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自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中PLC的正確選擇
自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中PLC的正確選擇
隨著PLC在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)PLC的正確選型非常重要。從工作量,、工作環(huán)境,、通信網(wǎng)絡(luò),、編程,、與監(jiān)控系統(tǒng)的通信、可延性,、售后服務(wù)與技術(shù)支持,、性價(jià)比等八個(gè)方面提出了在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)PLC選型的看法。
關(guān)鍵詞：控制,；系統(tǒng)設(shè)計(jì),；可編程控制器；選型
可編程控制器（programmable logical controller,，簡稱PLC）已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中,，并且在
自動(dòng)控制系統(tǒng)中起著非常重要的作用,。所以,，對(duì)PLC的正確選擇是非常重要的。
面對(duì)眾多生產(chǎn)廠家的各種類型PLC,，它們各有優(yōu)缺點(diǎn),，能夠滿足用戶的各種需求，但在形態(tài),、組成,、功能、網(wǎng)絡(luò),、編程等方面各不相容,，沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，無法進(jìn)行橫向比較,。下面提出在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)PLC選型的一些看法,，可以在挑選PLC時(shí)作為參考。
可以通過以下幾方面的比較,，挑選到適合的產(chǎn)品,。
一,、工作量
這一點(diǎn)尤為重要。在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初,，就應(yīng)該對(duì)控制點(diǎn)數(shù)（數(shù)字量及模擬量）有一個(gè)準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì),，這往往是選擇PLC的首要條件，一般選擇比控制點(diǎn)數(shù)多10%~30%的PLC,。這有幾方面的考慮：
1,、可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)過程中遺漏的點(diǎn)；
2,、能夠保證在運(yùn)行過程中個(gè)別點(diǎn)有故障時(shí),，可以有替代點(diǎn)；
3,、將來增加點(diǎn)數(shù)的需要,。
二、工作環(huán)境
工作環(huán)境是PLC工作的硬性指標(biāo),。自控系統(tǒng)將人們從繁忙的工作和惡劣的環(huán)境中解脫出來,，就要求自控系統(tǒng)能夠適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，諸如溫度,、濕度,、噪音、信號(hào)屏蔽,、工作電壓等,，各款PLC不盡相同。一定要選擇適應(yīng)實(shí)際工作環(huán)境的產(chǎn)品,。
三,、通信網(wǎng)絡(luò)
現(xiàn)在PLC已不是簡單的現(xiàn)場控制，PLC遠(yuǎn)端通信已成為控制系統(tǒng)必須解決的問題,，但各廠家制定的通信協(xié)議千差萬別,，兼容性差。在這一點(diǎn)上主要考慮以下方面：
1,、同一廠家產(chǎn)品間的通信,。各廠家都有自己的通信協(xié)議，并且不止一種,。這在大,、中型機(jī)上表現(xiàn)明顯，而在小,、微型機(jī)上不盡相同,，一些廠家出于容量、價(jià)格、功能等方面考慮,，往往沒有或者有與其它協(xié)議不同,，而且比較簡單的通信。所以,，在這方面主要考慮的是同一廠家不同類型PLC之間的通信,；
2、不同廠家產(chǎn)品間的通信,。若所進(jìn)行的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)屬于對(duì)已有的自控系統(tǒng)進(jìn)行部分改造,，而所選擇的是與原系統(tǒng)不同的PLC，或者設(shè)計(jì)中需要2個(gè)或2個(gè)以上的PLC,，而選用了不同廠家的產(chǎn)品,，這就需考慮不同廠家產(chǎn)品之間的通信問題；
3,、是否有利于將來,。由于各廠家制定的通信協(xié)議各不相同，上也無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),，所以在PLC選型上受到很大限制,。就要考慮影響面大、有發(fā)展的,、功能完備,、接近通用的通信協(xié)議。
四,、編程
程序是整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的“心臟”,，程序編制的好壞直接影響到整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)作。編程器及編程軟件有些廠家要求額外購買,，并且價(jià)格不菲,，這一點(diǎn)也需考慮在內(nèi)。
1,、編程方法
一種是使用廠家提供的編程器,。也分各種規(guī)格型號(hào)，大型編程器功能完備,，適合各型號(hào)PLC，價(jià)格高,；小型編程器結(jié)構(gòu)小巧,，便于攜帶，價(jià)格低,，但功能簡單,，適用性差；另一種是使用依托個(gè)人電腦應(yīng)用平臺(tái)的編程軟件,，現(xiàn)已被大多數(shù)生產(chǎn)廠家采用,。各生產(chǎn)廠家由于各自的產(chǎn)品不同,，往往只研制出適合于自己產(chǎn)品的編程軟件，而編程軟件的風(fēng)格,、界面,、應(yīng)用平臺(tái)、靈活性,、適應(yīng)性,、易于編程等都只有在用戶親自操作之后才能給予評(píng)價(jià)。
2,、編程語言
編程語言復(fù)雜,，多種多樣，看似相同,，但不通用,。可以劃分為以下5類編程語言：
（1）梯形圖
這是PLC廠家采用多的編程語言,，初是由繼電器控制圖演變過來的,，比較簡單，對(duì)離散控制和互鎖邏輯有用,；
（2）順序功能圖
它提供了總的結(jié)構(gòu),，并與狀態(tài)定位處理或機(jī)器控制應(yīng)用相互協(xié)調(diào)；
（3）功能塊圖
它提供了一個(gè)有效的開發(fā)環(huán)境,，并且特別適用于過程控制應(yīng)用,；
（4）結(jié)構(gòu)化文本
這是一種類似用于計(jì)算機(jī)的編程語言，它適用于對(duì)復(fù)雜算法及數(shù)據(jù)處理,；
（5）指令表
它為優(yōu)化編碼性能提供了一個(gè)環(huán)境,，與匯編語言非常相似。
廠家提供的編程軟件中一般包括一種或幾種編程語言,，如TE公司的XTEL編程軟件可以使用梯形圖（Ladder）,、順序功能圖（Grafcet）、結(jié)構(gòu)化文本（Literal）3 種編程語言,；Siemens公司的Step7編程軟件可以使用梯形圖（Ladder）,、指令表（STL）兩種編程語言；Modicon公司的Modsoft編程軟件只使用梯形圖（984 梯形）一種編程語言,，而另一個(gè)Concept編程軟件可以使用5種編程語言,，依次為梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）,、功能塊圖（FBD）,、結(jié)構(gòu)化文本（ST）、指令表（IL）。同一編程軟件下的編程語言大多數(shù)可以互換,，一般選擇自己比較熟悉的編程語言,。
3、存儲(chǔ)器
PLC存儲(chǔ)器是保存程序和數(shù)據(jù)的地方,，分內(nèi)制式和外插式兩種,，存儲(chǔ)器容量在512~128M字節(jié)之間，一定要根據(jù)實(shí)際情況選取足夠大的存儲(chǔ)器,，并且要求有一部分空余作為緩存,。
PLC存儲(chǔ)器按照類型可分隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）,、可擦除只讀存儲(chǔ)器（EPROM）等,。RAM可以任意讀寫，在掉電后程序只能保持一段時(shí)間,，于在自控系統(tǒng)調(diào)試時(shí)使用,。ROM只能讀不能寫，程序是由廠家或開發(fā)商事先固化的,，不能更改,，即使失電也不丟失。EPROM與ROM只是EPROM通過特殊的方式（如紫外線）可以擦除再寫,，適合于應(yīng)用在長時(shí)間工作而改動(dòng)不大的系統(tǒng)中,。
4、易于更改
PLC較繼電器控制的另一個(gè)優(yōu)勢在于它可以根據(jù)實(shí)際需要任意更改控制結(jié)構(gòu)（或控制過程）,，這就要求更改程序方便快捷,。
5、是否有模塊
部分生產(chǎn)廠家的PLC產(chǎn)品提供一些模塊,，如通信模塊,、PID控制模塊、計(jì)數(shù)器模塊,、模擬輸入/輸出模塊等,。在軟件上也提供了與此相對(duì)應(yīng)的程序塊，往往只是簡單的輸入一些參數(shù)就能實(shí)現(xiàn),，便于用戶編程,。
五、與監(jiān)控系統(tǒng)的通信
1,、人機(jī)對(duì)話操作臺(tái),。這是監(jiān)控系統(tǒng)的早期產(chǎn)品類型，是生產(chǎn)廠家專為自己的PLC產(chǎn)品設(shè)計(jì)的,，于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制。結(jié)構(gòu)簡單，功能少,，面板控制,，操作較易，現(xiàn)仍然廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)場控制系統(tǒng)中,。其優(yōu)點(diǎn)是在遠(yuǎn)端控制失效的時(shí)候,，仍能很好地控制現(xiàn)場。
2,、隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展,，依靠PC（包括工控機(jī)）的監(jiān)控系統(tǒng)越來越多地應(yīng)用在自控系統(tǒng)中，這種監(jiān)控系統(tǒng)一種是PLC開發(fā)商專為自己的（或特定的）產(chǎn)品量身定做的,；另一種是軟件開發(fā)公司開發(fā)的適合大多數(shù)PLC產(chǎn)品的監(jiān)控系統(tǒng),。前一種與PLC產(chǎn)品的相容性強(qiáng)，能夠根據(jù)PLC產(chǎn)品的特點(diǎn)制定相應(yīng)的控制方案,，應(yīng)該說仍以PLC為中心,；后一種則拋開了PLC產(chǎn)品，注重計(jì)算機(jī)在圖像,、動(dòng)畫,、聲音、網(wǎng)絡(luò),、數(shù)據(jù)等方面的優(yōu)勢,，給二次開發(fā)人員提供了較寬松的開發(fā)條件，往往可以制作出監(jiān)控系統(tǒng),，只要有相應(yīng)的通信協(xié)議（目前已擁有了絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家的通信協(xié)議）,，就可以與各種類型PLC相連，是當(dāng)今自控系統(tǒng),。所以,，在這方面應(yīng)考慮所選的PLC與監(jiān)控系統(tǒng)的通信方式是否可行。
六,、可延性
這里包括三個(gè)方面含義：
1,、產(chǎn)品壽命。大致可以保證所選擇的PLC的使用年限,，盡量購買生產(chǎn)日期較近的產(chǎn)品,；
2、產(chǎn)品連續(xù)性,。生產(chǎn)廠家對(duì)PLC產(chǎn)品的不斷開發(fā)升級(jí)是否向下兼容,，這決定是否有利于現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)將來新增加功能的應(yīng)用。
3,、產(chǎn)品的更新周期,。當(dāng)某一種型號(hào)PLC（或PLC模塊）被淘汰后,，生產(chǎn)廠家是否能夠保證有足夠的備品（或備件）。這時(shí)應(yīng)考慮選擇當(dāng)時(shí)比較新型的PLC,。
七,、售后服務(wù)與技術(shù)支持
1、選擇好的公司產(chǎn)品,；
2,、選擇信譽(yù)好的代理商；
3,、是否有較強(qiáng)的售后服務(wù)與技術(shù)支持,。
八、性價(jià)比
相對(duì)于自控系統(tǒng)性能的好壞優(yōu)先于價(jià)格的選擇,。只是在前面幾項(xiàng)比較接近,，又不易選擇時(shí)，才考慮價(jià)格因數(shù),，選擇性價(jià)比比較高的產(chǎn)品,。
在實(shí)際選型過程中，往往受到多方面的制約,，不一定要考慮以上全部方面,，但其中有些項(xiàng)是必須考慮的，而存在的問題也必須通過其它替代方式加以解決,。
一般來說通過前5項(xiàng)的比較,，已可確定2~3種產(chǎn)品，再考慮到后幾項(xiàng),，便可選中較滿意的PLC,。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC產(chǎn)品也一定會(huì)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),。那時(shí),，挑選PLC將不再是困難的事情。