PLC的選型方法 

   在PLC系統設計時(shí)，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點(diǎn)和應用要求是設計選型的主要依據。PLC及有關(guān)設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統形成一個(gè)整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績(jì)、成熟可靠的系統，PLC的系統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設計選型和估算時(shí)，應詳細分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設計相應的控制系統。

       一、輸入輸出（I/O）點(diǎn)數的估算

       I/O點(diǎn)數估算時(shí)應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點(diǎn)數，再增加10%～20%的可擴展

     余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數估算數據。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據制造廠(chǎng)商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數進(jìn)行圓整。

      二、存儲器容量的估算

      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(hù)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(hù)應用程序還未編制，因此，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(shí)能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來(lái)替代。

      存儲器內存容量的估算沒(méi)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(diǎn)數的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為一個(gè)字），另外再按此數的25%考慮余量。

        三、控制功能的選

        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(jiǎn)單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時(shí)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(zhù)開(kāi)放系統的出現，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠(chǎng)或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數據通信的功能。設計選型時(shí)應從實(shí)際應用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數應用場(chǎng)合，只需要邏輯運算和計時(shí)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(shí)，才使用代數運算，數值轉換和PID運算等。要顯示數據時(shí)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(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專(zhuān)用的智能輸入輸出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(chǎng)總線(xiàn)和標準通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應能與工廠(chǎng)管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò )。

       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(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線(xiàn)（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線(xiàn)應符合國際標準，通信距離應滿(mǎn)足裝置實(shí)際要求。

    PLC系統的通信網(wǎng)絡(luò )中，上級的網(wǎng)絡(luò )通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC系統的通信網(wǎng)絡(luò )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(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò )；2）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構成主從式PLC網(wǎng)絡(luò )；3）PLC網(wǎng)絡(luò )通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò )接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4）專(zhuān)用PLC網(wǎng)絡(luò )（各廠(chǎng)商的專(zhuān)用PLC通信網(wǎng)絡(luò )）。

     為減輕CPU通信任務(wù)，根據網(wǎng)絡(luò )組成的實(shí)際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對點(diǎn)、現場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。

      (四)編程功能

       離線(xiàn)編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現場(chǎng)設備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現場(chǎng)設備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線(xiàn)編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在線(xiàn)編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內與編程器進(jìn)行數據交換，編程器把在線(xiàn)編制的程序或數據發(fā)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(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應遵守其標準（IEC6113123），同時(shí)，還應支持多種語(yǔ)言編程形式，如C，Basic等，以滿(mǎn)足特殊控制場(chǎng)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(guò)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(guò)軟件對PLC內部的性能和功能進(jìn)行診斷是內診斷，通過(guò)軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)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(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。

      (六)處理速度

      PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看，處理速度應越快越好，如果信號持續時(shí)間小于掃描時(shí)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(hù)程序的長(cháng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應快、速度高，每條二進(jìn)制指令執行時(shí)間約0.2～0.4Ls，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(mǎn)足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0.2ms/K。

四、機型的選擇

 (一)PLC的類(lèi)型

 PLC按結構分為整體型和模塊型兩類(lèi)，按應用環(huán)境分為現場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類(lèi)；按CPU字長(cháng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數選型。

 整體型PLC的I/O點(diǎn)數固定，因此用戶(hù)選擇的余地較小，用于小型控制系統；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶(hù)可較合理地選擇和配置控制系統的I/O點(diǎn)數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。

 (二)輸入輸出模塊的選擇

 輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類(lèi)型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時(shí)間較長(cháng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數負荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。

 可根據應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本。

 考慮是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。

 (三)電源的選擇

 PLC的供電電源，除了引進(jìn)設備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應根據產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內電網(wǎng)電壓一致。重要的應用場(chǎng)合，應采用不間斷電源或穩壓電源供電。

 如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應核對提供的電流是否滿(mǎn)足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。

 (四)存儲器的選擇

 由于計算機集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價(jià)格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時(shí)，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。

  (五)冗余功能的選擇

   1．控制單元的冗余

   (1)重要的過(guò)程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應1B1冗余。

   (2)在需要時(shí)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。

   2．I/O接口單元的冗余

   (1)控制回路的多點(diǎn)I/O卡應冗余配置。

   (2)重要檢測點(diǎn)的多點(diǎn)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。

  (六)經(jīng)濟性的考慮

 選擇PLC時(shí)，應考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟性時(shí)，應同時(shí)考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿(mǎn)意的產(chǎn)品。

 輸入輸出點(diǎn)數對價(jià)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)應充分考慮，使整個(gè)控制系統有較合理的性能價(jià)格比。