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PLC的選型方法
PLC的選型方法
在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案,，下一步工作就是PLC工程設計選型,。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。PLC及有關設備應是集成的,、標準的,，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績,、成熟可靠的系統(tǒng),，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應,。熟悉可編程序控制器,、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此,，工程設計選型和估算時,，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求,，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作,，然后根據(jù)控制要求,，估算輸入輸出點數(shù)、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格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng),。
一,、輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算
I/O點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù),，再增加10%～20%的可擴展
余量后,，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時,，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點,，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。
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,，程序容量在設計階段是未知的,，需在程序調(diào)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,。
存儲器內(nèi)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(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍,，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16位為一個字）,，另外再按此數(shù)的25%考慮余量,。
三、控制功能的選擇
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(shù)功能,；普通PLC的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位,、比較等運算功能,；較復雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)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(tǒng)的出現(xiàn)，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)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信的功能,。設計選型時應從實際應用的要求出發(fā),，合理選用所需的運算功能。大多數(shù)應用場合,，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能,，有些應用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時,，才使用代數(shù)運算,，數(shù)值轉換和PID運算等。要顯示數(shù)據(jù)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(jù)控制要求確定,。PLC主要用于順序邏輯控制，因此,，大多數(shù)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單元完成所需的控制功能,，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量,。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器,、帶速度補償?shù)哪M單元,、ASC碼轉換單元等。
(三)通信功能
大中型PLC系統(tǒng)應支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議（如TCP/IP）,，需要時應能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接,。通信協(xié)議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開放的通信網(wǎng)絡,。
PLC系統(tǒng)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（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(tǒng)的通信網(wǎng)絡中,，上級的網(wǎng)絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%,。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)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(wǎng)絡,；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,；3）PLC網(wǎng)絡通過特定網(wǎng)絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng),；4）專用PLC網(wǎng)絡（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡）。
為減輕CPU通信任務,，根據(jù)網(wǎng)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(xiàn)場總線,、工業(yè)以太網(wǎng)）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(xiàn)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(xiàn)場設備進行控制，不能進行編程,。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本,，但使用和調(diào)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(xiàn)場控制,，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機,，下一掃描周期,，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高,，但系統(tǒng)調(diào)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(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)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(xù)時間小于掃描時間，則PLC將掃描不到該信號,，造成信號數(shù)據(jù)的丟失,。
處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度,、軟件質(zhì)量等有關,。目前，PLC接點的響應快,、速度高,，每條二進制指令執(zhí)行時間約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,。
四、機型的選擇
(一)PLC的類型
PLC按結構分為整體型和模塊型兩類,，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類,；按CPU字長分為1位、4位、8位,、16位,、32位、64位等,。從應用角度出發(fā),，通常可按控制功能或輸入輸出點數(shù)選型,。
整體型PLC的I/O點數(shù)固定,，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng),；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡,，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活,，一般用于大中型控制系統(tǒng),。
(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(tǒng)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型,，通常繼電器輸出模塊具有價格低,、使用電壓范圍廣、壽命短,、響應時間較長等特點,；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合,，但價格較貴,，過載能力較差。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(jù)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,，除了引進設備時同時引進PLC應根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致,。重要的應用場合,，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。
如果PLC本身帶有可使用電源時,，應核對提供的電流是否滿足應用要求,，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,，有時也可采用簡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的發(fā)展,，存儲器的價格已下降,，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I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時,，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(tǒng),、2重化或3重化冗余容錯系統(tǒng)等。
2．I/O接口單元的冗余
(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(jù)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,，應考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟性時,，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性,、投入產(chǎn)出比等因素,，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品,。
輸入輸出點數(shù)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(shù)增加到某一數(shù)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(shù)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(tǒng)有較合理的性能價格比,。