PLC的选择方法

PLC的选择方法
随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、德国等国引进的PLC产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列、上百种型号。PLC的品种繁多，其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC，对于提高PLC在控制系统中的应用起着重要作用。

一、机型的选择

PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。

在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的PLC；其它情况则最好选用模块式结构的PLC。

对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。

而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。根据不同的应用对象，表1列出了PLC的几种功能选择。

表1 PLC的功能及应用场合

序号 应用对象 功能要求 应用场合
1 替代继电器 继电器触点输入/输出、逻辑线圈、定时器、计数器 替代传统使用的继电器，完成条件控制和时序控制功能
2 数学运算 四则数学运算、开方、对数、函数计算、双倍精度的数学运算 设定值控制、流量计算；PID调节、定位控制和工程量单位换算
3 数据传送 寄存器与数据表的相互传送等 数据库的生成、信息管理、BAT-CH（批量）控制、诊断和材料处理等
4 矩阵功能 逻辑与、逻辑或、异或、比较、置位（位修改）、移位和变反等 这些功能通常按“位”操作，一般用于设备诊断、状态监控、分类和报警处理等
5 高级功能 表与块间的传送、校验和、双倍精度运算、对数和反对数、平方根、PID调节等 通信速度和方式、与上位计算机的联网功能、调制解调器等
6 诊断功能 PLC的诊断功能有内诊断和外诊断两种。内诊断是PLC内部各部件性能和功能的诊断，外诊断是中央处理机与I/O模块信息交换的诊断 --
7 串行接口（RS-232C） 一般中型以上的PLC都提供一个或一个以上串行标准接口（RS-232C），以例连接打印机、CRT、上位计算机或另一台PLC --
8 通信功能 现在的PLC能够支持多种通信协议。比如现在比较流行的工业以太网等 对通信有特殊要求的用户

对于一个大型企业系统，应尽量做到机型统一。这样，同一机型的PLC模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；同时，其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；此外，由于其外部设备通用，资源可以共享，因此，配以上位计算机后即可把控制各独立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制系统，这样便于相互通信，集中管理。

二、输入/输出的选择

PLC是一种工业控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。

通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程，从而驱动各种执行机构来实现控制。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离，为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，一般情况下，PLC都有许多I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其它一些特殊模块，使用时应根据它们的特点进行选择。

1、确定I/O点数

根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时应再增加10%～20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有所不同。表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。

表2 典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数

序号 电气设备、元件 输入点数 输出点数 序号 电气设备、元件 输入点数 输出点数
1 Y-起动的笼型异步电动机 4 3 12 光电管开关 2 -
2 单向运行的笼型异步电动机 4 1 13 信号灯 - 1
3 可逆运行的笼型异步电动机 5 2 14 拨码开关 4 -
4 单向变极电动机 5 3 15 三档波段开关 3 -
5 可逆变极电动机 6 4 16 行程开关 1 -
6 单向运行的直流电动机 9 6 17 接近开关 1 -
7 可逆运行的直流电动机 12 8 18 制动器 - 1
8 单线圈电磁阀 2 1 19 风机 - 1
9 双线圈电磁阀 3 2 20 位置开关 2 -
10 比例阀 3 5 21 单向运行的绕线转子异步电动机 3 4
11 按钮 1 - 22 可逆运行的绕线转子异步电动机 4 5

2、开关量输入/输出

通过标准的输入/输出接口可从传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开/关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）接收信号。典型的交流输入/输出信号为24～240V，直流输入/输出信号为5～240V。

尽管输入电路因制造厂家不同而不同，但有些特性是相同的。如用于消除错误信号的抖动电路；免于较大瞬态过电压的浪涌保护电路等。此外，大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。

在评估离散输出时，应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多，但可能比在外部安装熔丝耗资要少。

3、模拟量输入/输出

模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力，并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为－10～+10V、0～+10V、4～20mA或10～50mA。

一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口，因而可接收低电平信号如RTD、热电偶等。一般来说，这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混合信号。

4、特殊功能输人/输出

在选择一台PLC时，用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定如定位、快速输入、频率等。此时用户应当考虑供销厂商是否提供有特殊的有助于最大限度减小控制作用的模块。有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据，从而使CPU从耗时的任务处理中解脱出来。