可编程序控制器输入点数经济扩展法研究

关键词：PLC输入模块 辅助继电器 编码 译码软元件

前言：可程序控制器又简称PLC，在我国已经广泛应用于各行各业，尤其是工业控制方面应用最为广泛，熟悉PLC编程的人员常常会遇到一个棘手的问题：当系统稍大，往往会造成手头上的PLC输入点数不够的尴尬局面，例如，用三菱的FX2N-48MR来编写四层电梯控制程序，就会造成输入点数严重缺乏的情况，所以，在实际工作中，出于无奈，只好购买厂家生产的输入扩展模块，可是，生产厂家的输入模块贵得离谱，相当于又买三分之一或半个PLC，可是，如果是学校，则购买的可能性几乎为零，于是就给教学带来不便，虽然，书中也有介绍节省输入点数的编程方法，例如：用比较指令可以将一个按钮当做3个来用，或者利用计数器也可以节约一定的输入点数，但是，此种方法可节约的点数非常有限，在一个程序里最多节约几个而已，同时，为了节约输入点数，会造成编程复杂、繁琐、难于阅读、理解。本人经多年对PLC编程的研究发现，PLC内部有大量的软元件，以三菱FX系列为例，用户可用的辅助继电器M有1024个，状态寄存器S有1000个，定时器T256个、计数器C256个、数据寄存器D8000个，输入继电器X、输出继电器Y则随型号变化而变化（受限），在编程时往往受限的是输入继电器X的个数9又称点数），其次是输出继电器的点数，而其余的软元件则有大量富余，于是，我就思考：能否利用PLC自身内部富余的软元件来进行输入、输出点数的扩展？经思考发现：结合外部硬件和内部软元件可用开发出比生产厂家便宜10倍以上的输入、输出扩展模块！！

正文：

一、 扩展思路：

PLC输入继电器的特点是一路输入信号占用一个输入点，其原意是为了编程的方便，因为PLC的使用对象在国外是工人，非高学历技术工作者，在实际工业控制中，我们可以根据逻辑要求，先编好程序，在根据实际的程序大小去购买相应大小（输入+输出的点数），可是，在教学中，往往是教学教具生产厂家生产的PLC工作台，一般的选择FX2N―48MR，实验设备一旦确定，则PLC的输入点数就成定局，而同一个教学设备，却在教学中需要编写成百甚至上千的不同程序，对于较为复杂的系统，就会造成输入点数不够的局面（如前面所讲的电梯控制），而借鉴变频器组合操作的多个开关、按钮进行组合输入时，又使得操作和编程变得非常繁杂，如果能够利用变频器组合操作一样按照译码方式得出多个结果，同时又不会给编程造成难度增加，即要一一对应，那就解决了输入点数不够的难题，我的做法是:选择PLC输入继电器最后几个输入点进行编码方式输入，然后利用内部软元件进行编程―译码，使扩展后的外部输入信号和内部软元件一一对应，如利用最后四个输入继电器进行编码，可获得15个可用状态（扣除0000状态），减去被参与编码废除的四个输入继电器，则相当于扩展了11个输入点，如果5个参与编码，可获得31-5=26个输入点，6个参与编码则可获得63-6=57个输入点，其余以此类推。

二、 编码―译码扩展法：

以FX2N―48MR为例，将最后四个输入继电器X24、X25 、X26、 X27进行编码，为了不影响PLC自身的输入继电器X24―X27，则编码时不能按顺序，否则不利于功能指令的使用 (如MOVP K2X20K2Y0)，译码时，必须将X24―X27四个分别动作时的编码摆在最前面，而其余状态则可随意，按照此原则列出编码―译码表如下所示;

输入继电器 X27 X26 X25 X24 扩展后输入继电器

X24 0 0 0 1 X24

X25 0 0 1 0 X25

X26 0 1 0 0 X26

X27 1 0 0 0 X27

X30 0 0 1 1 M400

X31 0 1 0 1 M401

X32 0 1 1 0 M402

X33 0 1 1 1 M403

X34 1 0 0 1 M404

X35 1 0 1 0 M405

X36 1 0 1 1 M406

X37 1 1 0 0 M407

X40 1 1 0 1 M408

X41 1 1 1 0 M409

X42 1 1 1 1 M410

当输入点数不过时，需要采用扩展的输入模块，用户编程不必困惑，不需要考虑是不是扩展的输入点，一样可以按照原有逻辑编程，只是编程后将扩展的输入点X30―X42一一改为M400―M410即可，为了减少用户编程困扰，必须在用户程序前加上如下扩展初始化程序：

要说明一点就是，扩展点数不同，则初始化程序不同，熟悉PLC编程规则的熟悉此种扩展方法后可自行编写不同扩展点数的初始化程序。

三、 输入扩展硬件接线图：

只要按照上述编码―译码表接线即可，如下图所示:

说明：该接线图只适用于扩展11点用，扩展点数不同，则硬件接线图也不一样，一定要按照编码-=译码表接线，否则就会造成紊乱，切记！！该法适用于所有类型PLC，具有通用价值，只是不同厂家生产的PLC由于指令格式、内部软元件不一样，所以初始化程序不同而已。

四、 简易输入扩展模块的开发：

为了产品的通用性，该模块采用和生产厂家一样的外观和尺寸(为了方便安装)，将编码―译码法接线图制成印制电路板，安装在模块内，按照电路图外部接线接好线，就可以使用了。

五、 使用效果：

在教学中，当PLC课程讲授到一定程度，就和学生讲解扩展原理，一方面加强了学生的理论基础知识（数字电路）,另一方面加强了印制电路制作能力，经教学中编程反应，使用时和生产厂家的扩展模块几乎一样方便，而且比厂家生产的扩展模块多了一项自保功能，就是说在厂家生产的扩展模块中必须使用开关的输入点，在这种扩展输入点中就可以用按钮来取代，节约了开关长期接通造成的能量浪费，收到了良好的教学效果，拓展了学生的思维方式和视野。

参考文献：

[1] 廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社,2005：176-188.

[2] 郭昌荣.FX系列PLC的链接通信及VB图形监控[M].北京：北京航空航天大学出版社,2008：113-154.

[3] 龚仲华.三菱FX/Q系列PLC应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2008：351-374.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。