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(jiǎn)單、容易掌握等特點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了越來(lái)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(duì)象中的各種輸入信號(hào)(如:按鈕、接近開(kāi)關(guān)、編碼器等檢測(cè)信號(hào))和輸出設(shè)備(如繼電器線(xiàn)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(guò)采用各種方法對(duì)I/O點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化,來(lái)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(mén)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(lái)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(xiàn),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(kāi),使網(wǎng)絡(luò)3斷開(kāi),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(wèn)題和解決方法
在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中,如果對(duì)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(xiě)上很容易出現(xiàn)問(wèn)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(guò)與圖2的對(duì)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(wèn)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(zhǎng),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(wèn)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(méi)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(wèn)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(jiàn)的典型問(wèn)題,尤其是初學(xué)者容易出現(xiàn),這些問(wèn)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(chǎng)合下有“自動(dòng)控制/手動(dòng)控制”的要求,并且在運(yùn)行過(guò)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(kāi)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(kāi)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(duì)系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行過(guò)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(xiàn)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(jiǎn)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(guò)對(duì)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。