PLC選型的寶貴建議和方法

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的水平將直接影響控制系統(tǒng)的性能、設(shè)備的可靠性。這其中PLC的選型至關(guān)重要，如何根據(jù)不同的控制要求選擇合適的PLC，設(shè)計(jì)出運(yùn)行平穩(wěn)、動(dòng)作可靠、安全實(shí)用、調(diào)試方便、易于維護(hù)的控制系統(tǒng)呢？在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定系統(tǒng)方案，下一步工作就是PLC的設(shè)計(jì)選型。選擇PLC，主要是確定PLC的生產(chǎn)廠家和PLC的具體型號(hào)。對(duì)于系統(tǒng)方案要求有分布式系統(tǒng)、遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)，還需要考慮網(wǎng)絡(luò)化通訊的要求。那么具體應(yīng)該如何選擇PLC呢？
 

在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)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(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(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(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。

小編認(rèn)為，PLC選型綜合考慮價(jià)格、性能、擴(kuò)展、接口等等因素，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手權(quán)衡：

I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%~20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。

存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。

存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10~15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。

現(xiàn)在PLC的通訊功能越來越強(qiáng)大，很多PLC都支持多種通訊協(xié)議（有些需要配備相應(yīng)的通訊模塊），選擇時(shí)要根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的通訊方式。

PLC系統(tǒng)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(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡(luò)；

（2）1臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；

（3）PLC網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；

（4）專用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。

為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)等）通信處理器。

離線編程方式：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(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)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(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)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(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。

PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)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(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0.2～0.4Ls，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：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。

確定PLC的生產(chǎn)廠家，主要應(yīng)該考慮設(shè)備用戶的要求、設(shè)計(jì)者對(duì)于不同廠家PLC的熟悉程度和設(shè)計(jì)習(xí)慣、配套產(chǎn)品的一致性以及技術(shù)服務(wù)等方面的因素。從PLC本身的可靠性考慮，原則上只要是國外大公司的產(chǎn)品，不應(yīng)該存在可靠性不好的問題。

筆者個(gè)人認(rèn)為，一般來說，對(duì)于控制獨(dú)立設(shè)備或較簡單的控制系統(tǒng)的場(chǎng)合，配套日本的PLC產(chǎn)品，相對(duì)來說性價(jià)比有一定優(yōu)勢(shì)。對(duì)于系統(tǒng)規(guī)模較大網(wǎng)絡(luò)通訊功能要求高、開放性的分布式控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)，歐美生產(chǎn)的PLC在網(wǎng)絡(luò)通訊功能上更有優(yōu)勢(shì)。

另外對(duì)于一些特殊的行業(yè)（例如：冶金、煙草等）應(yīng)選擇在相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的PLC系統(tǒng)。

PLC的類型：PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類；整體型PLC的I/0點(diǎn)數(shù)較少且相對(duì)固定，因此用戶選擇的余地較小，通常用于小型控制系統(tǒng)。這一類PLC的代表有：西門子公司的S7-200系列、三菱公司的FX系列、歐姆龍公司的CPM1A系列等。

模塊型PLC提供多種I/O模塊可以在PLC基板上插接，方便用戶根據(jù)需要合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)。因此，模塊型PLC的配置比較靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。例如西門子公司的S7-300系列和S7-400系列、三菱公司的Q系列、歐姆龍公司的CVM1系列等。

在PLC型號(hào)和規(guī)格大體確定后，可以根據(jù)控制要求逐一確定PLC各組成部分的基本規(guī)格與參數(shù)，并選擇各組成模塊的型號(hào)。選擇模塊型號(hào)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則。

（1）方便性：一般說來，作為PLC，可以滿足控制要求的模塊往往有很多種，選擇時(shí)應(yīng)以簡化線路設(shè)計(jì)、方便使用、盡可能減少外部控制器件為原則。

例如：對(duì)于輸入模塊，應(yīng)優(yōu)先選擇可以與外部檢測(cè)元件直接連接的輸入形式，避免使用接口電路。對(duì)于輸出模塊，應(yīng)優(yōu)先選擇能夠直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載的輸出模塊，盡量減少中間繼電器等元件。

（2）通用性：進(jìn)行選型時(shí)，要考慮到PLC各組成模塊的統(tǒng)一與通用，避免模塊種類過多。這樣不僅有利于采購，減少備品備件，同時(shí)還可以增加系統(tǒng)各組成部件的互換性，為設(shè)計(jì)、調(diào)試和維修提供方便。

（3）兼容性：選擇PLC系統(tǒng)各組成模塊時(shí)，應(yīng)充分的考慮到兼容性。為避免出現(xiàn)兼容性不好的問題，組成PLC系統(tǒng)的各主要部件的生產(chǎn)廠家不宜過多。如果可能的話，盡量選擇同一個(gè)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品。