范永輝
男,北京人,大學(xué)本科 ,電氣工程師,(北京二七車輛廠建筑設(shè)計所,北京 100072) ,現(xiàn)就職于北京二七車輛廠建筑設(shè)計所,從事建筑電氣、工業(yè)自動化電氣的設(shè)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(jié)省輸入輸出通道的實用方法和實例,從而達到節(jié)約成本、優(yōu)化設(shè)計的目的。
關(guān)鍵詞:可編程序控制器;輸入通道;輸出通道;優(yōu)化設(shè)計;節(jié)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(yè)自動化控制設(shè)計時,經(jīng)常會出現(xiàn)現(xiàn)場信號或驅(qū)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(tǒng)硬件配置增加,設(shè)備成本增大。因此,如何節(jié)省PLC的輸入輸出通道,是能否優(yōu)化設(shè)計、節(jié)約成本的一個重要問題。本文以三菱FX系列PLC在實際應(yīng)用中經(jīng)常應(yīng)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(xiàn)起動停止控制的電路
起停控制電路是控制電路應(yīng)用最多的電路,現(xiàn)場需要起停信號較多,傳統(tǒng)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(huán),則可實現(xiàn)對電機的起停控制,從而節(jié)約一個輸入通道。
(2) 信號設(shè)置在PLC之外
在設(shè)計時對于系統(tǒng)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(shè)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(fù)雜,則應(yīng)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(xiàn)在梯形圖中,可以將它們對應(yīng)的觸點在PLC外部串、并聯(lián)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(jié)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(xiàn)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(lián),所有停止按鈕串聯(lián)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(zhí)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(shè)圖中沒有二極管,系統(tǒng)處于自動狀態(tài),K1、K2、K3閉合,K4斷開,這時將有電流從X1端子流出,經(jīng)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?yōu)镺N。如果開關(guān)串聯(lián)了二極管之后,切斷了寄生回路,避免了錯誤輸入的產(chǎn)生,達到節(jié)約輸入通道的目的。
2 減少所需輸出通道的方法
(1) 少開關(guān)量負載所需輸出點數(shù)的方法
在PLC的輸出功率允許的情況下,通/斷狀態(tài)完全相同的多個負載并聯(lián)后,可以共用一個輸出點;通過外部的或PLC的轉(zhuǎn)換開關(guān)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(qū)動負載工作狀態(tài)時,可以將指示燈與負載并聯(lián),并聯(lián)時指示燈與負載的額定電壓應(yīng)相同,總電流不能超過PLC輸出通道允許值。
系統(tǒng)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(shù)字顯示所需輸出通道的方法
如果用PLC直接驅(qū)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(shù)),顯然需要輸出通道很多。
如果按如圖5所示,用PLC驅(qū)動具有鎖存、譯碼、驅(qū)動功能的芯片CD4513,再用CD4513芯片驅(qū)動顯示器。每個CD4513的數(shù)據(jù)輸入端A~D共用PLC的4個輸入端,在LE信號的上升沿將數(shù)據(jù)輸入端輸入的BCD數(shù)鎖存在芯片內(nèi)的寄存器中,并將該數(shù)據(jù)譯碼后顯示出來。如果輸入的不是十進制數(shù),顯示器熄滅。LE為高電平時,顯示的數(shù)不受數(shù)據(jù)輸入信號的影響。顯然N個顯示器占用的輸出點數(shù)為P=4+N。我們可以看到所驅(qū)動的顯示器越多,節(jié)省的輸出通道越多,成本降的越多。
應(yīng)用時使用繼電器輸出模塊驅(qū)動時,應(yīng)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(tài)變化時,其觸點可能出現(xiàn)抖動,因此應(yīng)先送數(shù)據(jù)輸出信號,待該信號穩(wěn)定之后,再用LE信號的上升沿將數(shù)據(jù)鎖存進CD4513。
以上是筆者在實際應(yīng)用過程中用過的方法,當(dāng)然在實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計靈活掌握采用何種方式來節(jié)約成本和優(yōu)化設(shè)計,希望能給大家提供借鑒作用。
參考文獻:
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