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范永輝
男，北京人，大學(xué)本科 ，電氣工程師，(北京二七車輛廠建筑設(shè)計(jì)所，北京 100072） ,現(xiàn)就職于北京二七車輛廠建筑設(shè)計(jì)所,從事建筑電氣、工業(yè)自動(dòng)化電氣的設(shè)計(jì)與組織施工。
摘要:主要介紹了在使用可編程序控制器時(shí)，節(jié)省輸入輸出通道的實(shí)用方法和實(shí)例，從而達(dá)到節(jié)約成本、優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。
關(guān)鍵詞:可編程序控制器；輸入通道；輸出通道；優(yōu)化設(shè)計(jì)；節(jié)約成本
Abstract:The paper introduces the method and the example of saving I/O channel for the purpose of cost saving and reasonable design in the application of PLC(Programmable Logic Controller).
Key words:PLC; Input channel; Output channel; Reasonable design; Cost saving
在工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)或驅(qū)動(dòng)元件太多，可編程序控制器（本文簡(jiǎn)稱PLC）輸入輸出通道不夠，如果增加硬件模塊或被迫提高PLC的選用檔次，使系統(tǒng)硬件配置增加，設(shè)備成本增大。因此，如何節(jié)省PLC的輸入輸出通道，是能否優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)約成本的一個(gè)重要問(wèn)題。本文以三菱FX系列PLC在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常應(yīng)用的方法做一下歸納、整理。
1 減少PLC輸入點(diǎn)的方法
（1） 用一個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)起動(dòng)停止控制的電路
起停控制電路是控制電路應(yīng)用最多的電路，現(xiàn)場(chǎng)需要起停信號(hào)較多，傳統(tǒng)的起停電路需要起動(dòng)、停止兩個(gè)按鈕，如果我們使用PLC的交替輸出指令（ALT指令），用一個(gè)按鈕X0（假定此位接按鈕）就可以控制Y0（假定此位接電機(jī)）的通斷。如圖1所示，第一次按下X0，輸出繼電器Y0為1，第二次按下X0，輸出繼電器Y0為零，如此循環(huán)，則可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的起停控制，從而節(jié)約一個(gè)輸入通道。
（2） 信號(hào)設(shè)置在PLC之外
在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于系統(tǒng)的某些輸入信號(hào)，如圖2所示，其中手動(dòng)操作按鈕、電機(jī)熱繼電器FR的保護(hù)信號(hào)，可以設(shè)置在PLC外部的硬件電路中。注意如果某些手動(dòng)按鈕需要串接連鎖、互鎖信號(hào)太多，造成外部接線復(fù)雜，則應(yīng)考慮仍將這些信號(hào)接入PLC。
（3） 觸點(diǎn)的合并
如果某些外部輸入信號(hào)總是以某種“與或非”組合的整體形式出現(xiàn)在梯形圖中，可以將它們對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)在PLC外部串、并聯(lián)后作為一個(gè)整體輸入PLC，則只需占用PLC的一個(gè)輸入通道即可。這樣既可節(jié)約成本又簡(jiǎn)化了線路。
如某負(fù)載按照工藝要求需要對(duì)其實(shí)現(xiàn)三方控制，即三個(gè)起動(dòng)按鈕，三個(gè)停止按鈕，如果分別接入PLC則需要占用6個(gè)輸入通道。如果按圖3所示，將所有起動(dòng)按鈕并聯(lián)，所有停止按鈕串聯(lián)后接入PLC，則只需占用2個(gè)PLC輸入通道。
（4） 時(shí)分組輸入
自動(dòng)程序和手動(dòng)程序不會(huì)同時(shí)執(zhí)行，自動(dòng)和手動(dòng)這兩種工作方式分別使用的輸入量可分為兩組輸入，如圖4所示，X10用來(lái)輸入自動(dòng)/手動(dòng)指令信號(hào)，供自動(dòng)程序和手動(dòng)程序切換之用。
圖中的二極管用來(lái)切斷寄生電路。假設(shè)圖中沒(méi)有二極管，系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)，K1、K2、K3閉合，K4斷開，這時(shí)將有電流從X1端子流出，經(jīng)K2、K1、K3形成的寄生回路流回COM端，使輸入繼電器X1錯(cuò)誤地變?yōu)镺N。如果開關(guān)串聯(lián)了二極管之后，切斷了寄生回路，避免了錯(cuò)誤輸入的產(chǎn)生，達(dá)到節(jié)約輸入通道的目的。
2 減少所需輸出通道的方法
（1） 少開關(guān)量負(fù)載所需輸出點(diǎn)數(shù)的方法
在PLC的輸出功率允許的情況下，通/斷狀態(tài)完全相同的多個(gè)負(fù)載并聯(lián)后，可以共用一個(gè)輸出點(diǎn)；通過(guò)外部的或PLC的轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，一個(gè)輸出點(diǎn)可以控制兩個(gè)或多個(gè)不同時(shí)工作的負(fù)載。
在需要用指示燈顯示PLC驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作狀態(tài)時(shí)，可以將指示燈與負(fù)載并聯(lián)，并聯(lián)時(shí)指示燈與負(fù)載的額定電壓應(yīng)相同，總電流不能超過(guò)PLC輸出通道允許值。
系統(tǒng)中某些相對(duì)獨(dú)立或比較簡(jiǎn)單的部分，可以不進(jìn)PLC，直接用繼電器線路來(lái)控制，這樣同時(shí)減少了所需的PLC的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)。
（2） 少數(shù)字顯示所需輸出通道的方法
如果用PLC直接驅(qū)動(dòng)多位LED七段顯示器，每個(gè)需要7個(gè)輸出通道，則需要總輸出通道為P=N*7個(gè)（其中N為顯示器的位數(shù)），顯然需要輸出通道很多。
如果按如圖5所示，用PLC驅(qū)動(dòng)具有鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)功能的芯片CD4513，再用CD4513芯片驅(qū)動(dòng)顯示器。每個(gè)CD4513的數(shù)據(jù)輸入端A~D共用PLC的4個(gè)輸入端，在LE信號(hào)的上升沿將數(shù)據(jù)輸入端輸入的BCD數(shù)鎖存在芯片內(nèi)的寄存器中，并將該數(shù)據(jù)譯碼后顯示出來(lái)。如果輸入的不是十進(jìn)制數(shù)，顯示器熄滅。LE為高電平時(shí)，顯示的數(shù)不受數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的影響。顯然N個(gè)顯示器占用的輸出點(diǎn)數(shù)為P=4+N。我們可以看到所驅(qū)動(dòng)的顯示器越多，節(jié)省的輸出通道越多，成本降的越多。
應(yīng)用時(shí)使用繼電器輸出模塊驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)注意在與CD4513相連的PLC各輸出端與“地”之間分別接一個(gè)幾千歐電阻，以免在輸出繼電器的觸點(diǎn)斷開時(shí)CD4513的輸入端懸空。輸出繼電器的狀態(tài)變化時(shí)，其觸點(diǎn)可能出現(xiàn)抖動(dòng)，因此應(yīng)先送數(shù)據(jù)輸出信號(hào)，待該信號(hào)穩(wěn)定之后，再用LE信號(hào)的上升沿將數(shù)據(jù)鎖存進(jìn)CD4513。
以上是筆者在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中用過(guò)的方法，當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計(jì)靈活掌握采用何種方式來(lái)節(jié)約成本和優(yōu)化設(shè)計(jì)，希望能給大家提供借鑒作用。
參考文獻(xiàn)：
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北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)