一般以为，PLC输入点数是按系统输入信号的数量来确定的。但在实际应用中，通过以下措施可以达到节省PLC输入点数的目的，下面以三菱PLC来介绍。
（1） 组合输入，对于不会接通的输入信号，可采用组合编码的方式输入。如图，三个输入信号SB0~SB2只占用两个输入点
（2）分组输入，如下图，系统有“手动”和“自动”两种工作方式。用X0来识别使用“自动”还是“手动”操作信号，“手动”时输入信号为SB0~SB3，如果按正常的设计思路，那么需要X0~X7一共8个输入点，若按下图的方法实际，则只需要X1~X4一共4个输入点。图中的二极管用来切断寄生电路。如果图中没有二极管，系统处于自动状态，SB0、SB1、S0闭合S1断开，这时电流从com端子流出，经SB0、SB1、S0形成寄生贿赂流入X0端子，使输入位X2错误的变为on。各开关串联了二极管后，切断了寄生回路，避免了错误的产生。用应考虑输入信号强弱。
（3） 矩阵输入
下图所示为4*4矩阵输入电路，它使用PLC的四个输入点X0~X3来实现16个输入点的功能，特别适合plc输出点多而输入点不够的场合。当Y0导通时，X0~X3接受的是Q1~Q4送来的输入信号；当Y1导通时，X0~X3接受的是Q5~Q8送来的输入信号；当Y2导通时，X0~X3接受的是Q9~Q12送来的输入信号；当Y3导通时，X0~X3接受的是Q13~Q16送来的输入信号。将Y0的常开点与X0~X3串联结尾输入信号Q1~Q4，将Y1的常开点与X0~X3串联信号为Q5~Q8，后面以此类推
使用时应注意的是除按照上图进行接线外，还需要对应的软件来配合，以实现Y0~Y3的轮流导通；还要保证输入信号的宽度应大于Y0~Y3的轮流导通一遍的时间，否则可能丢失输入信号。缺点是使输入信号的采样频率降低为原来的三分之一，输出点Y0~Y3不能再使用
（4） 输入设备多功能化
在传统的继电器控制系统中，一个主令（按钮、开关等）只产生一种功能信号。在plc系统控制中系统中，一个输入设备在不同的条件下可产生不同的信号，入一个按钮即可用来产生启动信号，又可用来产生停止信号。如图，只用一个按钮通过X0去控制Y0的通与断，即次接通X0时Y0通，接通X0时Y0断
（5）出入触点的合并，将某些功能相同的开关量输入设备合并输入（常闭触点串联输入、常开触点并联输入）。一些保护电脑的报警电路常常采用该方法。
如果是外部某些输入信号总是以某种“或与非”组合的整体形式出现在梯形图中，可以将它们对应的某些触点在可编程控制器外部串联后作为一个整体输入可编程控制器，只占可编程控制器的一个输入点。
例如某负载可在多处启动和停止，可以将多个启动信号并联，将多个停止信号串联，分别送给plc的两个输入点，如图，与每一个启动和停止信号占用同一个输入点的方法相比，还简化了梯形图电路。
PLC输出控制 法一，原理同矩阵输入，将输出点做成4*4或者5*5即为16或者25个点的输出点
命名Y0~Y7分别为a0 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7
我们排列4*4=16个输出点
a0a4 a0a5 a0a6 a0a7 a1a4 a1a5 a1a6 a1a7，a2a4 a2a5 a2a6 a2a7 a3a4a3a5 a3a6 a3a7
在接线中，我们按照上面排列依次穿起来
在plc程序中，当a0a4on时，组开关得电
当a0a5aon时，第二组得电
注意事项，当有多个点输出时，我们要排除得电的某个点，三个点任意组合可能会有重复
如：4个点输出，我们就尽量使用组
优势：可以由小点数得到多个点，不足：程序和接线稍复杂。
目前世界高端工业机械手均有高精化、高速化、多轴化、轻量化的发展趋势。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。国内机械手主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，以减轻劳动强度，改善作业条件。随着社会生产不断进步和人们生活节奏的不断加快，机械手在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事以及太空探索等领域都能得到广泛的运用。可编程序控制器（PLC）是工业控制中应用广泛可靠的控制器。本项目通过对机械手的组装和 PLC系统的编程，实现多轴机械手可靠稳定的搬运工件。通过本项目的研制，研制人员提高了自主动手能力，掌握机电一体化综合设计技能，学习和掌握PLC 语言的编写，且借此可以了解学习国内外机械手的发展水平。
1 总体部分
如图 1 所示，本项目研制的机械手教学实训设备的总体结构由机械部分和电气部分组成。
图 1 PLC 多轴机械手总体结构图
1.1 机械部分
机械手的机械部分总体结构由夹持部分、传动机构和旋转机构所组成。（1）夹持部分使用机械夹手与真空吸盘相结合的结构夹持工件，可根据被夹持工件的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头和真空吸盘，以适应操作。真空吸盘一般用橡胶制造，主要作用是将工件吸合便于搬运，大限度的保护工件的外观，还具有易使用、零污染等优点；（2）传动机构由 XY轴滚珠丝杠副组成，滚珠丝杠副传递力矩，完成工件在 XY轴方向上的往复运动，其利用滚珠运动的原理可以具有较高的重复精度，实现运动的微进给，从而保证更准确的将运送工件至指定地点；（3）旋转机构Z 轴由底座和机械手所组成，旋转机构扩大了机械手的动作范围，提高了机械手在搬运过程中的灵活性。
1.2 电气部分
PLC 控制多轴机械手电气部分主要由变压器，步进电机驱动器，直流电机驱动器，PLC主机模块，控制面板等部分组成。 （1）变压器作用是把 220V 的交流电压转换为电机与 PLC 工作的 24V 直流电压；（2）X 轴Y 轴直线运动由步进电机实现，步进电机能够达到比较高的重复定位精度。步进电机驱动器将输入的电信号（或者脉冲信号）通过模数处理，转变为电机的步进运动与增量位移，控制机械运动；（3）机械手有两个旋转动作，分别是抓手轴的正反旋转和旋转底盘Z 轴的正反旋转，其动作由直流无刷电机带动，可回旋 360°，无刷直流电机的驱动器采用 24V直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护等特点；（4）控制面板开关主要分为自动和手动两种模式。 自动模式下，根据 PLC的编程顺序进行各种动作并循环；手动模式主要是实现点动。 且控制面板上采用复合开关按钮，节约 PLC 输入点位；（5）PLC采用了逐步通电、同步断电的步进式控制设计，受控对象之间形成互锁，动作的是否执行取决于前一步动作是否完成，若前一步未完成，则后一步无法执行。具有编程简单、维修方便、柔性化强等特点，可在现场修改和调试程序，可根据生产要求随时改变。
2 控制要求
图 2 机械手动作示意图
图 2 为本机械手教学实训模型的动作示意图，其工作路径是将工件从 A 点搬运至 B 点。机械手运行时，机械手要返回至设定的原点位置，之后通过 XY轴的滚珠丝杠、底座和腕部的旋转运动至工件所在位置并夹持工件回到原点，将工件准确的运送至指定位置。
3 控制部分设计
基于控制要求，合理地分配 PLC 输入、输出点位。 如表 1 所示为 PLC 的输入输出各点位的分配。
表 1 I/O 分配表
先将机械手进行复位操作。 当机械手未到原位，此时 PLC 输入电平信号跟脉冲信号 CP-1给步进电机横轴驱动器，连接横轴的步进电机反转，横轴往后缩，后缩到位后会碰到后限位开关 SQ3，SQ3启动之后，主机就输入电平信号跟脉冲信号 CP-2 给竖轴驱动器，竖轴步进电机控制竖轴上升，上升到位后会触碰到竖轴反限位开关SQ4，SQ4 启动之后，主机输入旋转脉冲信号 SB-0 给直流电机驱动器 3，4，完成机械手的复位动作即 YU21 和 YU22的动作。 复位操作结束后，主机输入脉冲信号 CP-1 给横轴驱动器，步进电机开始正转，横轴实现进给操作YV2，横轴进给到位时碰到正限位开关 SQ1，进给完成。 机械手收到主机发送电压信号，旋转至已定的角度，完成动作YV20，这时气动电磁阀断电，机械手张开。主机再输入电平信号跟脉冲信号 CP-2给竖轴驱动器使步进电机开始反转，竖轴下降。当竖轴下降至碰到限位开关时 SQ4，下降停止，电磁阀得电机械手夹紧。夹紧后，主机只输入脉冲信号 CP-2 给竖轴步进电机驱动器，步进电机得电正转竖轴上升，碰到限位开关 SQ2后，上升停止，启动横轴步进电机驱动器脉冲 CP-1，步进电机得电开始反转，横轴缩回。 碰到限位开关 SQ3 后，PLC发送旋转脉冲信号 SB0给底盘，底盘正旋转到位。此时主机输入脉冲信号 CP-1 给横轴驱动器，横轴第二次向前伸出，碰到限位开关SQ1 后停止。 停止后主机输入电平和脉冲信号 CP-2 给竖轴驱动器 2 使得竖轴电机 2反转使竖轴下降，下降到位碰到竖轴正限位开关 SQ2停止，此时电磁阀断电，卡爪和真空吸盘放松，释放工件，完成整套的工件运送工作。本机械手实训装置采用的 PLC 具有高速运算能力和 PID调节功能，可以输出两路脉冲控制两台电机的优点。 图 3为控制输出两路脉冲梯形图，可以控制两个方向的电机运动，节省搬运时间。
图 3 输出两路脉冲梯形图
4 结语
本项目研制的机械手系统稳定、使用方便、成本低，具有可编程、二次设计等开放式功能特点，对提高学生的创新能力和综合实践能力有显著效果。
顺序控制就是使系统能按一定的顺序工作，常用于离散的生产过程控制。顺序控制又可以分为确定顺序控制和随机顺序控制，在生产机械运行中常为确定顺序控制，控制对象工作过程或顺序是确定的。用 PLC 进行顺序控制是PLC 的基本应用，也是PLC 的优势所在，在生产机械的自动化控制领域中，PLC顺序控制系统的应用很广泛。
常用的生产机械顺序控制系统运行时，设备按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作，且这些动作必须严格按照一定的先后次序执行。PLC顺序控制系统的输入信号大多数是行程开关、接近开关、光电开关、干簧管开关、霍尔元件开关等位置检测开关，有时也采用压力继电器、定时器等。
FX 系列 PLC 顺序控制程序的编程方法有很多，如状态转移图和步进梯形图编程、起动 - 保持 -停止电路编程、置位和复位指令编程、移位指令编程等。本文以三菱的 FX 系列 PLC为例，说明实现顺序控制的常用四种程序设计方法。
1 状态转移图和步进梯形图编程
状态编程就是将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，明确各状态的任务、状态转移的条件以及转移的方向，再依据总的控制顺序要求，把这些状态组合形成状态转移图，后依一定的规则将状态转移图转绘为步进梯形图程序。步进梯形图和状态转移图是一一对应的，在进行编程时，我们是要根据设备的工艺过程控制要求，绘出状态转移图。
状态法编程思想其实就是将复杂的顺序控制过程分解为若干个工作“状态”，分别进行编程，后再组合成整体程序。这种编程方法可以使编程工作程序化和规范化，是PLC程序设计的重要方法。状态转移图是状态编程的工具，图中包含了顺序控制程序所需用的全部状态及各状态间的相互联系。对某一具体状态来说，状态转移图给出了该状态的驱动任务、状态转移的条件和状态转移的方向。状态转移图可以非常清晰地表达出顺序控制的整个工艺流程，形象直观，可读性很强，特别在复杂的顺序控制程序中应用起来非常方便。
例如，某 PLC 控制的送料小车，小车原位停止时压下限位开关 SQ1（X0），按下启动按钮SB（X2），Y2接通小车前进，当运行到料斗下方时压下限位开关SQ2（X1），Y2 断开小车停止，Y0接通料斗门打开给小车加料，延时 10 秒后关闭料斗，Y3 接通小车后退返回，当回到原位时压下限位开关SQ1（X0），Y3断开小车停止，Y1 接通小车底门打开卸料，延时 8 秒后卸料结束，完成一次动作，并可以循环。
该运料小车控制系统为典型的顺序控制，采用状态编程，其状态转移图如图 1 所示。 在负载驱动部分，Y1 前面加 X1的常闭的作用是压下限位开关后，能让电动机的电源及时切断，确保准确定位，从而保证运料小车工作的可靠性。小车运动控制状态转移图可以转换成对应的步进梯形图，步进开始用STL指令，其具有主控和跳转功能，确保各状态驱动严格按顺序进行，步进结束用 RET 指令返回。
图 1 状态转移图
2 使用启动- 保持 -停止电路编程
启动 - 保持 - 停止电路是基本的 PLC控制电路，有关断优先和接通优先两种形式，一般采用关断优先控制，也可以衍生出许多常用控制电路程序。利用启动 - 保持 -停止电路思想，按照实际的控制逻辑，也可以很方便的设计出顺序控制程序。
例如某设备工作循环为：X1 接通后 Y1 接通—X2 接通后 Y2 接通，Y1 断开—X3 接通后 Y3 接通，Y2断开—X4 接通后 Y1 接通，Y3 断开，自动循环。利用启动 - 保持 - 停止电路设计的控制梯形图如图 2所示，系统启动后能一直按顺序自动循环运行，若 X5 接通，则 Y0-Y3都断开，系统停止工作。控制梯形图利用常开常闭触点、线圈等来实现输出的顺序接通控制，控制逻辑也很直观，停止信号接通时，执行数据传送指令MOV，使 Y0-Y3 都清零断开，实现设备停止。
图2 起保停实现顺序控制
3使用置位和复位指令编程
利用置位指令 SET 和复位指令 RST 也可以实现顺序逻辑控制，图 3 所示的顺序控制可以改为利用SET 和 RST来实现。由于作用于输出继电器这类位元件时，SET 指令是实现接通并且保持，RST指令是断开并且保持。控制程序中就不再需要用输出继电器的常开触点来自锁，直接由触点逻辑条件来控制输出继电器的复位和接通就可以，这种编程方法的顺序转换关系明确，程序也很容易理解，常用于控制系统中手动控制程序的设计。
图3 位移位指令顺序循环控制
4 使用移位指令编程
FX 系列 PLC的移位指令常用的有循环移位指令和位移位指令。循环移位指令可以使数值或状态实现自动循环移位变换，使用简单，只能操作 16位或 32位数据，使用受到限制。位移位指令使用灵活，可以对范围内的任意位数据移位。用移位指令设计的梯形图看起来简洁，指令也较少，但对较复杂控制系统设计就不方便，在工业控制中较少使用，大多数应用于彩灯顺序控制电路中。如图3 所示的控制程序，利用位移位指令实现了 Y0—Y11 共 10 个输出继电器的顺序轮流接通。当 X0 接通时，Y0—Y11正序轮流接通 1 秒；当 X0 断开时，Y0—Y11 反序轮流接通 1秒，且能循环。如果输出接彩灯即可以实现彩灯的顺序自动控制。
5 结束语
PLC的顺序控制程序设计方法很多，每种控制程序形式都有其优缺点，编程时可以根据具体控制对象特征来选用，终设计出优化、可靠的顺序控制程序。