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范永輝
男，北京人，大學本科 ，電氣工程師，(北京二七車輛廠建筑設計所，北京 100072） ,現就職于北京二七車輛廠建筑設計所,從事建筑電氣、工業自動化電氣的設計與組織施工。
摘要:主要介紹了在使用可編程序控制器時，節省輸入輸出通道的實用方法和實例，從而達到節約成本、優化設計的目的。
關鍵詞:可編程序控制器；輸入通道；輸出通道；優化設計；節約成本
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
在工業自動化控制設計時，經常會出現現場信號或驅動元件太多，可編程序控制器（本文簡稱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，使系統硬件配置增加，設備成本增大。因此，如何節省PLC的輸入輸出通道，是能否優化設計、節約成本的一個重要問題。本文以三菱FX系列PLC在實際應用中經常應用的方法做一下歸納、整理。
1 減少PLC輸入點的方法
（1） 用一個按鈕實現起動停止控制的電路
起停控制電路是控制電路應用最多的電路，現場需要起停信號較多，傳統的起停電路需要起動、停止兩個按鈕，如果我們使用PLC的交替輸出指令（ALT指令），用一個按鈕X0（假定此位接按鈕）就可以控制Y0（假定此位接電機）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，則可實現對電機的起停控制，從而節約一個輸入通道。
（2） 信號設置在PLC之外
在設計時對于系統的某些輸入信號，如圖2所示，其中手動操作按鈕、電機熱繼電器FR的保護信號，可以設置在PLC外部的硬件電路中。注意如果某些手動按鈕需要串接連鎖、互鎖信號太多，造成外部接線復雜，則應考慮仍將這些信號接入PLC。
（3） 觸點的合并
如果某些外部輸入信號總是以某種“與或非”組合的整體形式出現在梯形圖中，可以將它們對應的觸點在PLC外部串、并聯后作為一個整體輸入PLC，則只需占用PLC的一個輸入通道即可。這樣既可節約成本又簡化了線路。
如某負載按照工藝要求需要對其實現三方控制，即三個起動按鈕，三個停止按鈕，如果分別接入PLC則需要占用6個輸入通道。如果按圖3所示，將所有起動按鈕并聯，所有停止按鈕串聯后接入PLC，則只需占用2個PLC輸入通道。
（4） 時分組輸入
自動程序和手動程序不會同時執行，自動和手動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用來輸入自動/手動指令信號，供自動程序和手動程序切換之用。
圖中的二極管用來切斷寄生電路。假設圖中沒有二極管，系統處于自動狀態，K1、K2、K3閉合，K4斷開，這時將有電流從X1端子流出，經K2、K1、K3形成的寄生回路流回COM端，使輸入繼電器X1錯誤地變為ON。如果開關串聯了二極管之后，切斷了寄生回路，避免了錯誤輸入的產生，達到節約輸入通道的目的。
2 減少所需輸出通道的方法
（1） 少開關量負載所需輸出點數的方法
在PLC的輸出功率允許的情況下，通/斷狀態完全相同的多個負載并聯后，可以共用一個輸出點；通過外部的或PLC的轉換開關的切換，一個輸出點可以控制兩個或多個不同時工作的負載。
在需要用指示燈顯示PLC驅動負載工作狀態時，可以將指示燈與負載并聯，并聯時指示燈與負載的額定電壓應相同，總電流不能超過PLC輸出通道允許值。
系統中某些相對獨立或比較簡單的部分，可以不進PLC，直接用繼電器線路來控制，這樣同時減少了所需的PLC的輸入點和輸出點。
（2） 少數字顯示所需輸出通道的方法
如果用PLC直接驅動多位LED七段顯示器，每個需要7個輸出通道，則需要總輸出通道為P=N*7個（其中N為顯示器的位數），顯然需要輸出通道很多。
如果按如圖5所示，用PLC驅動具有鎖存、譯碼、驅動功能的芯片CD4513，再用CD4513芯片驅動顯示器。每個CD4513的數據輸入端A~D共用PLC的4個輸入端，在LE信號的上升沿將數據輸入端輸入的BCD數鎖存在芯片內的寄存器中，并將該數據譯碼后顯示出來。如果輸入的不是十進制數，顯示器熄滅。LE為高電平時，顯示的數不受數據輸入信號的影響。顯然N個顯示器占用的輸出點數為P=4+N。我們可以看到所驅動的顯示器越多，節省的輸出通道越多，成本降的越多。
應用時使用繼電器輸出模塊驅動時，應注意在與CD4513相連的PLC各輸出端與“地”之間分別接一個幾千歐電阻，以免在輸出繼電器的觸點斷開時CD4513的輸入端懸空。輸出繼電器的狀態變化時，其觸點可能出現抖動，因此應先送數據輸出信號，待該信號穩定之后，再用LE信號的上升沿將數據鎖存進CD4513。
以上是筆者在實際應用過程中用過的方法，當然在實際應用中應根據具體設計靈活掌握采用何種方式來節約成本和優化設計，希望能給大家提供借鑒作用。
參考文獻：
[1] 可編程序控制器的編程方法與工程應用[M]. 重慶大學出版社.
[2] 三菱FX2N系列微型可編程序控制器使用手冊.
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號