西门子乐山PLC模块总代理

1、引言

    可编程序控制器(Programmable Logic Controller)简称为PLC，它具有可靠性高、抗干扰能力强等突出优点，因而广泛应用于工业控制领域，已经成为现代工业自动化的主要支柱之一。在PLC控制系统的设计中，经常会遇到I/O点资源紧张以及性价比矛盾的问题。有些被控设备需要具有手动、自动的工作方式，且手动部分控制按钮较多；有些自动生产线中，进行位置检测的行程开关或者用于系统工作状态指示的输出比较多，都会使占用的I/O点大为增加。一般通过增加扩展模块来解决，但PLC的I/O点价格昂贵，且还有扩展模块数目和I/O点数目的限制，如SIEMENS的CPU 226大扩展模块数目为7，大扩展168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。若此时再增加CPU，势必使得系统性价比大为降低，在这种情况下，扩展I/O点数具有较大的实际意义。本文以SIEMENS的S7-200 PLC为例，探讨如何扩展PLC控制系统中I/O点数的方法。 

    2、硬件电路I/O点扩展方法

    2.1 分时分组输入

    对于既有手动方式又有自动方式，而二者不可能同时执行的PLC工作方式，不同工作方式的输入可以共用一个PLC的输入点。分时分组输入扩展I／O点数接线图如图l所示。I1.0用来输入自动/手动命令信号，供自动和手动程序切换用；二极管用来切断寄生电路，避免错误信号的产生；SA用来切换自动和手动操作方式。 

    2.2 共用输出触点

    对于通断状态完全相同的负载，在输出点功率允许的情况下，可以并联于同一输出点上，即用一个输出点带动多个负载，需特别注意的是不能超出每个输出点的允许负载能力。接线方式如图2所示。 

    2.3 合并输入触点

    对于一个由如图3所示的按钮和接触器实现的电动机多点起动、停止的控制要求，例如可在三处实现启动和停止，其中，SB1、SB2、SB3为起动按钮，SB11、SB12、SB13为停止按钮。可以将每个按钮接PLC的一个输入点，很容易便可实现。若PLC的输入点较为紧张，则可以用图4所示的方式接线，与每个按钮占用一个输入点的方式相比，该方法的软件编程更为简单。

   3、软件编程I/O点扩展方法

    软件扩展的基本思想是一点两用或轮序复用。即当按钮初次按下时，输出要求为高;当按钮再次按下时，输出要求为低;再按下时又为高，依此类推。这样就可以节省一个输入点，当系统有较多开关量控制时可节省较多输入点，如主机ON和主机OFF，纸料座上和纸料座下，都可以只用一个输入点来控制。实现“一点两用”的编程方法较多，如利用内部辅助继电器、定时器、计数器、移位指令等，本文仅介绍几种简便方法。

1 引言 为了保护机床和维修方便，PLC有显示和检测机床故障的能力。一旦发生故障，维修人员就能根据机床的故障显示号去确定故障类别，予以排除。但在实际加工过程中，我们发现有时PLC同时显示几个故障，它们是由某一个故障引起的连锁故障，排除了初始的引发故障，其它故障报警就消失了。可是从机床PLC显示的所有报警故障中，维修人员并不知道哪个故障是初始引发故障，维修人员只能逐个故障去查，这就增加了维修难度，造成人力物力的浪费。几个故障同时显示时，处理问题的关键是解决初始故障，所以准确判断并检测到初始故障对机床维修工作是非常重要的。我们设计了一种机床PLC初始故障诊断功能，通过PLC程序，准确判断出初始故障的报。维修中，首先排除初始故障，其它引发故障自行消失，这样就极大地方便了机床的维修，提高了机床维修的快速性和准确性。 2 初始故障诊断原理 我们设计的PLC程序不单单是把各个故障都能检测和显示出来，还能把关键的初始故障自动判断出来，PLC初始故障判断程序如附图所示。

下面举例说明初始故障诊断原理。以3个故障为例，其中设置了3个故障检测位，分别为R500.0、R510.0、R520.0；3个初始故障检测位为R500.2、R510.2、R520.2；F149.1为系统复位信号。初始状态时，无报警出现，故障检测位都为“0”，初始故障检测位也都为“0”，复位信号F149.1为“0”。在3个故障中假设首先发生第二个故障。在程序扫描的第一个周期内，其对应的故障检测位R510.0变为“1”，R500.2、R520.2、F149.1初始值为“0”，初始故障检测位R510.2变为“1”，通过自锁保持为“1”，直到故障被排除，系统复位信号发出后“1”状态才被解除。在程序扫描的第二个周期内，R510.2保持为“1”，实现了对R500.1、R520.1的封锁，即使此时另外某一个故障检测位为“1”，也不能导致其初始故障检测位变为“1”。通过此PLC程序的控制，就能从同时发生的众多故障里准确地判断出初始故障。 3 应用实例 实例1 我们在维修北京机床研究所生产的JCS018数控机床时，遇到了多个故障同时发生的问题，如换刀报警和液压报警同时出现。维修时，我们一般从故障根源查起，先检查液压控制部分，然后才能确认故障出在换刀过程中。检查后我们才知道换刀的动力由液压驱动来提供。PLC控制程序设计中，当遇到换刀故障时，为防止更大的意外发生，在报警的同时也断开了液压控制，因此换刀故障发生时出现了两个报警信息。为遵循原机床的设计思路，而又能准确地发出报警信息，我们给JCS018数控机床增加了对初始故障的检查功能。按照前面的程序分析，换刀和液压故障检测位分别为R500.0和R510.0，初始故障可从初始故障检测位R500.2和R510.2读出。当该机床再发生类似故障时，就能很快地判断出初始故障。 实例2 我们在维修一台钻铣加工中心时，也遇到类似现象。该机床配有一个刀具容量为40把刀的刀库，可以自动完成多道工序的钻铣操作。机床主轴电动机为三相异步电动机，主轴电动机只有一种转速，而主轴通过齿轮变速实现12级有级变速。在自动执行某段程序时，程序中的辅助功能既有换档功能S代码，又有找刀功能T代码，只要有一个代码指令没有执行完，辅助功能完了信号则不能发出，即认为此段程序中的辅助功能没有完成，不能继续执行下一个程序段。假如换档功能出现故障时，首先发出换档报警信号，辅助功能完了信号不能发出，超过一定时间后，又发出找刀报警信号，则会认为找刀动作也未完成。如果加上初始故障判断功能，就会使维修人员准确地检查出故障原因，及时解决问题。 4 结束语 我们设计的机床PLC初始故障检测功能，在几个故障同时显示时，能准确地判断出初始的引发故障，给机床维护带来了极大方便，避免了许多无意义的工作，提高了维修效率。在实际应用中取得了良好的效果。