PLC可編程邏輯器件的選擇方法

1、PLC可編程邏輯器件的選擇方法摘要介紹了在控制系統(tǒng)中選擇的一般方法，詳細(xì)說(shuō)明了在機(jī)型的多樣 性，以及在的輸入輸出點(diǎn)數(shù)功能等方面作如何選擇。關(guān)鍵詞選擇幵關(guān)量模擬量數(shù)字量隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來(lái)越多，而且功能也日趨完善。近年來(lái)，從美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)引進(jìn)的PLC產(chǎn)品及國(guó)內(nèi)廠家組裝 或自行幵發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列、上百種型號(hào)。PLC的品種繁多，其結(jié)構(gòu)型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、 價(jià)格等各不相同，適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC，對(duì)于提高PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用起著重要作用。1機(jī)型的選擇PLC機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下， 選擇最可靠、維護(hù)使用

2、最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好維修量較小的場(chǎng)合，建議選用整 體式結(jié)構(gòu)的PLC ;其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。對(duì)于幵關(guān)量控制以及以幵關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng) 目中，一般其控制速度無(wú)須考慮，因此，選用帶A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、 加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求。而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中如要實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來(lái)選用中檔或 高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以 及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象，表1列出了PLC的幾種功能選擇。表

3、1的功能及應(yīng)用場(chǎng)合序號(hào)應(yīng)用對(duì)象功能要求應(yīng)用場(chǎng)合1替代繼電器 繼電器觸點(diǎn)輸入輸出、 邏輯線圈、 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器替代傳統(tǒng)使用的繼電器， 完成條件控制和時(shí)序控制功能2數(shù)學(xué)運(yùn)算四則數(shù)學(xué)運(yùn)算、開(kāi)方、對(duì)數(shù)、函 數(shù)計(jì)算、雙倍精度的數(shù)學(xué)運(yùn)算設(shè)定值控制、流量計(jì)算；調(diào)節(jié)、定位控制和 工程量單位換算3數(shù)據(jù)傳送寄存器與數(shù)據(jù)表的相互傳送等數(shù)據(jù)庫(kù)的生成、 信息管理、-批量控制、診斷和材料處理等4矩陣功能邏輯與、邏輯或、異 或、比較、置位位修改、移位和變反等這些功能通常按位操作，一般用于 設(shè)備診斷、狀態(tài)監(jiān)控、分類和報(bào)警處理等5高級(jí)功能表與塊間的傳送、校 驗(yàn)和、雙倍精度運(yùn)算、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)、平方根、調(diào)節(jié)等通信速度和方式、 與上

4、位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)功能、調(diào)制解調(diào)器等6診斷功能的診斷功能有內(nèi)診斷和外診斷兩種。內(nèi)診斷是內(nèi)部各部件性能和功能的診斷，外診斷是中央處理機(jī)與模塊 信息交換的診斷-7串行接口-232一般中型以上的都提供一個(gè)或一個(gè)以上 串行標(biāo)準(zhǔn)接口-232，以例連接打印機(jī)、上位計(jì)算機(jī)或另一臺(tái)-8通信功能 現(xiàn)在的能夠支持多種通信協(xié)議。比如現(xiàn)在比較流行的工業(yè)以太網(wǎng)等對(duì)通信有特殊要求的用戶對(duì)于 個(gè)大型企業(yè)系統(tǒng)，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。這樣，同一機(jī)型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理；同時(shí)，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平 的提高和功能的幵發(fā)；此外，由于其外部設(shè)備通用，資源可以共享，因此, 配以上位

5、計(jì)算機(jī)后即可把控制各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC聯(lián)成一個(gè)多級(jí)分 布式控制系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理。2輸入/輸出的選擇PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。它與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò)I/O接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)I/O接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制信息對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。同時(shí)通過(guò)I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，從而驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。PLC從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過(guò)一定距離，為了確保這些信息的正確無(wú)誤，PLC的I/O接口模塊都具有 較好的抗干擾能力。

6、根據(jù)實(shí)際需要，一般情況下，PLC都有許多I/O接口模塊，包括幵關(guān)量輸入模塊、幵關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以 及其它一些特殊模塊，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。2.1確定I/O點(diǎn)數(shù)根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的I/O點(diǎn)數(shù)時(shí) 應(yīng)再增加10%20%的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。對(duì)于一個(gè)控制對(duì)象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，1/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。表2列出了典型傳動(dòng)設(shè)備及常用電氣元件所需的幵關(guān)量的I/O點(diǎn)數(shù)。表2典型傳動(dòng)設(shè)備及常用電氣元件所需的幵關(guān)量的點(diǎn)數(shù)序號(hào)電氣設(shè)備、元件輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)序號(hào)電氣設(shè)備、元件輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)1-起動(dòng)的籠型異步電動(dòng)機(jī)4312光電管幵關(guān)2-2

7、單向運(yùn)行的籠型異步電動(dòng)機(jī)4113信號(hào) 燈-13可逆運(yùn)行的籠型異步電動(dòng)機(jī)5214撥碼幵關(guān)4-4單向變極電動(dòng)機(jī)5315三檔波段幵關(guān)3-5可逆變極電動(dòng)機(jī)6416行程幵關(guān)1-6單向運(yùn)行的直流電動(dòng) 機(jī)9617接近幵關(guān)1-7可逆運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī)12818制動(dòng)器-18單線圈電磁 閥2119風(fēng)機(jī)-19雙線圈電磁閥3220位置幵關(guān)2-10比例閥3521單向運(yùn)行 的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)3411按鈕1-22可逆運(yùn)行的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)452.2幵關(guān)量輸入/輸出通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出接口可從傳感器和幵關(guān)如 按鈕、限位幵關(guān)等及控制幵/關(guān)設(shè)備如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等 接收信號(hào)。典型的交流輸入/輸出信號(hào)為2 42 4

8、0 V，直流輸入/輸出信號(hào)為52 4 0 V。盡管輸入電路因制造廠家不同而不同，但有些特性是相同的。如用于消除錯(cuò)誤信號(hào)的抖動(dòng)電路；免于較大瞬態(tài)過(guò)電壓的浪涌保護(hù)電路等。此外，大多數(shù)輸入電路在高壓電源輸入和接口電路的控制邏輯部分之間都設(shè)有可選的隔離電路。在評(píng)估離散輸出時(shí)， 應(yīng)考慮熔絲、 瞬時(shí)浪涌保護(hù)和電源與邏輯電路間 的隔離電路。熔絲電路也許在幵始時(shí)花費(fèi)較多，但可能比在外部安裝熔絲耗資要少。2 . 3模擬量輸入/輸出模擬量輸入/輸出接口一般用來(lái)感知傳感器 產(chǎn)生的信號(hào)。這些接口可用于測(cè)量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸 出設(shè)備。這些接口的典型量程為一1 0+1 0 V 0十10V、42 0

9、 m A或1 05 0 m A o一些制造廠家在P L C上設(shè)計(jì)有特殊模擬接口， 因而可接收低電平信 號(hào)如RTD、熱電偶等 。一般來(lái)說(shuō)，這類接口模塊可用于接收同一模塊上不同類型的熱電偶或RTD混合信號(hào)。2 . 4特殊功能輸人/輸出在選擇一臺(tái)P L C時(shí)，用戶可能會(huì)面臨一 些特殊類型且不能用標(biāo)準(zhǔn)I/O實(shí)現(xiàn)的I/O限定如定位、快速輸入、頻率等 。此時(shí)用戶應(yīng)當(dāng)考慮供銷廠商是否提供有特殊的有助于最大限度減小 控制作用的模塊。有些特殊接口模塊自身能處理一部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而使c PU從耗時(shí) 的任務(wù)處理中解脫出來(lái)。2 . 5智能式輸入/輸出當(dāng)前，P L C的生產(chǎn)廠家相繼推出了一些智能式的輸入輸出模塊。一般智

10、能式輸入輸出模塊本身帶有處理器，可對(duì)輸入或輸出信號(hào)作預(yù)先規(guī)定的處理，并將處理結(jié)果送入CPU或直接輸出，這樣可提高PLC的處理速度并節(jié)省存儲(chǔ)器的容量。智能式輸入輸出模塊有高速計(jì)數(shù)器可作加法計(jì)數(shù)或減法計(jì)數(shù)、凸輪 模擬器用作絕對(duì)編碼輸人、帶速度補(bǔ)償?shù)耐馆喣M器、單回路或多回路的PID調(diào)節(jié)器、ASCII/EASIC處理器、RS232C/422接口模塊等。表3歸納了選擇I/O模塊的一般規(guī)則。表3選擇的接口模塊的一般規(guī)則模塊類型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或操作舉例說(shuō)明離 散輸入模塊和模塊選擇開(kāi)關(guān)、按鈕、光電開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、電路斷路器、 接近開(kāi)關(guān)、液位開(kāi)關(guān)、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器觸點(diǎn)、繼電器觸點(diǎn)、撥盤(pán)開(kāi)關(guān)輸入模 塊用于接收或開(kāi)關(guān)信號(hào)，

11、離散信號(hào)可以是直流的，也可以是交流的離散輸 出模塊和模塊報(bào)警器、控制繼電器、風(fēng)扇、指示燈，揚(yáng)聲器、閥門、電動(dòng) 機(jī)起動(dòng)器、電磁線圈輸出模塊用于將信號(hào)傳遞到或開(kāi)關(guān)設(shè)備。離散信號(hào)可以是交流或直流模擬量輸入模塊溫度變送器、壓力變送器、濕度變送器、流量變送器、電位器將連續(xù)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器可接 受的輸入值模擬量輸出模塊模擬量閥門、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、圖表記錄器、電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)器、模擬儀表將處理器的輸出轉(zhuǎn)為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用的模擬量信號(hào)通常是 通過(guò)變送器進(jìn)行特種模塊電阻、 電偶、編碼器、 流量計(jì)、 通信、型設(shè)備、 稱重計(jì)、條形碼閱讀器、標(biāo)簽閱讀器、顯示設(shè)備通常用作位置控制、和外 部設(shè)備通信等專門用途3PLC存儲(chǔ)器類型

12、及容量選擇PLC系統(tǒng)所用的存儲(chǔ)器基本上由PROM、E-PROM及PAM三種類型組成，存儲(chǔ)容量則隨機(jī)器的大小變化，一般小型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力低于6kB，中型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力可達(dá)6 4kB，大型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力可上兆字節(jié)。使用時(shí)可以根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要來(lái)選用合適的機(jī)型，必要時(shí)也 可專門進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)充設(shè)計(jì)。PLC的存儲(chǔ)器容量選擇和計(jì)算的第一種方法是根據(jù)編程使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)精確計(jì)算存儲(chǔ)器的實(shí)際使用容量。第二種為估算法，用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按照表4的公式 來(lái)估算。為了使用方便，一般應(yīng)留有2 5%3 0%的裕量，獲取存儲(chǔ)容量的 最佳方法是生成程序，即用了多少字。知道每條指令所用的字?jǐn)?shù)，用戶便可確

13、定準(zhǔn)確的存儲(chǔ)容量。表4同時(shí)給出了存儲(chǔ)器容量的估算方法。表4控制目的估算存儲(chǔ)器容量的方法控制目的公式說(shuō)明代替繼電路=10+50為數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)； 為數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)； 為模擬量輸入信 號(hào)；為每個(gè)接點(diǎn)所點(diǎn)存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)；為存儲(chǔ)器容量模擬量控制=10+5+100多路采樣控制二10+5+100+1+采樣點(diǎn)X0254軟件選擇在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，PLC的編程問(wèn)題是非常重要的。用戶應(yīng)當(dāng)對(duì)所選擇PLC產(chǎn)品的軟件功能有所了解。通常情況下，一個(gè)系統(tǒng)的軟件總是用于處理控制器具備的控制硬件的。但是，有些應(yīng)用系統(tǒng)也需要控制硬件部件以外的軟件功能。例如，一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)可能包括需要復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理操作的特 殊控制或

14、數(shù)據(jù)采集功能。指令集的選擇將決定實(shí)現(xiàn)軟件任務(wù)的難易程度?？捎玫闹噶罴瘜⒅苯佑绊憣?shí)現(xiàn)控制程序所需的時(shí)間和程序執(zhí)行的時(shí)間。5支撐技術(shù)條件的考慮選用PLC時(shí)，有無(wú)支撐技術(shù)條件同樣是重要的 選擇依據(jù)。支撐技術(shù)條件包括下列內(nèi)容1編程手段 便攜式簡(jiǎn)易編程器主要用于小型P LC,其控制規(guī)模小，程序簡(jiǎn)單，可用簡(jiǎn)易編程器。CRT編程器適用于大中型PLC，除可用于編制和輸入程序外， 還可編輯和打印程序文本。由于IEMPC已得到普及推廣，IEM PC及其兼容機(jī)編程 軟件包是PLC很好的編程工具。目前，PLC廠商都在致力于幵發(fā)適用自己機(jī)型的IEMPC及其兼容機(jī)編程軟件包，并獲得了成功。2進(jìn)行程序文本處理 簡(jiǎn)單程序文本

15、處理以及圖、參量狀態(tài)和位置的 處理，包括打印梯形邏輯； 程序標(biāo)注，包括觸點(diǎn)和線圈的賦值名、網(wǎng)絡(luò) 注釋等，這對(duì)用戶或軟件工程師閱讀和調(diào)試程序非常有用。圖形和文本的處理。3程序儲(chǔ)存方式對(duì)于技術(shù)資料檔案和備用資料來(lái)說(shuō)，程序的儲(chǔ)存方法有磁帶、軟磁盤(pán)或EEPROM存儲(chǔ)程序盒等方式，具體選用哪種儲(chǔ)存方 式，取決于所選機(jī)型的技術(shù)條件。4通信軟件包對(duì)于網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)或需用上位計(jì)算機(jī)管理的控制系統(tǒng)，有無(wú)通信軟件包是選用PLC的主要依據(jù)。通信軟件包往往和通信硬件一起使用，如調(diào)制解調(diào)器等。6PLC的環(huán)境適應(yīng)性由于PLC通常直接用于工業(yè)控制，生產(chǎn)廠都把 它設(shè)計(jì)成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種PLC都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時(shí)，特 別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)環(huán)境條件要給予充分的考慮。一般PLC及其外部電路包括I/O模塊、 輔助電源等都能在表5所 列的環(huán)境條件下可靠工作。表5的工作