低成本的PLC输入点扩展方法

利用plc自身的输入点和输出点扩展plc实际的输入点数目无需增加额外的硬件，提高了系统的性价比。对于上面提到的2种扩展plc输入点数的方法，在实验室中进行了验证，运行可靠，简便易懂，应用价值颇为可观。 

　　1 引言

　　PLC具有体积小、性价比高、功耗低、抗干扰能力强、编程使用方便等优点被广泛地应用于工业控制领域。但在实际应用过程中，被控对象的输出点少于输入点现象较为频繁，实现控制任务需要检测的点较多，或者操作按钮比较多，这样在选型时plc的输出点数目可以很容易的满足要求，而对于输入点来说有可能不易满足，针对上述情况通常可以采取如下措施: (1)选择输出点数目满足要求的plc，通过配置专用的输入模块来增加输入点数目，使输入点数目满足控制系统的要求，这种方法增加了控制系统的成本，降低了系统的性价比。(2)选取输入点数目比较多的plc，这样在满足了控制系统对输入点数目的要求同时，增加了输出点数目，使输出点产生冗余而闲置，造成了资源浪费。(3)仍然是选择输出点数目满足要求的plc，但在扩展时增加部分外围电路，这部分电路主要由译码器构成，这样可以大大降低系统的初期投资。(4)采用plc的软件编程实现，其优点是在plc输出点数目满足系统要求的前提下，选择输入点数目较少的plc，不增加额外的硬件，利用这plc自身固有的资源，通过编码方法实现输入点数目的扩展。本文通过对plc输入、输出点的组合，介绍了两种基于软件编程方法的输入点扩充方法。

　　2 基于软件编程方法的输入点扩充方法

　　plc的一个重要的特点就是各组输入、输出点的独立性较强，这一点主要表现在输入、输出点的公共端上。一方面，单独的输入、输出点可以有自己的公共端另一方面，多个输入、输出点可以共用一个公共端，这样输入、输出点相互间的组合就比较容易。通过这些组合，我们可以借用矩阵键盘扫描原理和输入节点组合矩阵的 原理来增加输入点数目。

　　2.1 利用矩阵键盘扫描原理扩展plc输入点数目

　　取plc的m个输入点作为输入节点矩阵的行回扫线输入端，取plc的n个输出点作为输入节点矩阵的列选择线输出端，同时将所用输入端的公共端com和输出 端的公共端com相连，通过内部程序控制n条列选择线的状态，从而实现输入节点矩阵列扫描;通过检测m个输入点的状态，完成输入节点矩阵的行扫描;这样就 可以唯一确定输入节点矩阵中某一接点的闭合状态。利用节点矩阵，可以很方便地由m个输入点和n个输出点扩展成m×n个输入点。

　　图1为采用矩阵键盘扫描原理扩展4×2个输入点的原理图。当plc的输入、输出动作时必须构成一个闭合回路。下面以输入节点s0和s1说明系统的工作过程:

　　(1) 当plc输出点y0、y1断开时，输入点i0的回路不通，此时即使输入节点s1、s2闭合，plc也无法检测到节点的闭合。

　　(2) 当plc输出点y0闭合，y1断开时，若输入节点s0闭合，可使plc输入点i0有效;同时，因为y1断开，s1闭合无效。

　　(3) 当plc的输出点y1闭合，y0断开时，若输入节点s1闭合，可使plc输入点i0有效;同时，因为y0断开，s2闭合无效。

　　通过上述分析，可以知道分时控制输出点y0、y1的状态，就可以唯一确定输入节点s1、s2的闭合状态，同理也可以将推广到输入节点s2、s3、s4、 s5、s6、s7。在使用这种方法时必须确定键盘的扫描时间，而扫描时间的长短取决于plc的输出点形式。对于晶体管、晶闸管以及固态继电器输出的 plc，在满足控制要求的前提下，可将扫描时间取的短一些;对于继电器输出的plc，考虑到触点的寿命，扫描时间应适当延长。

　　2.2 利用输入点组合矩阵方法扩展plc输入点数目

　　利用矩阵键盘扫描原理扩展plc输入点数目的前提是plc必须有剩余的输出点。如果没有，这种方案必然不可行，这时必须借助于输入点，下面介绍一种基于输入点组合矩阵的输入点扩展方法。

　　取plc的m个输入点构成m个输入节点组，取plc的n个输入点构成n个输入节点状态检测端，即每个输入节点组包含有n个节点，这样就可以实现m×n个输 入点的扩展。当某一接点闭合时，对应的输入节点组和输入节点检测端都有信号送入plc，通过输入节点的判断就可以唯一确定输入节点状态。

　　图2是利用输入节点组合矩阵扩展3×4个输入点的原理图。图2中包含有3个输入节点组，4个输入状态检测端，即每组包含4个输入节点。图2中二极管的作用 是防止节点闭合时相互间的干扰。下面以输入节点s0说明系统的工作过程。

　　(1) 当输入节点s0断开时，对应的输入节点组输入端x0和输入状态检测端x6均无输入，表明s0断开。

　　(2) 当输入节点s0闭合时，对应的输入节点组输入端x0和输入状态检测端x6均有信号进入plc，表明s0闭合。

　　通过上述分析，可以得到如下结论:由输入点x0和输入点x6组合的唯一性就可以唯一确定输入节点s0的状态，从而达到扩展输入点数的目的，这一结论可以从 附表的真值表得出。附表1中，“1”表示plc输入点内部触点闭合，“0”表示断开。

　　这种方法可方便的扩展plc输入点数目，与前一种方法相比，对plc的适用性较强，扫描时间的选择取决于应用程序的扫描时间。

　　3 结束语

　　利用plc自身的输入点和输出点扩展plc实际的输入点数目无需增加额外的硬件，提高了系统的性价比。对于上面提到的2种扩展plc输入点数的方法，在实验室中进行了验证，运行可靠，简便易懂，应用价值颇为可观。