如何有效降低PLC控制系统成本

1  降低成本的必要性
　　PLC作为一种新型的、通用的自动控制装置，具有功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于编程以及工业环境适应性强等诸多特点。因而在工业自动化、机电一体化和传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛，已成为现代工业控制的三大支柱之一。
　　
   随着PLC产品的不断改进和网络技术的发展，生产领域的PLC也开始向网络化方向发展，企业生产的各个环节大量使用PLC；在此背景下，PLC产品的价格和控制系统的费用成为企业关注的焦点，也将从根本上影响PLC技术的应用推广；基于此，本文提供一些简便的设计技巧，可在一定程度上降低成本，促进PLC的广泛使用。
　　
   在实际使用PLC的过程中，I/O点数的花费，占用大量的开支，当前PLC的每一点平均价格高 达数百元，进口的机型则高达千元。减少所需的I/O点数是降低系统硬件费用的主要措施，在大多数场合下，被控对象的输出点小于输入点，实现控制任务需要的检测点较多，或者说需要的操作按钮较多，这样在选型时PLC的输出点数目较容易满足要求，对输入点则可能不易满足。因此，I/O点数的减少则主要在于减少输入点数，若能减少输入点数的开销，便能很好地降低费用。
   2  降低成本的方法
　　
   要降低系统使用成本，可以从硬件和软件两个角度来考虑，在硬件方面可以考虑通过电路的组合，减少使用I/O点数的机会，在软件方面则是通过程序的组合扩展I/O点的使用价值，实现一点多用。
   2.1硬件上实现降低成本
　　
   硬件方面降低成本在利用现有PLC设计控制系统方面具有实际意义。可采用以下几种方法来实现：
   2.1.1外界信号分组输入
　　
   在具有手动控制和自动控制2种效果的系统中，自动控制程序和手动控制程序一般不会同时执行．这时可将自动与手动信号按不同控制状态要求分组接入PLC输入端子，如图1所示(以三菱FX2小型PLC为例)。
　　
   SBI和SB2按钮都使用X0输入端，但他们不是同时起作用，这样，通过PLC的硬件公共点(COM)接线的转换和软件分时执行各自不同的用户程序段的方法，使得PLC的1个输入点可分别反应2个输入信号的状态。起到2个输入点的作用，来完成PLC在2种工作状态下的输入功能，提高了PLC输入点的利用效率，节省了PLC输入点的实际数量。图中SA用来选择自动／手动程序，供自动／手动切换之用，二极管用来切断寄生信号，避免错误信号的产生。
   2.1.2合并输入开关元件

在如图2(a)所示的多点起停的电动机控制电路中，电动机可以实现在不同地方启动、停止的控制。若采用PLC控制，可分别采用图2(b)和(c)的接线方法。图2( b)接线占用PLC输入点较多(共5个)，梯形图也显得复杂;?图2(c)接线则将外部输 入信号串联后输入，占用PLC输入点较少(共2个)，梯形图也比较简单。
   2.1.3利用矩阵形式输入
　　
   在由继电器输出型的PLC控制系统控制的复杂系统中，通过矩阵输入可以明显的减少所需PLC输入点数。图3中，将输出端的COM2和输入端的COMl连接起来。利用软件使Y430，Y4 31，Y432轮流为“1”状态，则Y430为“1”时读入K1，K2，K3的状态。在梯形图中，应将Y430和X400的常开触点串联作为K1提供的输入量；Y431为“1”时读入K4，K5，K6的状态等。图中二极管是用来防止寄生电路的产生。这种输入方法对不常变化的输入元件特别适合。
   2.1.4部分信号不占端子
　　
   对一些功能简单，涉及面很窄的输入信号，如手动操作按钮、热继电器常闭触点等，可将他们设置在PLC的外部硬件电路中，没有必要作为PLC的输入信号。
   2.2用软件功能实现成本降低
   2.2.1一点多用
　　
   （1）通过计数器实现
　　
   一个电路的启动和停止控制通常是由2只按钮分别完成的。当一台PLC控制多个具有启/停操作的电路时，将占用很多输入点，如果用1只按钮实现启动和停止则可节省一半的输入点,用计数器实现的单按钮起停控制电路如图4所示。

（2）通过定时 器实现
　　
   电路如图5所示。当按下按钮X400时，输出线圈Y431被置位接通。Y431的辅助触点使定时器T601定时2 s启动，2 s后定时器T601常闭触点断开，而常开触点闭合。当再次按下按钮X400时，由于X400和T601都接通，在复位指令RST作用下，输出线圈Y431断开，使外部负载停止工作。
　　
   （3）通过移位寄存器实现
　　在如图6所示的电路中，当按下按钮X400时，X400的2个触点接通移位寄存器的数据输入和移位输入2个端子，M200为“1”状态，且立即移位到M201，使M201也为“1”状态，M201的常开触点闭合，使Y431有输出，接通外部负载工作，同时M201的常闭触点断开。当再次按下X400按钮时，由于M201常闭的触点封锁第二次信号输入，于是移位信号将M200的“0”状态移到M 20 1，使M201为“0”态．其常开触点M201切断了Y431的输出、停止负载工作。此时电路恢复最初状态，等待下一次按下按钮

4）通过脉冲输出指令实现
　　
   脉冲输出指令又称微分输出指令。电路如图7所示，按下按钮X400时．在微分脉冲输出指令PLS的作用下，辅助继电器M300接通一个扫描周期，其常开触点接通辅助继电器M100线圈回路，M100常开触点闭合1个周期，在置位指令的作用下M301接通，M301常开触点接通输出继电器Y431线圈，Y431线圈输出驱动外部负载的控制信号，使负载启动运行。

当再次按下按 钮X400时，在微分脉冲输出指令PLS的作用下，M300常开接点接通M101线圈1个扫描周期，M 101常开接点闭合，在复位指令作用下，Y431线圈回路断开，使外部负载停止工作。
   2.2.2跳转线圈实现手动和自动操作

图8为用-个输入点X401实现手动和自动2种操作功能的梯形图。其中X401接自动/手动工作方式转换开关。当开关指向手动时，X401常开触点闭合，跳转条件成立，此时将跳过CJP 701与EJP 701之间的程序，使自动工作程序不执行，同理当开关指向自动时，执行自动工作程序。
   3结语
　　
   在PLC控制系统设计过程中，通过使用以上方法，可以大大提高PLC输入／输出点的利用效率，节省PLC输入/输出点的实际使用数量，缩小PLC的体积，实现有效地节约成本。
   参考文献
［1］彭利标.可编程控制器原理及应用［M］.西安:西安电子科技大学出版社,1999
［2］MITSUBISHI PLC F1系列 使用手册［S］.1992
［3］宋建成.可编程序控制器原理与应用［M］.北京?科学出版社,2004
［4］张友军.可编程序控制器I/O接口数量的扩大设计,1999(3)
［5］王兆义.小型可编程序控制器实用技术［M］.北京:机械工业出版社,1997
［6］MITSUBISHI PLC FX2N系列 使用手册［S］.1997?