plc在實(shí)際應(yīng)用中常碰到這樣兩個(gè)問(wèn)題：一是plc的i/o點(diǎn)數(shù)不夠，需要擴(kuò)展，然而增加i/o點(diǎn)數(shù)將提高成本；二是已選定的plc可擴(kuò)展的i/o點(diǎn)數(shù)有限，無(wú)法再增加。因此，在滿(mǎn)足系統(tǒng)控制要求的前提下，合理使用i/o點(diǎn)數(shù)，盡量減少所需的i/o點(diǎn)數(shù)是很有意義的。下面將介紹幾種常用的減少i/o點(diǎn)數(shù)的措施。
一、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(shuō)，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)的工作方式不同分成若干組，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(kāi)關(guān)sa來(lái)切換“自動(dòng)”和“手動(dòng)”信號(hào)的輸入電路，并通過(guò)x10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)sa扳到“自動(dòng)”位置，若s1閉合，s2斷開(kāi)，雖然q1、q2閉合，也應(yīng)該是x0有輸入，而x1無(wú)輸入，但如果無(wú)二極管隔離，則電流從x0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
如圖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(lái)實(shí)現(xiàn)9個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入設(shè)備的輸入。圖中，輸出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，則輸入端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)。
當(dāng)y0接通時(shí)，如果q1閉合，則電流從x0端流出，經(jīng)過(guò)d1→q1→y0端，再經(jīng)過(guò)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常開(kāi)觸點(diǎn)和x0常開(kāi)觸點(diǎn)的串聯(lián)，來(lái)表示q1提供的輸入信號(hào)。
圖中二極管也是起切斷寄生回路的作用。
圖2矩陣輸入
采用矩陣輸入方法除了要按圖6-12的硬件連接外，還必須編寫(xiě)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，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(wèn)題。另外，應(yīng)保證輸入信號(hào)的寬度要大于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3a所示，三個(gè)輸入信號(hào)q1、q2、q3只要占用兩個(gè)輸入點(diǎn)，再通過(guò)如圖3b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)。采用這種方法應(yīng)特別注意要保證各輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)不會(huì)同時(shí)接通。
圖3 組合輸入
a)硬件連接圖 b)梯形圖程序
4.輸入設(shè)備多功能化
在傳統(tǒng)的繼電器電路中，一個(gè)主令電器(開(kāi)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(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸入設(shè)備在不同條件下，產(chǎn)生的信號(hào)作用不同。下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明。
如圖4所示的梯形圖只用一個(gè)按鈕通過(guò)x0輸入去控制輸出y0的通與斷。
圖4 用一個(gè)按鈕控制的起動(dòng)、保持、停止電路
圖中，當(dāng)y0斷開(kāi)時(shí)，按下按鈕（x0按通），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(kāi)。即按一下按鈕，x0接通一下，y0得電；再按一下按鈕，x0又接通下，y0失電。改變了傳統(tǒng)繼電器控制中要用兩個(gè)按鈕(起動(dòng)按鈕和停止按鈕)的作法，從而減少了plc的輸入點(diǎn)數(shù)。
同樣道理，我們可以用這種思路來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸入具有三種或三種以上的功能。
5. 合并輸入
將某些功能相同的開(kāi)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(kāi)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)。
6.某些輸入設(shè)備可不進(jìn)plc
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(guò)載保護(hù)的熱繼電器觸點(diǎn)等，有時(shí)就沒(méi)有必要作為plc的輸入，將它們放在外部電路中同樣可以滿(mǎn)足要求，如圖5所示。
圖5 輸入信號(hào)設(shè)在plc外部
二、減少輸出點(diǎn)數(shù)的措施
1.矩陣輸出
圖6中采用8個(gè)輸出組成4×4矩陣，可接16個(gè)輸出設(shè)備(負(fù)載)。要使某個(gè)負(fù)載接通工作，只要控制它所在的行與列對(duì)應(yīng)的輸出繼電器接通即可，例如：要使負(fù)載km1得電工作，必須控制y0和y4輸出接通。
圖6 矩陣輸出
應(yīng)該特別注意：當(dāng)只有某一行對(duì)應(yīng)的輸出繼電器接通，各列對(duì)應(yīng)的輸出繼電器才可任意接通，或者當(dāng)只有某一列對(duì)應(yīng)的輸出繼電器接通，各行對(duì)應(yīng)的輸出繼電器才可任意接通，否則將會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤接通負(fù)載。因此，采用矩陣輸出時(shí)，必須要將同一時(shí)間段接通的負(fù)載安排在同一行或同一列中，否則無(wú)法控制。
2.分組輸出
當(dāng)兩組輸出設(shè)備或負(fù)載不會(huì)同時(shí)工作，可通過(guò)外部轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或通過(guò)受plc控制的電器觸點(diǎn)進(jìn)行切換，所以plc的每個(gè)輸出點(diǎn)可以控制兩個(gè)不同時(shí)工作的負(fù)載。如圖7所示，km1、km3、km5與km2、km4、km6兩組不會(huì)同時(shí)接通，用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)sa進(jìn)行切換。
圖7 分組輸出
3.并聯(lián)輸出
當(dāng)兩個(gè)通斷狀態(tài)完全相同的負(fù)載，可并聯(lián)后共用plc的一個(gè)輸出點(diǎn)。但要注意plc輸出點(diǎn)同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)載時(shí)，應(yīng)考慮plc輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力是否足夠。
4. 輸出設(shè)備多功能化
利用plc的邏輯處理功能，一個(gè)輸出設(shè)備可實(shí)現(xiàn)多種用途。例如在繼電器系統(tǒng)中，一個(gè)指示燈指示一種狀態(tài)，而在plc系統(tǒng)中，很容易實(shí)現(xiàn)用一個(gè)輸出點(diǎn)控制指示燈的常亮和閃爍，這樣一個(gè)指示燈就可指示兩種狀態(tài)，既節(jié)省了指示燈，又減少了輸出點(diǎn)數(shù)。
5.某些輸出設(shè)備可不進(jìn)plc
系統(tǒng)中某些相對(duì)獨(dú)立、比較簡(jiǎn)單的控制部分，可直接采用plc外部硬件電路實(shí)現(xiàn)控制。
以上一些常用的減少i/0點(diǎn)數(shù)的措施，僅供讀者參考，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)具體情況，靈活使用。同時(shí)應(yīng)該注意不要過(guò)份去減少plc的i/0點(diǎn)數(shù)，而使外部附加電路變得復(fù)雜，從而影響系統(tǒng)的可靠性。