西门子模块6ES7223-1PH22-0XA8保内产品

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 引言
PLC因为体积小、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，往往是被控对象的输出点少于输入点，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，针对这样情况通常可以采取如下措施:(1)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。(2)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。(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，简便易懂，运行可靠，具有一定的应用价值。

1 引言
普通的计算机一般都配有并行接口(就是通常用的打印机接口)，它是通过25芯的D型接头连接打印机与计算机的，计算机的并行接口不仅可以向打印机发送数据，还可以从打印机接收数据(打印的工作状态)。因此，利用计算机的并行接口，你可以去控制外部继电器的吸合，从而控制外部设备，同样可以利用它来检测外部设备的状态。不需添加任何硬件。从而使一台普通的计算机具有“PLC”的开关量的功能。
本文分析的系统，把普通并口实现了一个4输入8输出数字量的功能，切不需任何投资。们先对打印机的并行口做一下细致的分析。配有一个并口的计算机经系统引导后，初始化过程把并行端口配置成LPT1, 这个端口又分配了数据地址378H, 状态地址379H。其中378H端口做输出端口，379H端口做输入端口。
2 并口数据采集控制原理
(1) 端口378H,378H的管脚见表1。
在计算机通电后的自然状态，378H端口的每个数据位为1，表1中每个管脚对地(25脚)为高电平5V。即378H地址的内容为FF(十进制是255)，当控制378H的内容为1(十进制)二进制码是00000001时，即2脚对地输出高电平，其它对地是0电平。如控制378H的内容为2(十进制)二进制码是00000010，即3脚对地输出高电平，其它对地是0电平。如控制378H的内容为3(十进制)二进制码是00000011，即2、3脚对地输出高电平，其它对地是0电平。依次类推。

当某管脚对地是高电平5V时，由于每条数据线的输出电流高达20mA,可以接5V的直流继电器，通过继电器的触点在去控制其它的设备，如电磁阀、电机等。图1是用打印机并行接口实现的继电器控制电路，此电路稍加修改即可用于其它设备的开关控制。
(2) 端口379H，379H的管脚见表2。

在计算机通电后的自然状态，379H端口的数据位第7位是0，其余每个数据位为1，即上述每个管脚对地(25脚)为高电平5V。即379H地址的内容为127(十进制)二进制码是01111111。当只把某管脚(如10脚)通过500Ω的电阻接到25脚，则它所对应的数据位是0，其它的数据位不变，则379H的内容为63(十进制)二进制码是00111111。当只把某管脚(如12脚)通过500Ω的电阻接到地25脚，则它所对应的数据位是0，其它的数据位不变，则379H的内容为95(十进制)二进制码是01011111依次类推。
图2是用打印机并行接口实现的开关检测控制电路，当K断开时，379H为127(十进制)，当K闭合时，379H为111(十进制)二进制数是01101111，即13脚所连接的第4数据位为0。

3 软件实现

VB是一种可视化的编程语言，自面世以来，因简单易用倍受广大编程人员的青睐，作为一种非常方便的bbbbbbs95应用程序开发平台，可以实现bbbbbbs的绝大部分功能。
VB中没有专门的对并口的操作控件，要实现对并口的读写，需要对I/O进行操作，但对硬件进行访问以及利用各种控制接口板进行数据采集，仅靠VB是无法解决的。解决这样的问题可以间接使用动态链接库DLL(Dynamic bbbb Library)来实现。程序人员利用DLL可以实现应用程序共享代码和资源，DLL与用户的程序完全分开。
动态链接库(DLL)虽然是一个可执行模块，但它并不可以直接运行，它只是提供一群函数供bbbbbbs应用程序或其它动态链接库调用，以完成其特殊任务。由于动态链接库是在应用程序运行期间被连接起来的，故称为动态链接库。本设计用VC++设计了一个读写IO端口的动态链接库IO.DLL。
笔者利用VC++5.0开发的DLL的完整的程序清单如下:
∥DLL源文件I0.CPP
#include

4 结束语
并口25管脚中，作输出用的是2~9共8个管脚，作输入用的10、12、13、15共4个管脚，25脚地，利用并口可方便的实现了4入8出的开关量控制。
在上位机中采用VB等语言编程，利用计算机的并口，巧妙地实现PLC的开关量功能，而且可利用VB等语言的界面设计的功能，使系统做到监控一体。且系统不需额外的投资，使用灵活简单，可靠性高。

1 引言
可编程控制器由于抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，性能价格比高，在工业控制领域得到越来越广泛应用。工业控制机作为中央控制单元，配有组态软件，选用大屏幕实时监视界面，实现各控制点的动态显示、shujuxiugai、故障诊断、自动报警，还可显示查询历史事件记录，系统各主要部件累计运行时间，各装置工艺流程图，各装置结构图等。中央控制单元和下位机PLC之间采用串行通讯方式进行数据交换，通常距离在1000m以内选用485双绞线通讯方式，较常距离可选用光纤通讯，更长距离也可选用无线通讯方式。下位机选用PLC控制，根据控制对象的多少，控制对象的范围，可选用一台或多台PLC进行控制，PLC之间数据交换是利用内部链接寄存器，实现数据交换和共享。
2 控制系统可靠性降低的主要原因
虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。
2．1 影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：
2．1．1 造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错。
2．1．2 机械触点 抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制结果。
2．1．3 现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。
2．2 影响执行机构出错的主要原因有：
2．2．1 控制负载的接触不能可靠动作，虽然PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作。
2．2．2控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作。
2．2．3各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。
3． 解决方案的实施：要提高整个控制系统的可靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性， PLC才能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽快排除故障，让系统安全、可靠、正确地工作。
3．1 设计完善的故障报警系统
在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统，第1级设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。专门设置故障复位灯按钮，显示设备工作状态。第2级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统可靠性运行水平。

3 ． 2 输入信号可靠性研究
要提高现场输入给 PLC 信号的可靠性，首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性。数字信号滤波可采用图 1 程序设计方法，在现场输入触点后加一定时器，定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定，一般在几十 ms ，这样可保证触点确实稳定闭合后，才有其它响应。模拟信号滤波可采用图 2 程序设计方法，对现场

图2

模拟信号连续采样2次，采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。2次采样数据分别存放在数据寄存器DT0、DT1中，当后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令保留值作为本次采样结果控制R100的通断。

图 3

高值监视模块的使用（原理如图3所示）
模块的运算式为当DT 1 >=DT 2 时R100=ON 当 DT1<(DT 2 -－WR10)时 R100＝OFF
低值监视模块的使用（与图3相反）
模块的运算式为当DT 1 < DT 2 时R100=ON 当DT1 >= (DT 2 --＋WR10)时　R100＝OFF
说明DT 1 为触点输入数，DT 2 -为经验值WR10为滞后宽度．
提高读入PLC现场信号的可靠性还可利用控制系统自身特点，利用信号之间关系来判断信号的可信程度。在一定时间里输入变化范围，但输出在允许值内变化自动延长通断时间，消除了小信号影响、极限开关故障或传送信号线路故障，同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。由于在程序设计时采用了上述方法，大大提高了输入信号的可靠。
3．3 执行机构可靠性研究
当现场的信号准确地输入给PLC后，PLC执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制要求工作，当执行机构没有按要求工作，怎样发现故障？
我们采取以下措施：当负载由接触器控制时，启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制，启动时接触器是否可靠吸合，停止时接触器是否可靠释放，这是我们关心的。我们设计了如图4所示程序来判断接触器是否可靠动作。X0为接触器动作条件，Y0为控制线圈输出，

图4

X1为引回到PLC输入端的接触器辅助常开触点，定时器定时时间大于接触器动作时间。R0为设定的故障位，R0为ON表示有故障，做报警处理；R0为OFF表示无故障。故障具有记忆功能，由故障复位按钮清除。

图5

当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间，经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给PLC，说明阀可能有故障，做阀故障报警处理。程序设计如图5所示。X2为阀门开启条件，Y1为控制阀动作输出，定时器定时时间大于阀开启到位时间，X3为阀到位返回信号，R1为阀故障位。
六、结论
自动控制系统设计中采用了以上方法，经过近2年的运行证明这些方法的采用对提高系统可靠性运行是行之有效的。