PLC输入输出点数的扩展方法

原创 2020-02-14 05:43  阅读

  在设计一个PLC控制系统时,可能会遇到PLC输入输出点数不足的问题,在不增加PLC配置的情况下,除利用外部资源通过硬件实现PLC点数的扩展,还可利用PLC的内部资源通过编程即软件来实现PLC点数的扩展。

  在可编程控制系统的实际应用中,为了提高PLC系统的可靠性,减少PLC控制系统的造价在设计PLC控制系统或对老的设备进行改造时,经常会遇到输入点或输出点数量不够而需要扩展的问题,可以增加I/O扩展单元或I/O扩展模块这种增加硬件配置的方法来解决。但这样会提高成本、增大安装体积,在需要增加点不多的情况下,可以通过对输入输出信号的处理来节省PLC的输入输出点数,使问题得以解决。

  通过修改外部的电路先将具有相同功能的几个触点串联或并联,用合并的输入方法与PLC相连,作为PLC的输入信号,这样可以有效地减少占用PLC的输入点数。在串联时,任意一个动断触点断开都有效,串联时几个动合触点同时闭合有效。

  一般情况下对设备进行控制时都有很多保护开关,任何一个触点动作设备都要停止运行,因此在设计时将这些开关串联在一起,只用PLC的一个输入点。如图1所示。若对输入的不采用任何合并措施将会占用PLC的6个输入点,通过触点合并输入扩展法处理后将只占用2个输入点,减少了4个,而且梯形图程序也得到了简化。

  通过PLC的编程,可以达到用单按钮来控制程序,如电动机的起停控制,是电动机只通过一个按钮来实现,节省PLC的点数,而且减少了外部按钮极其接线所示,将单按钮接入PLC的X0端,在第一个脉冲到来时,M0产生一个扫描周期的脉冲输出,使M0的常开触点动作接通,Y0线圈接通并保持,是电动机起动并运行,当第二个脉冲到来,M0的常闭触点断开一个扫描周期,Y0线圈断开,电动机停止工作,以后循环往复。实现单按钮对电动机的起停控制。通过梯形图程序的分析出图2实现的是一个二分频电路。

  如图3所示,图中X0接外部的按钮,当第一次按下,M0产生微分脉冲,Y0接通并自锁,电机起动运行,同时M0的另一对动合触点接通是计数器C0接通一次,当第二次按下按钮时,M0有产生一个脉冲,使C0计数到2次,其动断触点断开使Y0断开,电机停止,同时Y0线复位为下一次做准备。就利用了PLC内部的编程元件M0、C0通过编程节省了一个输入点。

  如图4所示,梯形图中Y0用来驱动输出设备,X0外接按钮,当第一次按下按钮,X0的两对触点分别接通位移位寄存器的数据输入端和移位输入端,M0的数据为“1”并移位到M1中使Y0接通,同时M1的常闭触点断开使M0变为“0”。

  再次按下按钮,因M0数据为“0”移位时将M0的数据移至M1中使Y0断开从而使设备停止工作。此时电路恢复到初始状态重复循环。这样通过为移位指令实现节省PLC输入点数的目的。

  为便于单机就地的操作和调试,增加系统的可靠性,PLC控制系统的很多设备都有自动控制和手动控制两种状态,自动程序和手动程序不会同时执行,把自动和手动信号叠加起来,利用PLC的COM端,按不同的控制状态要求进行分组后输入到PLC,由自动、手动转换开关及及条件跳转指令进行切换,分组输入电路如图5所示。

  SB1与SB3按钮都使用X1输入端,但实际代表不同的逻辑意义。在图5中设置二极管用来切断寄生电路,防止因寄生电路而使PLC出现错误的输入信号。X1输入端也可反映两个输入信号的状态,利用跳转指令达到两种工作方式的选择如图6所示。当X1置1时,执行自动工作方式,当X1置0时,执行手动工作方式。

  使用KEY指令,只需4个输入点,4个输出点就可以输入10个数字键和6个功能键;使用DSW指令,只需4个或8个输入点,4个输出点就可以读入一个或两个4位BCD码数字开关信息。

  此方法是将二极管开关矩阵的行、列引线分别接到PLC的I/O端点上。将n个输入点作为行线,将m个输出点作为列线。这样,当矩阵为n行m列时,可以得到n×m个输入信号供可编程控制器组成的控制系统使用。对于FX2N系列,使用矩阵输入指令MTR,只用8个输入点和8个输出点,就可以输入64个输入点的状态。

  对于通断状态完全相同的负载可以采用并联后,共用PLC的一个输出点,即一个输出点带多个负载,如果多个负载的总电流超出输出点的容量,可以用一个中间继电器在控制其它负载。在一些系统中可能有多种故障显示或报警,如过压、过流、越位、失磁等显示或报

  警,如果条件允许可将部分或全部报警电路并联连接用一个或少用几个输出驱动来减少PLC的输出点数。此方法的缺点是难以判断故障的原因。

  在许多大功率的控制系统中,通常含接触器,在PLC地输入输出点不够时课考虑利用接触器的辅助触点进行电气连锁或控制指示灯等,可节省PLC的输出点。

  当负载为信号灯时,用数码管采用数字显示扩展法可减少占用PLC输出点的个数。在电梯控制系统中对电梯楼层的指示可采用数字显示器来显示,如用BCD码输出,仅需用4个输出点就可以实现9层站以下电梯的楼层的显示,10到19层仅需用5个输出点。

  而使用信号灯指示,有几层就要占用几个输出点,楼层越高占用的输出点越多。FX2N系列PLC的7段译码指令SEGD可将十六进制数译为七段显示器所需的代码,直接控制一只七段显示器,用7个输出点;还有一些数字显示的指令,都可以减少输出点的数量。

  如图7为一4位带译码器显示,Y0~Y3为BCD码,Y4~Y7为片选信号,在图8编制的数字现在控制程序中,显示的数据分别存放与数据寄存器D0~D3中,D0、D1、D2、D3分别为千位、百位、十位及个位,X5为控制运行与停止的开关。原来需要16个输出,采用图8的编程方法只需8个,大大节省了PLC的输出点数,而达到多位显示的目的。

  在PLC控制系统中,PLC的输入输出口、PLC内部的编程元件都是工程的资源,扩展输入输出点的方法很多,在实际的应用中,使用者应从设计出发,灵活应用PLC的指令编程,将软件与硬件相结合,选用或设计切实有效地方案以达到充分利用有限的资源的目的。

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