工控項目中PLC 的選型方法

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【優(yōu)控機電】西門子 PLC?

　　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，造成信號數據的丟失。處理速度與用戶程序的長度、CPU 處理速度、軟件質量等有關。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。

　　(一)PLC控制器的處理速度

　　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。

　　能進行診斷是內診斷，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。

　　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，應根據控制要求確定。PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數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、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC 碼轉換單元等。

　　(二)PLC控制器的通信功能

　　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（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、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)的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大于 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 網絡；

　　2，1 臺 PLC 為主站，其他同型號 PLC 為從站，構成主從式 PLC 網絡；

　　3，PLC 網絡通過特定網絡接口連接到大型 DCS 中作為 DCS 的子網；

　　4，專用 PLC 網絡（各廠商的專用 PLC 通信網絡）。

　　為減輕 CPU 通信任務，根據網絡組成的實際需要，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）通信處理器。

　　(三)PLC控制器的編程功能

　　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與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調試和操作方便，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。

　　(四)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，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對 PLC 內部的性能和功

　　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。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，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、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)。

　?。ㄎ澹?、輸入輸出（I/O）點數的估算

　　I/O 點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統(tǒng)計的輸入輸出點數，再增加 10%～ 20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商 PLC 的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。

　?。?、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，大體上都是按數字量 I/O 點數的 10～15 倍，加上模擬 I/O 點數的 100 倍，以此數為內存的總字數（16 位為一個字），另外再按此數的 25% 考慮余量。

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　　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。

　　運算功能：

　　簡單 PLC 的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能；普通 PLC 的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等； 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，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或上位機的通信，有些產品還具有與工廠或企業(yè)網進行數據通信的功能。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。大多數應用場 合，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用于模 擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和 PID 運算等。要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。