PLC 硬件系統(tǒng)設計

1 ． PLC 型號的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進行控制,。

在控制系統(tǒng)邏輯關系較復雜（需要大量中間繼電器,、時間繼電器、計數(shù)器等）,、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁,、需要進行數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運算、模擬量的控制,、 PID 調(diào)節(jié)等）,、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準備實現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下,，使用 PLC 控制是很必要的,。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品,，使用戶眼花繚亂,、無所適從。所以全面權衡利弊,、合理地選擇機型才能達到經(jīng)濟實用的目的,。一般選擇機型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全,，以免造成投資和設備資源的浪費,。機型的選擇可從以下幾個方面來考慮。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點的選擇

盲目選擇點數(shù)多的機型會造成一定浪費,。

要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點數(shù),，再按實際所需總點數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點數(shù)。

另外要注意,，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制,，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的 60 ％； PLC 每個輸出點的驅(qū)動能力（ A/ 點）也是有限的,，有的 PLC 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異,；一般 PLC 的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題,。

PLC 的輸出點可分為共點式,、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級,，但這種 PLC 平均每點的價格較高,。如果輸出信號之間不需要隔離，則應選擇前兩種輸出方式的 PLC ,。

（ 2 ）對存儲容量的選擇

對用戶存儲容量只能作粗略的估算,。在僅對開關量進行控制的系統(tǒng)中,，可以用輸入總點數(shù)乘 10 字 / 點＋輸出總點數(shù)乘 5 字 / 點來估算；計數(shù)器/ 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算,；有運算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算,；在有模擬量輸入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算,；有通信處理時按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算,。后，一般按估算容量的50 ～ 100 ％留有裕量,。對缺乏經(jīng)驗的設計者,，選擇容量時留有裕量要大些。

（ 3 ）對 I/O 響應時間的選擇

PLC 的 I/O 響應時間包括輸入電路延遲,、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等,。對開關量控制的系統(tǒng)，PLC 和 I/O 響應時間一般都能滿足實際工程的要求,，可不必考慮 I/O 響應問題,。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題,。

（ 4 ）根據(jù)輸出負載的特點選型

不同的負載對 PLC 的輸出方式有相應的要求,。例如，頻繁通斷的感性負載,，應選擇晶體管或晶閘管輸出型的,，而不應選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點,，如導通壓降小,，有隔離作用，價格相對較便宜,，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強,，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等,。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的 PLC ,。

（ 5 ）對在線和離線編程的選擇

若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡,，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應具有連接其他 PLC ,、上位計算機及 CRT 等的接口,。大、中型機都有通信功能,，目前大部分小型機也具有通信功能,。

（ 7 ）對 PLC 結構形式的選擇

在相同功能和相同 I/O 點數(shù)據(jù)的情況下,，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活,，維修方便（換模塊）,，容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇 PLC 的結構形式,。

2 ．分配輸入 / 輸出點

一般輸入點和輸入信號,、輸出點和輸出控制是一一對應的。

分配好后,，按系統(tǒng)配置的通道與接點號,，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號,。

在個別情況下,，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應在接入輸入點前,，按邏輯關系接好線（如兩個觸點先串聯(lián)或并聯(lián)）,，然后再接到輸入點。

（ 1 ）確定 I/O 通道范圍

不同型號的 PLC ,，其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的,，應根據(jù)所選 PLC 型號，查閱相應的編程手冊,，決不可“張冠李戴”,。必須參閱有關操作手冊。

（ 2 ）部輔助繼電器

內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出,，不能直接連接外部器件,，而是在控制其他繼電器、定時器 / 計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)處理用,。

從功能上講,，內(nèi)部輔助繼電器相當于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。

未分配模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1 ： 1 鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用,。根據(jù)程序設計的需要,，應合理安排PLC 的內(nèi)部輔助繼電器，在設計說明書中應詳細列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途,，避免重復使用,。參閱有關操作手冊。

（ 3 ）分配定時器 / 計數(shù)器

PLC 的定時器 / 計數(shù)器數(shù)量分別見有關操作手冊,。

7.3 PLC 軟件系統(tǒng)設計方法及步驟

7.3.1 PLC 軟件系統(tǒng)設計的方法

在了解了 PLC 程序結構之后,，就要具體地編制程序了。編制 PLC 控制程序的方法很多,，這里主要介紹幾種典型的編程方法,。

離線編程示指主機和編程器共用一個 CPU ,，通過編程器的方式選擇開關來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運行工作狀態(tài),。編程狀態(tài)時,， CPU 只為編程器服務，而不對現(xiàn)場進行控制,。編程器編程屬于這種情況,。在線編程是指主機和編程器各有一個 CPU ，主機的 CPU 完成對現(xiàn)場的控制,，在每一個掃描周期末尾與編程器通信,，編程器把修改的程序發(fā)給主機，在下一個掃描周期主機將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進行控制,。計算機輔助編程既能實現(xiàn)離線編程,，也能實現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計算機,，并配置編程軟件,。采用哪種編程方法應根據(jù)需要決定。

（ 6 ）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型