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在plc系統設計時，首先應確定系統方案，下一步工作就是PLC的設計選型。選擇PLC，主要是確定PLC的生產廠家和PLC的具體型號。對于系統方案要求有分布式系統、遠程I/O系統，還需要考慮網絡化通訊的要求。那么具體應該如何選擇PLC呢？

 

一、PLC生產廠家

 

確定PLC的生產廠家，主要應該考慮設備用戶的要求、設計者對于不同廠家PLC的熟悉程度和設計習慣、配套產品的一致性以及技術服務等方面的因素。從PLC本身的可靠性考慮，原則上只要是國外大公司的產品，不應該存在可靠性不好的問題。

 

 

一般來說，對于控制獨立設備或較簡單的控制系統的場合，配套日本的PLC產品，相對來說性價比有一定優勢。對于系統規模較大網絡通訊功能要求高、開放性的分布式控制系統、遠程I/O系統，歐美生產的PLC在網絡通訊功能上更有優勢。另外對于一些特殊的行業（例如：冶金、煙草等）應選擇在相關行業領域有投運業績、成熟可靠的PLC系統。

 

二、輸入輸出（I/O）點數

 

PLC的輸入/輸出點數是PLC的基本參數之一。I/O點數的確定應以控制設備所需的所有I/O點數的總和為依據。在一般情況下，PLC的I/O點應該有適當的余量。通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10％——20％的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商PLC的產品特點，對輸入輸出點數進行調整。

 

 

 

三、存儲容量

 

存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，微信公眾號PLC工程師能拿資料能漲知識能提技能程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。PLC存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的10——15倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為一個字），另外再按此數的25%考慮余量。

 

四、控制功能

 

該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。

 

（一）運算功能

 

簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能；普通PLC的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等；大型 PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統的出現，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或上位機的通信，有些產品還具有與工廠或企業網進行數據通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發，合理選用所需的運算功能。大多數應用場合，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和PID運算等。還有的要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。

 

（二）控制功能

 

控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出微信公眾號PLC工程師能拿資料能漲知識能提技能單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。

 

（三）通信功能

 

大中型PLC系統應支持多種現場總線和標準通信協議（如TCP/IP），需要時應能與工廠管理網（TCP/IP）相連接。通信協議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開放的通信網絡。

 

PLC系統的通信接口應包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業以太網、常用dcs接口等；大中型PLC通信總線（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。

 

PLC系統的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC系統的通信網絡主要形式有下列幾種形式：

 

1）PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網絡；2）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構成主從式PLC網絡；3）PLC網絡通過特定網絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網；4）專用PLC網絡（各廠商的專用PLC通信網絡）。

 

PLC為減輕CPU通信任務，根據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現場總線、工業以太網）通信處理器。

 

（四）編程功能

 

離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。

 

在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機 CPU負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型PLC中常采用。

 

五種標準化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準（IEC6113123），同時還應支持多種語言編程形式，如C、Basic、Pascal等，以滿足特殊控制場合的控制要求。

 

（五）診斷功能

 

PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。

 

PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。

 

（六）處理速度

 

PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續時間小于掃描時間，則PLC將掃描不到該信號，造成信號數據的丟失。

 

處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質量等有關。目前，PLC接點的響應快、速度高，每條二進制指令執行時間約0.2——0.4μs，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型PLC的掃描時間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時間不大于 0.2ms/K。

 

五、PLC機型

 

PLC的類型：PLC按結構分為整體型和模塊型兩類。

 

整體型PLC的I/0點數較少且相對固定，因此用戶選擇的余地較小，通常用于小型控制系統。這一類PLC的代表有：西門子公司的S7-200系列、三菱公司的FX系列、歐姆龍公司的CPM1A系列等。

 

模塊型PLC提供多種I/O模塊可以在PLC基板上插接，方便用戶根據需要合理地選擇和配置控制系統的I/O點數。因此，模塊型PLC的配置比較靈活，一般用于大中型控制系統。例如西門子公司的S7-300系列和S7-400系列、三菱公司的Q系列、歐姆龍公司的CVM1系列等。

 

六、各種模塊選擇

 

（一）數字量I/O模塊

 

數字量輸入輸出模塊的選擇應考慮應用要求。例如對輸入模塊，應考慮輸入信號的電平、傳輸距離等應用要求。輸出模塊也有很多的種類，例如繼電器觸點輸出型、AC120V/23V雙向晶閘管輸出型、DC24V晶體管驅動型、DC48V晶體管驅動型等。

 

 

 

通常繼電器輸出輸出型模塊具有價格低廉、使用電壓范圍廣等優點，但是使用壽命較短、響應時間較長、在用于感性負載時需要增加浪涌吸收電路；雙向晶閘管輸出型模塊響應時間較快適用于開關頻繁，電感性低功率因數負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。

 

另外，輸入輸出模塊按照輸入輸出點數又可以分為：8點、16點、32點等規格，選擇時要根據實際的需要合理配備。

 

（二）模擬量I/O模塊

 

模擬量輸入模塊，按照模擬量的輸入信號類型可以分為：電流輸入型、電壓輸入型、熱電偶輸入型等。電流輸入型通常的信號等級為4——20mA或0——20mA；電壓型輸入模塊通常信號等級為0——10V、-5V——+5V等。有些模擬量輸入模塊可以兼容電壓或電流輸入信號。

 

模擬量輸出模塊同樣分電壓型輸出模塊和電流型輸出模塊，電流輸出的信號通常有0——20mA、4——20mA。電壓型輸出信號通常有0——0V、-10V——+10V等。

 

模擬量輸入輸出模塊，按照輸入輸出通道數可以分為2通道、4通道、8通道等規格。

 

（三）功能模塊

 

功能模塊包括通訊模塊、定位模塊、脈沖輸出模塊、高速計數模塊、PID控制模塊、溫度控制模塊等。選擇PLC時應考率到功能模塊配套的可能性，選擇功能模塊涉及硬件與軟件兩個方面。

 

在硬件方面，首先應考慮功能模塊可以方便的和PLC相連接，PLC應該有相關的連接、安裝位置與接口、連接電纜等附件。在軟件上，PLC應具有對應的控制功能，可以方便的對功能模塊進行編程。例如三菱的FX系列PLC通過“FROM”和“TO”指令可以方便的對相應的功能模塊進行控制。

 

七、冗余功能

 

（一）控制單元冗余

 

1、重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應1B1冗余。

 

2、在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統、2重化或3重化冗余容錯系統等。

 

 

 

（二）I/O接口單元冗余

 

1、控制回路的多點I/O卡應冗余配置。

 

2、重要檢測點的多點I/O卡可冗余配置。3）根據需要對重要的I/O信號，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。

 

一般原則

 

在PLC型號和規格大體確定后，可以根據控制要求逐一確定PLC各組成部分的基本規格與參數，并選擇各組成模塊的型號。選擇模塊型號時，應遵循以下原則。

 

（一）經濟性

 

選擇PLC時，應考慮性能價格比。考慮經濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產品。

 

輸入輸出點數對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數增加到某一數值后，相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加，因此，點數的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統有較合理的性能價格比。

 

（二）方便性

 

一般說來，作為PLC，可以滿足控制要求的模塊往往有很多種，選擇時應以簡化線路設計、方便使用、盡可能減少外部控制器件為原則。微信公眾號PLC工程師能拿資料能漲知識能提技能 例如：對于輸入模塊，應優先選擇可以與外部檢測元件直接連接的輸入形式，避免使用接口電路。對于輸出模塊，應優先選擇能夠直接驅動負載的輸出模塊，盡量減少中間繼電器等元件。

 

（三）通用性

 

進行選型時，要考慮到PLC各組成模塊的統一與通用，避免模塊種類過多。這樣不僅有利于采購，減少備品備件，同時還可以增加系統各組成部件的互換性，為設計、調試和維修提供方便。

 

（四）兼容性

 

選擇PLC系統各組成模塊時，應充分的考慮到兼容性。為避免出現兼容性不好的問題，組成PLC系統的各主要部件的生產廠家不宜過多。如果可能的話，盡量選擇同一個生產廠家的產品。

 

 

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