常见问题

降低PLC控制系统成本的方法

 

发布日期:[2015/3/19 16:17:14]   

 
 

一、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。


二、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。


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:


(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)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。


(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。


(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、用软件功能实现成本降低


(1)一点多用


(a)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。



(b)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。


(c)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。


(d)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)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。


三、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。

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