圈的斷開使得C0復(fù)位為下一次做準(zhǔn)備。就利用了PLC內(nèi)部的編程元件M0、C0通過編程節(jié)省了一個(gè)輸入點(diǎn)。

4、移位指令擴(kuò)展法

如圖4所示，梯形圖中Y0用來驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備，X0外接按鈕，當(dāng)?shù)谝淮伟聪掳粹o，X0的兩對(duì)觸點(diǎn)分別接通位移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端和移位輸入端，M0的數(shù)據(jù)為“1”并移位到M1中使Y0接通，同時(shí)M1的常閉觸點(diǎn)斷開使M0變?yōu)椤?”。

再次按下按鈕，因M0數(shù)據(jù)為“0”移位時(shí)將M0的數(shù)據(jù)移至M1中使Y0斷開從而使設(shè)備停止工作。此時(shí)電路恢復(fù)到初始狀態(tài)重復(fù)循環(huán)。這樣通過為移位指令實(shí)現(xiàn)節(jié)省PLC輸入點(diǎn)數(shù)的目的。

5、跳轉(zhuǎn)指令輸入擴(kuò)展法

為便于單機(jī)就地的操作和調(diào)試，增加系統(tǒng)的可靠性，PLC控制系統(tǒng)的很多設(shè)備都有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種狀態(tài)，自動(dòng)程序和手動(dòng)程序不會(huì)同時(shí)執(zhí)行，把自動(dòng)和手動(dòng)信號(hào)疊加起來，利用PLC的COM端，按不同的控制狀態(tài)要求進(jìn)行分組后輸入到PLC，由自動(dòng)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)及及條件跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行切換，分組輸入電路如圖5所示。

SB1與SB3按鈕都使用X1輸入端，但實(shí)際代表不同的邏輯意義。在圖5中設(shè)置二極管用來切斷寄生電路，防止因寄生電路而使PLC出現(xiàn)錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。X1輸入端也可反映兩個(gè)輸入信號(hào)的狀態(tài)，利用跳轉(zhuǎn)指令達(dá)到兩種工作方式的選擇如圖6所示。當(dāng)X1置1時(shí)，執(zhí)行自動(dòng)工作方式，當(dāng)X1置0時(shí)，執(zhí)行手動(dòng)工作方式。

7、KEY、DSW指令擴(kuò)展法

使用KEY指令，只需4個(gè)輸入點(diǎn)，4個(gè)輸出點(diǎn)就可以輸入10個(gè)數(shù)字鍵和6個(gè)功能鍵；使用DSW指令，只需4個(gè)或8個(gè)輸入點(diǎn)，4個(gè)輸出點(diǎn)就可以讀入一個(gè)或兩個(gè)4位BCD碼數(shù)字開關(guān)信息。

8、 矩陣輸入擴(kuò)展法

此方法是將二極管開關(guān)矩陣的行、列引線分別接到PLC的I／O端點(diǎn)上。將n個(gè)輸入點(diǎn)作為行線，將m個(gè)輸出點(diǎn)作為列線。這樣，當(dāng)矩陣為n行m列時(shí)，可以得到n×m個(gè)輸入信號(hào)供可編程控制器組成的控制系統(tǒng)使用。對(duì)于FX_2N系列，使用矩陣輸入指令MTR，只用8個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)，就可以輸入64個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)。

節(jié)省輸出點(diǎn)數(shù)的方法

1、輸出負(fù)載并聯(lián)擴(kuò)展法

對(duì)于通斷狀態(tài)完全相同的負(fù)載可以采用并聯(lián)后，共用PLC的一個(gè)輸出點(diǎn)，即一個(gè)輸出點(diǎn)帶多個(gè)負(fù)載，如果多個(gè)負(fù)載的總電流超出輸出點(diǎn)的容量，可以用一個(gè)中間繼電器在控制其它負(fù)載。在一些系統(tǒng)中可能有多種故障顯示或報(bào)警，如過壓、過流、越位、失磁等顯示或報(bào)

警，如果條件允許可將部分或全部報(bào)警電路并聯(lián)連接用一個(gè)或少用幾個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)來減少PLC的輸出點(diǎn)數(shù)。此方法的缺點(diǎn)是難以判斷故障的原因。

2、接觸器輔助觸點(diǎn)擴(kuò)展法

在許多大功率的控制系統(tǒng)中，通常含接觸器，在PLC地輸入輸出點(diǎn)不夠時(shí)課考慮利用接觸器的輔助觸點(diǎn)進(jìn)行電氣連鎖或控制指示燈等，可節(jié)省PLC的輸出點(diǎn)。

3、數(shù)字顯示器擴(kuò)展法

當(dāng)負(fù)載為信號(hào)燈時(shí)，用數(shù)碼管采用數(shù)字顯示擴(kuò)展法可減少占用PLC輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)。在電梯控制系統(tǒng)中對(duì)電梯樓層的指示可采用數(shù)字顯示器來顯示，如用BCD碼輸出，僅需用4個(gè)輸出點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)9層站以下電梯的樓層的顯示，10到19層僅需用5個(gè)輸出點(diǎn)。

而使用信號(hào)燈指示，有幾層就要占用幾個(gè)輸出點(diǎn)，樓層越高占用的輸出點(diǎn)越多。FX_2N系列PLC的7段譯碼指令SEGD可將十六進(jìn)制數(shù)譯為七段顯示器所需的代碼，直接控制一只七段顯示器，用7個(gè)輸出點(diǎn)；還有一些數(shù)字顯示的指令，都可以減少輸出點(diǎn)的數(shù)量。

如圖7為一4位帶譯碼器顯示，Y0~Y3為BCD碼，Y4~Y7為片選信號(hào)，在圖8編制的數(shù)字現(xiàn)在控制程序中，顯示的數(shù)據(jù)分別存放與數(shù)據(jù)寄存器D0~D3中，D0、D1、D2、D3分別為千位、百位、十位及個(gè)位，X5為控制運(yùn)行與停止的開關(guān)。原來需要16個(gè)輸出，采用圖8的編程方法只需8個(gè)，大大節(jié)省了PLC的輸出點(diǎn)數(shù)，而達(dá)到多位顯示的目的。

在PLC控制系統(tǒng)中，PLC的輸入輸出口、PLC內(nèi)部的編程元件都是工程的資源，擴(kuò)展輸入輸出點(diǎn)的方法很多，在實(shí)際的應(yīng)用中，使用者應(yīng)從設(shè)計(jì)出發(fā)，靈活應(yīng)用PLC的指令編程，將軟件與硬件相結(jié)合，選用或設(shè)計(jì)切實(shí)有效地方案以達(dá)到充分利用有限的資源的目的。

（編自《電氣技術(shù)》，作者為劉冬梅。）