PLC優化I／O點的常規方法探討

一、前言
當前，可編程控制器（PLC）作為一種成熟穩定的控制器，以卓越的穩定性、可靠性、抗干擾性和編程簡單、容易掌握等特點在工業控制領域得到了越來越廣泛的應用。在控制系統中，PLC作為主控設備，與控制對象中的各種輸入信號（如：按鈕、接近開關、編碼器等檢測信號）和輸出設備（如繼電器線圈、電磁換向閥等執行元件）相關聯，隨著控制系統的復雜程度和控制設備增多，PLC需要的輸入輸出點數也大量增加，這就有必要通過采用各種方法對I/O點進行優化，來減少系統占用I/O點數使用數量，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，在點數緊張的情況下可采用單按鈕控制進行優化，將節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，繼電器應反向并聯一個二極管。

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，則使網絡3接通，輸出Q0.0并實現自鎖，輸入信號I0.1第二次閉合，則網絡2接通，使輔助繼電器M0.1接通，常閉點M0.1打開，使網絡3斷開，輸出Q0．0停止輸出。

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

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問題，左圖也為單按鈕實現啟動/停止的梯形圖，但在實際的調試中確是不可行的，達不到為我們預期的效果，通過與圖2的對比我們發現：在網絡1上少一個正向脈沖指令，這個指令是關鍵。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，要達到我們的目的必須每次都是奇數才可以，所以導致調試時的不成功，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中網絡2和網絡3顛倒，其結果是Q0.0沒有輸出，原因是：在一個掃描周期內，網絡2和網絡3先后接通，然后將運算結果存人映像寄存器當中，所以就不會有任何的輸出。

在R/S方法中，容易出現的問題是鎖存器的R/S端不能采用圖5這種結構，系統會提示錯誤，所以只能是圖2中的結構，才能正確執行。

上述是用單觸點實現啟動/停止方法中比較常見的典型問題，尤其是初學者容易出現，這些問題雖然不大，但往往都是關鍵，如果在設計和調試中考慮到這些因素的存在，那會減少錯誤和縮短調試的周期。
三、硬件方法
1. 優化輸入點數
在某些應用場合下有“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行，這樣就可以將自動和手動按照不同的控制狀態分組接入PLC輸入端，可減少輸入點，提高輸入點的利用率，圖6中的示例節省了50％的I點，相當于輸入點數擴充了一倍。

其中SA為手動/自動切換開關，SBl，SB2，SB3為一組輸入，SBl0，SB20，SB30為一組輸入。
在某些聯鎖情況下，如果PLC內部不采集該觸點信號的狀態，可采用物理聯鎖的方式進行，即硬件連接上進行聯鎖（不必每一個開關量都接到PLC的輸入端），也可在一定程度上減少輸入點數。
2. 優化輸出點數
除了優化輸入點數外還可優化輸出點數，對系統整個運行過程中，輸出狀態完全一樣的執行元件可以采用并聯的方式，但要注意負載的功率情況，通常情況下采用繼電器加續流二極管。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，操作略微復雜一些。
四、結論
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中實現的途徑略微不同，但基本思路都是一致的，通過對系統的優化可以進一步提高I/O的利用率，節省輸入和輸出點的數量，減少PLC的體積，降低硬件成本，具有很高的實用價值。