降低PLC控制系統(tǒng)成本的方法

一、降低成本的必要性

PLC作為一種新型的、通用的自動控制裝置，具有功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，易于編程以及工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等諸多特點(diǎn)。因而在工業(yè)自動化、機(jī)電一體化和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造等方面的應(yīng)用越來越廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。

隨著PLC產(chǎn)品的不斷改進(jìn)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)領(lǐng)域的PLC也開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)大量使用PLC；在此背景下，PLC產(chǎn)品的價格和控制系統(tǒng)的費(fèi)用成為企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，也將從根本上影響PLC技術(shù)的應(yīng)用推廣；基于此，本文提供一些簡便的設(shè)計技巧，可在一定程度上降低成本，促進(jìn)PLC的廣泛使用。

在實際使用PLC的過程中，I/O點(diǎn)數(shù)的花費(fèi)，占用大量的開支，當(dāng)前PLC的每一點(diǎn)平均價格高 達(dá)數(shù)百元，進(jìn)口的機(jī)型則高達(dá)千元。減少所需的I/O點(diǎn)數(shù)是降低系統(tǒng)硬件費(fèi)用的主要措施，在大多數(shù)場合下，被控對象的輸出點(diǎn)小于輸入點(diǎn)，實現(xiàn)控制任務(wù)需要的檢測點(diǎn)較多，或者說需要的操作按鈕較多，這樣在選型時PLC的輸出點(diǎn)數(shù)目較容易滿足要求，對輸入點(diǎn)則可能不易滿足。因此，I/O點(diǎn)數(shù)的減少則主要在于減少輸入點(diǎn)數(shù)，若能減少輸入點(diǎn)數(shù)的開銷，便能很好地降低費(fèi)用。

二、降低成本的方法

要降低系統(tǒng)使用成本，可以從硬件和軟件兩個角度來考慮，在硬件方面可以考慮通過電路的組合，減少使用I/O點(diǎn)數(shù)的機(jī)會，在軟件方面則是通過程序的組合擴(kuò)展I/O點(diǎn)的使用價值，實現(xiàn)一點(diǎn)多用。

1、硬件上實現(xiàn)降低成本

硬件方面降低成本在利用現(xiàn)有PLC設(shè)計控制系統(tǒng)方面具有實際意義。可采用以下幾種方法來實現(xiàn)：

（1）外界信號分組輸入

在具有手動控制和自動控制2種效果的系統(tǒng)中，自動控制程序和手動控制程序一般不會同時執(zhí)行．這時可將自動與手動信號按不同控制狀態(tài)要求分組接入PLC輸入端子

SBI和SB2按鈕都使用X0輸入端，但他們不是同時起作用，這樣，通過PLC的硬件公共點(diǎn)(COM)接線的轉(zhuǎn)換和軟件分時執(zhí)行各自不同的用戶程序段的方法，使得PLC的1個輸入點(diǎn)可分別反應(yīng)2個輸入信號的狀態(tài)。起到2個輸入點(diǎn)的作用，來完成PLC在2種工作狀態(tài)下的輸入功能，提高了PLC輸入點(diǎn)的利用效率，節(jié)省了PLC輸入點(diǎn)的實際數(shù)量。圖中SA用來選擇自動／手動程序，供自動／手動切換之用，二極管用來切斷寄生信號，避免錯誤信號的產(chǎn)生。

（2）合并輸入開關(guān)元件

在如圖2(a)所示的多點(diǎn)起停的電動機(jī)控制電路中，電動機(jī)可以實現(xiàn)在不同地方啟動、停止的控制。若采用PLC控制，可分別采用圖2(b)和(c)的接線方法。圖2( b)接線占用PLC輸入點(diǎn)較多(共5個)，梯形圖也顯得復(fù)雜;圖2(c)接線則將外部輸 入信號串聯(lián)后輸入，占用PLC輸入點(diǎn)較少(共2個)，梯形圖也比較簡單。

（3）利用矩陣形式輸入

在由繼電器輸出型的PLC控制系統(tǒng)控制的復(fù)雜系統(tǒng)中，通過矩陣輸入可以明顯的減少所需PLC輸入點(diǎn)數(shù)。圖3中，將輸出端的COM2和輸入端的COMl連接起來。利用軟件使Y430，Y4 31，Y432輪流為“1”狀態(tài)，則Y430為“1”時讀入K1，K2，K3的狀態(tài)。在梯形圖中，應(yīng)將Y430和X400的常開觸點(diǎn)串聯(lián)作為K1提供的輸入量；Y431為“1”時讀入K4，K5，K6的狀態(tài)等。圖中二極管是用來防止寄生電路的產(chǎn)生。這種輸入方法對不常變化的輸入元件特別適合。

（4）部分信號不占端子

對一些功能簡單，涉及面很窄的輸入信號，如手動操作按鈕、熱繼電器常閉觸點(diǎn)等，可將他們設(shè)置在PLC的外部硬件電路中，沒有必要作為PLC的輸入信號。

2、用軟件功能實現(xiàn)成本降低

（1）一點(diǎn)多用

（a）通過計數(shù)器實現(xiàn)

一個電路的啟動和停止控制通常是由2只按鈕分別完成的。當(dāng)一臺PLC控制多個具有啟/停操作的電路時，將占用很多輸入點(diǎn)，如果用1只按鈕實現(xiàn)啟動和停止則可節(jié)省一半的輸入點(diǎn),用計數(shù)器實現(xiàn)的單按鈕起?？刂齐娐?/p>

（b）通過定時器實現(xiàn)

電路如圖5所示。當(dāng)按下按鈕X400時，輸出線圈Y431被置位接通。Y431的輔助觸點(diǎn)使定時器T601定時2 s啟動，2 s后定時器T601常閉觸點(diǎn)斷開，而常開觸點(diǎn)閉合。當(dāng)再次按下按鈕X400時，由于X400和T601都接通，在復(fù)位指令RST作用下，輸出線圈Y431斷開，使外部負(fù)載停止工作。

（c）通過移位寄存器實現(xiàn)

在如圖6所示的電路中，當(dāng)按下按鈕X400時，X400的2個觸點(diǎn)接通移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入和移位輸入2個端子，M200為“1”狀態(tài)，且立即移位到M201，使M201也為“1”狀態(tài)，M201的常開觸點(diǎn)閉合，使Y431有輸出，接通外部負(fù)載工作，同時M201的常閉觸點(diǎn)斷開。當(dāng)再次按下X400按鈕時，由于M201常閉的觸點(diǎn)第二次信號輸入，于是移位信號將M200的“0”狀態(tài)移到M 20 1，使M201為“0”態(tài)．其常開觸點(diǎn)M201切斷了Y431的輸出、停止負(fù)載工作。此時電路恢復(fù)最初狀態(tài)，等待下一次按下按鈕。

（d）通過脈沖輸出指令實現(xiàn)

脈沖輸出指令又稱微分輸出指令。電路如圖7所示，按下按鈕X400時．在微分脈沖輸出指令PLS的作用下，輔助繼電器M300接通一個掃描周期，其常開觸點(diǎn)接通輔助繼電器M100線圈回路，M100常開觸點(diǎn)閉合1個周期，在置位指令的作用下M301接通，M301常開觸點(diǎn)接通輸出繼電器Y431線圈，Y431線圈輸出驅(qū)動外部負(fù)載的控制信號，使負(fù)載啟動運(yùn)行。

當(dāng)再次按下按 鈕X400時，在微分脈沖輸出指令PLS的作用下，M300常開接點(diǎn)接通M101線圈1個掃描周期，M 101常開接點(diǎn)閉合，在復(fù)位指令作用下，Y431線圈回路斷開，使外部負(fù)載停止工作。

（2）跳轉(zhuǎn)線圈實現(xiàn)手動和自動操作

圖8為用-個輸入點(diǎn)X401實現(xiàn)手動和自動2種操作功能的梯形圖。其中X401接自動/手動工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)。當(dāng)開關(guān)指向手動時，X401常開觸點(diǎn)閉合，跳轉(zhuǎn)條件成立，此時將跳過CJP 701與EJP 701之間的程序，使自動工作程序不執(zhí)行，同理當(dāng)開關(guān)指向自動時，執(zhí)行自動工作程序。

三、結(jié)語

在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，通過使用以上方法，可以大大提高PLC輸入／輸出點(diǎn)的利用效率，節(jié)省PLC輸入/輸出點(diǎn)的實際使用數(shù)量，縮小PLC的體積，實現(xiàn)有效地節(jié)約成本。

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