1．減少輸入點(diǎn)數(shù)的措施
（1）分組輸入
一般系統(tǒng)都存在多種工作方式，但系統(tǒng)同時(shí)又只選擇其中一種工作方式運(yùn)行，也就是說各種工作方式的程序不可能同時(shí)執(zhí)行。因此，可將系統(tǒng)輸入信號(hào)按其對(duì)應(yīng)的工作方式分成若干組，plc運(yùn)行時(shí)只會(huì)用到其中的一組信號(hào)，所以各組輸入可共用plc的輸入點(diǎn)，這樣就使所需的輸入點(diǎn)減少。
如圖1所示，系統(tǒng)有“自動(dòng)”和“手動(dòng)”兩種工作方式，其中s1～s8為自動(dòng)工作方式用到的輸入信號(hào)，q1～q8為手動(dòng)工作方式用到的輸入信號(hào)。兩組輸入信號(hào)共用plc的輸入點(diǎn)x0～x7，如s1與q1共用輸入點(diǎn)x0。用“工作方式”選擇開關(guān)sa來切換“自動(dòng)”和“手動(dòng)”信號(hào)的輸入電路，并通過xio讓plc識(shí)別是“自動(dòng)”還是“手動(dòng)”，從而執(zhí)行自動(dòng)程序或手動(dòng)程序。
圖1 分組輸入
圖1中的二極管是為了防止出現(xiàn)寄生回路，產(chǎn)生錯(cuò)誤輸入信號(hào)而設(shè)置的。例如，當(dāng)把sa扳到“自動(dòng)”位置時(shí)，若s1閉合，s2斷開，雖然q1、q2閉合，也應(yīng)該是x0有輸入，而x1無輸入。但如果無二極管隔離，則電流從x1流出，經(jīng)q2→q1→s1→com形成寄生回路，從而使得x1錯(cuò)誤地接通。因此，必須串入二極管切斷寄生回路，避免錯(cuò)誤輸入信號(hào)的產(chǎn)生。
（2）矩陣輸入
圖2所示為3×3矩陣輸入電路，用plc的三個(gè)輸出點(diǎn)y0、y1、y2和三個(gè)輸入點(diǎn)x0、x1、x2來實(shí)現(xiàn)9個(gè)開關(guān)量輸入設(shè)備的接入。y0、y1、y2的公共端com與輸入繼電器的公共端com連在一起。當(dāng)y0、y1、y2輪流導(dǎo)通時(shí)，輸入端x0、x1、x2也輪流得到不同的三組輸入設(shè)備的狀態(tài)，即y0接通時(shí)讀入q1、q2、q3的通斷狀態(tài)，y1接通時(shí)讀入q4、q5、q6的通斷狀態(tài)，y2接通時(shí)讀入q7、q8、q9的通斷狀態(tài)。
圖2 矩陣輸入
當(dāng)y0接通時(shí)，如果q1閉合，則電流從x0端流出，經(jīng)過vd1→q1→y0端，再經(jīng)過y0的觸點(diǎn)，從輸出公共端com流出，最后流回輸入com端，從而使輸入繼電器x0接通。在梯形圖程序中應(yīng)該用y0的常開觸點(diǎn)和x0的常開觸點(diǎn)的串聯(lián)來表示q1提供的輸入信號(hào)。圖2中的二極管也是起切斷寄生回路的作用。
采用矩陣輸入方法除了要按圖2所示方法進(jìn)行硬件連接外，還必須編寫對(duì)應(yīng)的plc程序。由于矩陣輸入的信號(hào)是分時(shí)被讀入plc的，所以讀入的輸入信號(hào)為一系列斷續(xù)的脈沖信號(hào)，在使用時(shí)應(yīng)注意這個(gè)問題。另外，應(yīng)保證輸入信號(hào)的寬度大于y0、y1、y2輪流導(dǎo)通一遍的時(shí)間，否則可能會(huì)丟失輸入信號(hào)。
（3）組合輸入
對(duì)于不會(huì)同時(shí)接通的輸入信號(hào)，可采用組合編碼的方式輸入。如圖3（a）所示，三個(gè)輸入信號(hào)q1、q2、q3只占用兩個(gè)輸入點(diǎn)，再通過圖3（b）所示程序的譯碼，又還原成與q1、q2、q3對(duì)應(yīng)的m0、m1、m2三個(gè)信號(hào)。采用這種方法時(shí)應(yīng)特別注意要保證各輸入開關(guān)信號(hào)不會(huì)同時(shí)接通。
2．輸入設(shè)備的多功能化
在傳統(tǒng)的繼電器電路中，一個(gè)主令電器（開關(guān)、按鈕等）只產(chǎn)生一種功能的信號(hào)。而在plc系統(tǒng)中，可借助于plc強(qiáng)大的邏輯處理功能來實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸入設(shè)備在不同條件下產(chǎn)生不同作用的信號(hào)。圖4所示的梯形圖只用一個(gè)按鈕通過x0輸入去控制輸出y0的通斷。
圖3 組合輸入
圖4 用一個(gè)按鈕控制的啟動(dòng)、保持和停止電路
在圖4中，當(dāng)y0斷開時(shí)，按下按鈕（x0接通），m0得電，使y0得電并自鎖；再按一下按鈕，m0得電，由于此時(shí)y0已得電，所以m1也得電，其常閉觸點(diǎn)使y0斷開。也就是說按一下按鈕，x0接通一下，y0得電；再按一下按鈕，x0又接通一下，y0失電。這樣就改變了傳統(tǒng)繼電器控制中要用兩個(gè)按鈕（啟動(dòng)按鈕和停止按鈕）的做法，從而減少了plc的輸入點(diǎn)數(shù)。同樣道理，可以用這種思路來實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸入具有三種或三種以上的功能。
可將某些功能相同的開關(guān)量輸入設(shè)備合并輸入，如果是幾個(gè)常閉觸點(diǎn)，則串聯(lián)輸入；如果是幾個(gè)常開觸點(diǎn)，則并聯(lián)輸入。因此，幾個(gè)輸入設(shè)備就可共用plc的一個(gè)輸入點(diǎn)。
系統(tǒng)中有些輸入信號(hào)功能簡(jiǎn)單，涉及面很窄，如某些手動(dòng)按鈕、電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)的熱繼電器觸點(diǎn)等，有時(shí)就沒有必要作為plc的輸入，將它們放在外部電路中同樣可以滿足要求，如圖5所示。
圖5 輸入信號(hào)設(shè)在plc外部
3．不同形式的直流輸入信號(hào)與plc的連接
在可編程控制器控制系統(tǒng)中遇到的直流有源輸入信號(hào)一般都是5v、12v、24v、48v等。而目前的plc輸入模塊輸入點(diǎn)的響應(yīng)電壓范圍是3～120v，因此，這類信號(hào)不必作轉(zhuǎn)換處理，可直接和plc輸入模塊的輸入點(diǎn)連接，但和其他無源開關(guān)量信號(hào)以及其他來源的直流電壓信號(hào)混合接入plc輸入點(diǎn)時(shí)，注意電壓的0v點(diǎn)一定要連接。
如圖6所示，輸入點(diǎn)i0.0、i0.1連接光電編碼器、接近開關(guān)的輸出信號(hào)（out），它們的驅(qū)動(dòng)電源由plc自身的24v電壓提供，它們的out端子輸出的信號(hào)是有源信號(hào)。plc的m端子與0v端子與光電編碼器、接近開關(guān)的0v信號(hào)連接在一起，plc輸入點(diǎn)的響應(yīng)電壓都是以一個(gè)共同參考點(diǎn)為基點(diǎn)。
圖6 光電編碼器連接圖
光電編碼器和接近開關(guān)的直流供電是由plc自身的24v電源提供的，這是plc控制系統(tǒng)中經(jīng)常用到的設(shè)計(jì)方法，這種方法簡(jiǎn)單，成本低。但在有些情況下，比如plc的直流電源的容量無法支持過多的負(fù)載或者外部檢測(cè)設(shè)備的電源不能使用24v電源，而必須是5v、12v等，這時(shí)就必須設(shè)計(jì)外部電源為這些設(shè)備提供電源，而且這些設(shè)備輸出的信號(hào)電壓不同，如圖7所示。
圖7 設(shè)備輸出的信號(hào)電壓不同的連接圖
在圖7中，光電編碼器的電源是12v，為它設(shè)計(jì)配備了12v的直流電源；接近開關(guān)的電源是5v，為它設(shè)計(jì)配備了5v的直流電源。它們的out端輸出的信號(hào)分別是12v和5v的脈沖信號(hào)，而且在圖7中有兩個(gè)無源開關(guān)量的輸入信號(hào)。
不同電壓的直流信號(hào)可以與plc輸入模塊的輸入點(diǎn)連接，但必須注意的是信號(hào)電位差的參考點(diǎn)必須相同。在圖7中，光電編碼器、接近開關(guān)、無源開關(guān)量的0v信號(hào)必須連接在一起，否則，會(huì)導(dǎo)致plc輸入點(diǎn)的響應(yīng)電壓混亂，造成有的輸入點(diǎn)的電壓過高（盡管可以觸發(fā)輸入點(diǎn)，但有可能燒毀輸入點(diǎn)），而有的輸入點(diǎn)的電壓過低（無法觸發(fā)輸入點(diǎn)）。這在plc控制系統(tǒng)中是應(yīng)該特別注意的。
4．輸入信號(hào)可靠性的提高
要提高現(xiàn)場(chǎng)輸入給plc的信號(hào)的可靠性，首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開關(guān)，防止各種原因引起傳送信號(hào)線短路、斷路或接觸不良。其次在程序設(shè)計(jì)時(shí)增加數(shù)字濾波程序，提高輸入信號(hào)的可信性。數(shù)字信號(hào)濾波可采用圖8（a）所示的程序設(shè)計(jì)方法，在現(xiàn)場(chǎng)輸入觸點(diǎn)后加一定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間根據(jù)觸點(diǎn)抖動(dòng)情況和系統(tǒng)的響應(yīng)速度確定，一般為幾十毫秒，這樣可保證觸點(diǎn)確實(shí)穩(wěn)定閉合后才有其他響應(yīng)。模擬信號(hào)濾波可采用圖8（b）所示的程序設(shè)計(jì)方法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)連續(xù)采樣3次，采樣間隔由a/d轉(zhuǎn)換速度和該模擬信號(hào)的變化速率決定。3次采樣數(shù)據(jù)分別存放在數(shù)據(jù)寄存器dt10、dt11、dt12中，當(dāng)最后一次采樣結(jié)束后，利用數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)段比較指令去掉最大和最小值，保留中間值作為本次采樣結(jié)果存放在數(shù)據(jù)寄存器dt0中。
圖8 輸入信號(hào)濾波梯形圖
要提高讀入plc現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的可靠性，還可利用控制系統(tǒng)自身的特點(diǎn)和信號(hào)之間的關(guān)系來判斷信號(hào)的可信程度。如進(jìn)行液位控制時(shí)，由于儲(chǔ)罐的尺寸是已知的，進(jìn)液或出液的閥門開度和壓力也是已知的，在一定時(shí)間里罐內(nèi)液體變化高度大約在什么范圍內(nèi)是知道的，如果這時(shí)液位計(jì)送給plc的數(shù)據(jù)和估算液位高度相差較大，判斷可能是液位計(jì)故障，通過故障報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員檢查該液位計(jì)。又如各儲(chǔ)罐有上、下液位極限保護(hù)，當(dāng)開關(guān)動(dòng)作時(shí)發(fā)出信號(hào)給plc，并判斷這個(gè)信號(hào)是否真實(shí)可靠。在程序設(shè)計(jì)時(shí)將這信號(hào)和該罐液位計(jì)信號(hào)對(duì)比，如果液位計(jì)讀數(shù)也在極限位置，說明該信號(hào)是真實(shí)的；如果液位計(jì)讀數(shù)不在極限位置，判斷可能是液位極限開關(guān)故障或信號(hào)傳送線路故障，同樣通過報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員處理該故障。
工業(yè)環(huán)境空間中的極強(qiáng)電磁場(chǎng)和高電壓、大電流的通斷將會(huì)對(duì)plc產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾，由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，有時(shí)幾百米長(zhǎng)的強(qiáng)電電纜和plc的低壓控制電纜只能敷設(shè)在同一電纜溝內(nèi)，強(qiáng)電干擾在輸入線上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和電流相當(dāng)大，足以使plc輸入端的光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光電耦合器的隔離作用失效，使plc產(chǎn)生誤動(dòng)作。在這種情況下，對(duì)于用長(zhǎng)線引入plc的開關(guān)量信號(hào)，可以用小型繼電器來隔離，光電耦合器中發(fā)光二極管的最小工作電流僅為3ma左右，而小型繼電器的線圈吸和電流為幾十毫安，強(qiáng)電干擾信號(hào)通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生的能量不可能使隔離用的繼電器吸合。有的系統(tǒng)需要使用外部信號(hào)的多對(duì)觸點(diǎn)，例如一對(duì)觸點(diǎn)用于指示燈，并使用繼電器轉(zhuǎn)接輸入信號(hào)，這樣既能提供多對(duì)觸點(diǎn)，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)強(qiáng)電干擾信號(hào)的隔離。