1 引言
近几年来，可编程序控制器(PLC)以其可靠性高、适应性强、灵活性好、编程简单、容易掌握等特性，在各个领域发挥越来越重要的作用。在PLC控制系统中，PLC作为主要控制设备，必然与控制对象中各种输入信号(如按钮、限位开关、拔动开关、继电器的触点及其它检测信号等)和输出设备(如继电器线圈、接触器线圈、电磁阀等执行元件)相关联。在实际工作中，由于受PLC应用系统规模的限制，PLC输入/输出点数往往不够用。为此若采用扩展输入/输出单元或更换点数更多的PLC来解决有时又不合算，为了降低系统硬件的成本，常常采用各种技巧减少系统占用的输入/输出点数，相当于扩展了PLC的I/O点数。本文从硬件、软件两个方面介绍在不增加硬件情况下“扩展”PLC I/O点数的几种方法。
2 “扩展”I/O点数的方法
2.1 分组输入
有些PLC控制既有“手动控制”又有“自动控制”，而自动控制程序和手动控制程序不会同时执行，这时可将自动与手动信号按不同控制状态要求分组接入PLC输入端子，如图1所示(本文以三菱FX2小型PLC编号分配为例进行梯形图设计)。图1中SA用来选择自动/手动程序，供自动/手动切换之用，SB2和SB1按钮都使用X0输入端，但它们不会同时起作用，图1中的二极管用来切断寄生信号，避免错误信号的产生。这样，通过PLC的硬件公共点(COM)接线的转换和软件分时执行各自不同的用户程序段的方法，使得PLC的一个输入点可分别反应两个输入信号的状态，起到两个输入点的作用，来完成PLC在两种工作状态下的输入功能，提高了PLC输入点的利用效率，相当于扩展了PLC的输入点的实际数量。其它X1-X7端相似。
图1 分组接入PLC输入端子
2.2 采用硬件接线完成简单的“与”、“或”逻辑，减少电路I/O点数
(1) 减少电路输入点数
图2是一个由继电器、接触器组成的电动机起动、停止两地控制电路，可以实现电动机在两个地方起动、停止的控制。如将此电路改为PLC控制，PLC输入电路有多种接法，对应的梯形图也有多种。从图3和图4这两种接线图及相应的梯形图可以看出:图3的接线占用输入最多(共5个)，梯形图也显得复杂，但判断输入设备故障时形象较直观。当PLC输入点比较紧张时，可采用图4所示的输入接线图，它占用PLC输入点较少(共3个)，相应的梯形图也比较简单。
图2 电机起/停两地控制电路
图3 图2的PLC控制图(I/O点用的较多)
图4 图2的PLC改进输入法(I/O点用的较少)
(2) 减少所需PLC的输出点数
对于通断状态完全相同的负载，在PLC的输出端点功率允许的情况下可并联于同一输出端点，即一个输出端点带多个负载。例如输出信号灯与负载并联，如图5所示，这样可减少一半输出点数。但要注意不能超出每个端点的允许负载能力。
图5 信号灯与负载并联时的情况
此外，还可采用三线-八线编码、译码方法，只增加少量的外部元件，即可实现将8个显示输出口减少为3个输出口。
2.3 通过软件编程减少电路I/O点数
(1) 用一个按钮实现起动和停止
一般情况下，PLC控制的外部设备至少要有1个起动按钮和1个总停止按钮作为输入信号，来控制程序的运行和停止，因此至少需要2个输入点。当输入的总点数紧张时，也可用1个自复位按钮SB3实现起动和停止两种控制，其输入接线如图6所示，相应的梯形图可采用图7或图8所示的两种设计方法。图7中的M0为内部继电器，作中间环节使用。图8中采用了置位、复位指令及定时器T0来完成单按钮实现起动和停止的功能。采用图8所示的梯形图时，应注意T0的设定值应大于按钮X0按住的时间t。
图6 用1个自复位按钮实现启动和停止控制
单按钮起动、停止电路除了可以采用图7、图8所示的梯形图来实现外，还可采用移位寄存器或计数器来实现。
图7 对应于图6的梯形图
图8 图6的另一种梯形图
(2) 用4个输入点表示10个输入信号状态
对于直流输入模块，采用双常开按钮的编程技巧，输入点可在一定程度上得到扩展。例如，利用图9所示的梯形图可把4个输入点扩展为10种输入信号状态。图9中直流输入模块的X1、X2、X3、X4均接入常开按钮，利用这4个按钮的不同状态组合可表示10种输入信号。如假设图9中的第一个逻辑行表示正向起动，第二个逻辑行表示反向起动，第三个逻辑行表示总停止等等。
图9 4个输入点扩展为10种输入信号状态的梯形图
对应图9的输入接线如图10所示，图10中的二极管用来切断寄生信号。在调整时，若操作人员同时按下SB7和SB8(或SB6和SB9)，则会发出报警信号。为了避免这种情况的发生，专门设置了一个判别程序，利用T12的常闭触点禁止第5到第10逻辑行执行，保证错误信号无法执行。编程过程中可用T0到T11替代SB1到SB10信号。
同前所述，也可采用8个输出点组成BCD码，表示100个输出信号的状态，可节省90多个输出点，具体梯形图从略。
图10 对应图9的输入接线图
3 结束语
通过使用以上介绍的方法，可以大大提高PLC输入/输出点的利用效率，相当于扩展了PLC的输入/输出点的数量，相对地缩小了PLC的体积，节约了成本。
