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基于组扫描的PLC开关量采集方法设计

发布时间:2020-10-30 发布时间:
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摘要:针对大量开关量信号输入的问题,以日本三菱公司的fx系列plc为例,本文设计了一种基于组扫描输入的plc开关量采集方法,借助于输入接口板,可以实现多个开关输入信号接入plc单个输入点,使用这种方法,对输入点数较多的控制系统,可以节省plc的输入点数,提高plc的信息采集效率效率,对降低控制系统成本具有重要意义。
1 引 言

 

plc是近四十年发展起来的现代工业控制技术,由于它把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广等优点和继电器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来,并且其本身具有体积小、功耗低、性能稳定等特点,因而在工业生产过程控制中的得到了广泛应用,被称为现代工业自动化的三大支柱(plc、 数控技术、工业机器人)之一。

对于输入输出点数比较少的系统可以不需要接口扩展;当点数较多时,需要进行输入输出扩展。不同公司的plc产品,对系统总点数及扩展模块数量都有限制,当扩展仍不能满足需要时,就不得不使用网络结构,这既增加了系统的复杂度,也提高了系统成本。

针对大量开关量信号输入的问题,以日本三菱公司的fx系列plc为例,本文设计了一种基于组扫描输入的plc开关量采集方法,借助于输入接口板,可以实现多个开关输入信号接入plc单个输入点,使用这种方法,对输入点数较多的控制系统,可以节省plc的输入点数,提高plc的信息采集效率效率,对降低控制系统成本具有重要意义。

2 硬件设计

对于工业现场中经常会用到的开关、按钮等开关量信号,通常按照图1的配线方法接入plc的输入点,该方法以com端作为所有开关量输入信号的公共端,每一个开关或按钮接入一个plc的输入点。

图1 常用开关量信号接入方法

为解决大量开关量信号输入问题,利用信号扫描原理,设计了一种基于组扫描输入的plc开关量输入采集方法,硬件结构如图2所示。图中以16个开关量输入信号为例,这16个开关量输入信号被分为4组,分别接入四块接口板(每块接口板可接入4路信号,通过二极管输出)。通过接口板后,k1、k5、k9、k13均接入plc的x1输入端,依此类推,k2、k6、k10、k14均接入plc的x2输入端,k3、k7、k11、k15均接入plc的x3输入端,k4、k8、k12、k16均接入plc的x4输入端,16个开关量输入信号只占用了plc的4个输入端。

4块接口板分别由plc的4个输出y1~y4选通(用虚线画出),如当y1有效而y2~y4均无效时,接口板i被选通,此时k1~k4的信号被送入x1~x4,当y2有效而y1、y3、y4无效时,k5~k8的信号被送入x1~x4,另外两组信号的送入方法相同。在这种结构中,输出端y代替com作为公共端。

这样每个周期扫描4次,可分4次将16个信号送到plc的输入端,每次扫描过后在程序中将x1~x4的状态转移到其他位置。16个输入信号仅占用了4个输入端和4个输出端,节省了一半的plc输入输出点数,在实际使用中还可以根据需要进行灵活扩展,获得更高的使用效率。如若每块接口板上接8个开关量输入信号,4块板共接入32个输入信号,共占用plc的8个输入端,输出端仍然是4个。

设计时要注意接口板中二极管的选择,一定要选择质量高、稳定性好的二极管,如果出现二极管损坏或击穿的情况,将会出现输入信号不能被正确送入plc输入端或出现输入紊乱。另外输入信号的组数不宜过多,图2中是4组,若每次扫描时间间隔为100ms,则4次扫描的扫描周期是400ms,输入信号的延迟最大可能达到400ms,若组数过多(如超过10组),会出现信号延迟导致系统的灵敏度下降。

图2 基于组扫描的plc开关量输入采集硬件结构



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