PLC優(yōu)化I／O點(diǎn)的常規(guī)方法探討

一、前言
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(diǎn)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(hào)（如：按鈕、接近開關(guān)、編碼器等檢測信號(hào)）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(diǎn)數(shù)也大量增加，這就有必要通過采用各種方法對I/O點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，來減少系統(tǒng)占用I/O點(diǎn)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(gè)方面進(jìn)行探討。
二、軟件方法
1. 單按鈕控制啟動(dòng)／停止
通常情況下，PLC控制的外部設(shè)備至少要有一個(gè)啟動(dòng)和一個(gè)停止按鈕作為輸入信號(hào)來控制程序的運(yùn)行和停止，因此至少需要兩個(gè)輸入點(diǎn)，在點(diǎn)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(diǎn)留作擴(kuò)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(gè)二極管。

圖2中，輸入信號(hào)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(gè)周期的脈沖，則使網(wǎng)絡(luò)3接通，輸出Q0.0并實(shí)現(xiàn)自鎖，輸入信號(hào)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(diǎn)M0.1打開，使網(wǎng)絡(luò)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(jì)數(shù)器，R/S指令，寄存器等方法實(shí)現(xiàn)。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(shí)際運(yùn)用的過程中，如果對PLC的運(yùn)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(shí)現(xiàn)啟動(dòng)/停止的梯形圖，但在實(shí)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(gè)正向脈沖指令，這個(gè)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(shí)間比一個(gè)掃描周期的時(shí)間長，有時(shí)為N個(gè)或N+1個(gè)，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(shí)的不成功，因此加一個(gè)正向脈沖指令可解決這個(gè)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(gè)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(yùn)算結(jié)果存人映像寄存器當(dāng)中，所以就不會(huì)有任何的輸出。

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(huì)提示錯(cuò)誤，所以只能是圖2中的結(jié)構(gòu)，才能正確執(zhí)行。

上述是用單觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)/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(jì)和調(diào)試中考慮到這些因素的存在，那會(huì)減少錯(cuò)誤和縮短調(diào)試的周期。
三、硬件方法
1. 優(yōu)化輸入點(diǎn)數(shù)
在某些應(yīng)用場合下有“自動(dòng)控制/手動(dòng)控制”的要求，并且在運(yùn)行過程中，自動(dòng)和手動(dòng)不會(huì)同時(shí)進(jìn)行，這樣就可以將自動(dòng)和手動(dòng)按照不同的控制狀態(tài)分組接入PLC輸入端，可減少輸入點(diǎn)，提高輸入點(diǎn)的利用率，圖6中的示例節(jié)省了50％的I點(diǎn)，相當(dāng)于輸入點(diǎn)數(shù)擴(kuò)充了一倍。

其中SA為手動(dòng)/自動(dòng)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(diǎn)信號(hào)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(gè)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(diǎn)數(shù)。
2. 優(yōu)化輸出點(diǎn)數(shù)
除了優(yōu)化輸入點(diǎn)數(shù)外還可優(yōu)化輸出點(diǎn)數(shù)，對系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)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(shí)可行并且容易掌握，在不同的PLC中實(shí)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(diǎn)的數(shù)量，減少PLC的體積，降低硬件成本，具有很高的實(shí)用價(jià)值。