论文部分内容阅读
摘要：
本文全面阐述了可编程序控制器控制系统中I/O点數的计算内容，指出点数计算过程中的注意事项及计算I/O点数的重要意义。在此基础上，针对可编程序控制器控制系统中常见的I/O点数不足问题进行分析，并结合笔者自身的工作经验，提出相应的I/O点数扩展方法，以期为可编程序控制器的更好应用提供奠定良好理论基础。
关键词： 可编程序控制器；I/O点数；计算；点数扩展
【中图分类号】B845.63
【文献标识码】A
【文章编号】2236-1879（2017）07-0282-02
1I/O点数的计算内容
（1）控制电磁阀等的I/O点数。分析不同电磁阀的工作原理可知，使用PLC控制电磁阀等相关元件的I/O点数分别为：①单线圈电磁阀的I/O点数分别为2个和1个；②双线圈需4个输入点和2个输出点；③按钮、开关及指示灯均需1-2个输入点；④波段开关的输入点与波段数量具有对应性。（2）控制交流发电机的I/O点数。PLC控制交流发电机时，主令信号和反馈信号是PLC的输入信号，同时使用可编程序控制器的输出信号对控制对象的结构元件进行控制，从而达到控制交流发电机的目的[2]。
2控制系统中I/O点数的扩展方法
市场调研结果显示，小型可编程序控制器的使用范围更广泛。但在实际应用过程中往往会出现存储量富余、I/O点数不足的现象，影响到PLC顺序控制功能的正常发挥。I/O点数较高的控制器对应的价格也相对较高，探讨高效用、低成本的点数扩展方法，具有极其重要的现实意义。现使用“组合编码”方法，对PLC控制系统中的I/O点数进行扩展，其具体步骤及结果如下。
（1）输入点数的扩展。
令PLC的现有输入点数为n，并将其分为点数为A和B的两组，则存在A×B个输入点组合。根据数学计算方法可知，当A=B=n/2时，PLC输入端所能输入的信号数量取最大值（n/2）2。值得注意的是，输入信号在PLC的输入端口处应使用二极管隔离，以免发生信号间干扰现象；且经“组合编码”后的输入信号与原有继电器间的一一对应关系也不复存在，故在具体实现过程中应输入额外的解码后电路，恢复输入信号与继电器的对应关系，确保信号的准确输入和传送。
（2）输出点数扩展。
输出点数的扩展过程与输入点数大体一致，具体操作步骤为：第一，将可编程序控制器的输出点数（m）进行分组，两组输出点的公共端口相互绝缘，点数数量分别为A'和B'；第二，按照相同的点数组合方法，可得A'×B'个组合类型；第三，A'和B'均取m/2，即可计算出不同数量输出端点数对应的允许扩展水平，输出点数的扩展结果与输入点数相同，均可参照表1。同时，在编码的梯形图中也应添加输出编码电路，使输出信号与相应继电器一一对应，从而确保输出结果的准确性。
扩展后输出信号的处理过程为：PLC的输出信号首先输出到控制器内部的继电器，内部继电器可根据编写好的梯形编码图，将信号对应的编码进行输出，再利用扩展内容中的矩阵解码程序，将输出信号还原，进而作用于控制对象，达到控制目的。
（3）“组合编码”的原理及优势。
分析输入输出点数的具体扩展机理，可知其扩展原理即为：首先使用可编程序控制器的内部继电器代替原有输入及输出端口的继电器，改变输入、输出信号的接收和处理过程；随后，在程序梯形图中分别添加输入和输出的解码电路图，使扩展后的输入输出端口与扩展前继电器相对应，进而确保输入输出信号与扩展后继电器的一一对应关系。
（4）可行性的影响因素分析。
由上文可知，“组织编码法”在可编程序控制器控制系统中的I/O点数扩展问题上具有明显优势，在具体实践中的推广应用价值较高。但在实际操作中，PLC的I/O点数往往与预期水平存在一定差距。分析出现这一现象的原因，并根据分析结果进行经验总结可知，影响“组合编码”方法可行性的因素主要有：PLC的内存及内部继电器的性能、继电器号码的分配正确性。
分析可知，若扩1和扩16同时产生输入信号，则会使输入端的1、7、8同时产生输入信号。这一结果不仅会使内部扩3和扩16继电器发生状态变化，还会导致无输入信号的扩展④和扩展⑩无变化，导致与之对应的扩4和扩10也发生动作，使电路失控。不难看出，只要确保同时输入的信号送达至相对应的扩展输入端，即可确保控制器控制系统的正常运转，有效避免由于I/O点数扩展而带来的不利影响。
扩展后端口的正确分配步骤为：（1）首先按照控制器的应用环境对控制系统的要求，对扩展前端口的1-16号元件工作顺序进行编号，并确定可同时工作的元件编号。（2）扩展后的同排及同列端口可存在同时输入现象，故可按照步骤1中可同时工作的元件分布情况，对扩展后的端口进行相应调整，使扩展后的内部继电器与扩展前的继电器分布情况一一对应，例如图2中扩展②与扩2端口相连，经调整后扩展②应连接至扩5端口，同时还应注意将所有梯形编码图中与之相关的部分进行修正。（3）调整完成后应将输出端的指示灯作为模拟控制对象，并利用模拟开关，对扩展后的控制系统进行模拟调试，确认无误后再将其接入整个系统中[6]。
3结语
综上所述，可编程序控制器控制系统中的I/O点数主要包括控制电磁阀等的I/O点数、控制交流发电机的I/O点数及控制直流发电机的I/O点数，多种I/O点数的计算结果可作为选择可编程序控制器的主要参考依据。因此，相关工作人员在计算PLC控制系统的I/O点数时，应尽可能地确保计算结果的准确性，并注意在计算结果基础上预留20-25%的裕留，使I/O点数的估算结果与实际情况的符合度进一步提高。此外，若在实践应用中出现I/O点数不足现象，可按照上文中的“组合编码法”进行点数扩展，在提高控使用价值的同时尽可能地控制成本[7]。
参考文献
[1]曹培江，徐忠君.节省PLC控制系统I/O点数的实用方法[J].工业控制计算机，2007，07：75-76.
[2]邵林，陈辉.PLC控制系统I/O点数扩展方法探讨[J].科技信息（科学教研），2007，20：87+108.
本文全面阐述了可编程序控制器控制系统中I/O点數的计算内容，指出点数计算过程中的注意事项及计算I/O点数的重要意义。在此基础上，针对可编程序控制器控制系统中常见的I/O点数不足问题进行分析，并结合笔者自身的工作经验，提出相应的I/O点数扩展方法，以期为可编程序控制器的更好应用提供奠定良好理论基础。
关键词： 可编程序控制器；I/O点数；计算；点数扩展
【中图分类号】B845.63
【文献标识码】A
【文章编号】2236-1879（2017）07-0282-02
1I/O点数的计算内容
（1）控制电磁阀等的I/O点数。分析不同电磁阀的工作原理可知，使用PLC控制电磁阀等相关元件的I/O点数分别为：①单线圈电磁阀的I/O点数分别为2个和1个；②双线圈需4个输入点和2个输出点；③按钮、开关及指示灯均需1-2个输入点；④波段开关的输入点与波段数量具有对应性。（2）控制交流发电机的I/O点数。PLC控制交流发电机时，主令信号和反馈信号是PLC的输入信号，同时使用可编程序控制器的输出信号对控制对象的结构元件进行控制，从而达到控制交流发电机的目的[2]。
2控制系统中I/O点数的扩展方法
市场调研结果显示，小型可编程序控制器的使用范围更广泛。但在实际应用过程中往往会出现存储量富余、I/O点数不足的现象，影响到PLC顺序控制功能的正常发挥。I/O点数较高的控制器对应的价格也相对较高，探讨高效用、低成本的点数扩展方法，具有极其重要的现实意义。现使用“组合编码”方法，对PLC控制系统中的I/O点数进行扩展，其具体步骤及结果如下。
（1）输入点数的扩展。
令PLC的现有输入点数为n，并将其分为点数为A和B的两组，则存在A×B个输入点组合。根据数学计算方法可知，当A=B=n/2时，PLC输入端所能输入的信号数量取最大值（n/2）2。值得注意的是，输入信号在PLC的输入端口处应使用二极管隔离，以免发生信号间干扰现象；且经“组合编码”后的输入信号与原有继电器间的一一对应关系也不复存在，故在具体实现过程中应输入额外的解码后电路，恢复输入信号与继电器的对应关系，确保信号的准确输入和传送。
（2）输出点数扩展。
输出点数的扩展过程与输入点数大体一致，具体操作步骤为：第一，将可编程序控制器的输出点数（m）进行分组，两组输出点的公共端口相互绝缘，点数数量分别为A'和B'；第二，按照相同的点数组合方法，可得A'×B'个组合类型；第三，A'和B'均取m/2，即可计算出不同数量输出端点数对应的允许扩展水平，输出点数的扩展结果与输入点数相同，均可参照表1。同时，在编码的梯形图中也应添加输出编码电路，使输出信号与相应继电器一一对应，从而确保输出结果的准确性。
扩展后输出信号的处理过程为：PLC的输出信号首先输出到控制器内部的继电器，内部继电器可根据编写好的梯形编码图，将信号对应的编码进行输出，再利用扩展内容中的矩阵解码程序，将输出信号还原，进而作用于控制对象，达到控制目的。
（3）“组合编码”的原理及优势。
分析输入输出点数的具体扩展机理，可知其扩展原理即为：首先使用可编程序控制器的内部继电器代替原有输入及输出端口的继电器，改变输入、输出信号的接收和处理过程；随后，在程序梯形图中分别添加输入和输出的解码电路图，使扩展后的输入输出端口与扩展前继电器相对应，进而确保输入输出信号与扩展后继电器的一一对应关系。
（4）可行性的影响因素分析。
由上文可知，“组织编码法”在可编程序控制器控制系统中的I/O点数扩展问题上具有明显优势，在具体实践中的推广应用价值较高。但在实际操作中，PLC的I/O点数往往与预期水平存在一定差距。分析出现这一现象的原因，并根据分析结果进行经验总结可知，影响“组合编码”方法可行性的因素主要有：PLC的内存及内部继电器的性能、继电器号码的分配正确性。
分析可知，若扩1和扩16同时产生输入信号，则会使输入端的1、7、8同时产生输入信号。这一结果不仅会使内部扩3和扩16继电器发生状态变化，还会导致无输入信号的扩展④和扩展⑩无变化，导致与之对应的扩4和扩10也发生动作，使电路失控。不难看出，只要确保同时输入的信号送达至相对应的扩展输入端，即可确保控制器控制系统的正常运转，有效避免由于I/O点数扩展而带来的不利影响。
扩展后端口的正确分配步骤为：（1）首先按照控制器的应用环境对控制系统的要求，对扩展前端口的1-16号元件工作顺序进行编号，并确定可同时工作的元件编号。（2）扩展后的同排及同列端口可存在同时输入现象，故可按照步骤1中可同时工作的元件分布情况，对扩展后的端口进行相应调整，使扩展后的内部继电器与扩展前的继电器分布情况一一对应，例如图2中扩展②与扩2端口相连，经调整后扩展②应连接至扩5端口，同时还应注意将所有梯形编码图中与之相关的部分进行修正。（3）调整完成后应将输出端的指示灯作为模拟控制对象，并利用模拟开关，对扩展后的控制系统进行模拟调试，确认无误后再将其接入整个系统中[6]。
3结语
综上所述，可编程序控制器控制系统中的I/O点数主要包括控制电磁阀等的I/O点数、控制交流发电机的I/O点数及控制直流发电机的I/O点数，多种I/O点数的计算结果可作为选择可编程序控制器的主要参考依据。因此，相关工作人员在计算PLC控制系统的I/O点数时，应尽可能地确保计算结果的准确性，并注意在计算结果基础上预留20-25%的裕留，使I/O点数的估算结果与实际情况的符合度进一步提高。此外，若在实践应用中出现I/O点数不足现象，可按照上文中的“组合编码法”进行点数扩展，在提高控使用价值的同时尽可能地控制成本[7]。
参考文献
[1]曹培江，徐忠君.节省PLC控制系统I/O点数的实用方法[J].工业控制计算机，2007，07：75-76.
[2]邵林，陈辉.PLC控制系统I/O点数扩展方法探讨[J].科技信息（科学教研），2007，20：87+108.