PLC可编程逻辑器件的选择方法

1、PLC可编程逻辑器件的选择方法摘要：介绍了在控制系统中选择PLC的一般方法，详细说明了在 PLC机型的多样性，以 及在PLC的输入输出点数功能等方面作如何选择。关键词：PLC I/O选择开关量模拟量数字量随着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。1 机型的选择PLC机型选择的基本原

2、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

3、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应用对象功能要求应 用 场合号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

4、类和报警处理等5咼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，夕卜 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-232Q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

5、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。2 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

6、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。2.1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

7、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1Y-起动的笼型 异步电动机4312光电管开关2-2单向运行的笼 型异步电动机4113信号灯-13可逆运行的笼 型异步电动机5214拨码开关4-4单向变极电动 机5315三档波段开关3-5可逆变极电动 机6416行程开关1-6单向运行的直流电动机9617接近开关1-7可逆运行的直流电动机12818制动器-18单线圈电磁阀2119风机-19双线圈电磁阀3220位置开关2-10比例阀3521单向运行的绕线转子异步电动机3411按钮1-2

8、2可逆运行的绕线转子异步电动机452.2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2 42 4 0 V，直流输入/输出信号为52 4 0 Vo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

9、部安装熔丝耗资要少。2.3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 2 0mA 或105 0mA。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。2.4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

10、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。2.5智能式输入/输出当前，PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的输入/输出模块。一般智能式输 入/输出模块本身带有处理器，可对输入或输出信号作预先规定的处理，并将处理结果 送入CPU或直接输出，这样可提高PLC的处理速度并节省存储器的容量。智能式输入/输出模块有高速计数器（可作加法计数或减法计数）、凸轮模拟器（用作绝对编码输人）、带速度补偿的凸轮模拟器、单回路或多回路的PID调节器、AS CII/BASIC处理器、RS 2 3 2 C/422接口模块等。表3归纳了选择I /O模块的一般

11、规则。表3选择PLC的I/O接口模块的一般规则I/O模块类型现场设备或操作（举例）说明离散输入模块和I/O 模块选择开关、按钮、光电开关、限位 开关、电路断路器、接近开关、液 位开关、电动机起动器触点、继电 器触点、拨盘开关输入模块用于接收ON/OFF或 OPENED/CLOS0D/ 关）信号， 离散信号可以是直流的，也可 以是交流的离散输出模块和I/O 模块报警器、控制继电器、风扇、指示 灯，扬声器、阀门、电动机起动器、 电磁线圈输出模块用于将信号传递到ON/OFF或 OPENED/CLOSE开 /关）设备。离散信号可以是 交流或直流模拟量输入模块温度变送器、压力变送器、湿度变送器、流量变送

12、器、电位器将连续的模拟量信号转换成 PLC处理器可接受的输入值模拟量输出模块模拟量阀门、执行机构、图表记录 器、电动机驱动器、模拟仪表将PLC处理器的输出转为现场 设备使用的模拟量信号（通常 是通过变送器进行）特种I/O模块电阻、电偶、编码器、流量计、I/O 通信、ASCII、RF型设备、称重计、 条形码阅读器、标签阅读器、显示 设备通常用作位置控制、PID和外 部设备通信等专门用途3PLC存储器类型及容量选择PLC系统所用的存储器基本上由PROM、 E - PROM及PAM三种类型组成, 存储容量则随机器的大小变化，一般小型机的最大存储能力低于6kB，中型机的最大 存储能力可达6 4kB，大

13、型机的最大存储能力可上兆字节。使用时可以根据程序及数 据的存储需要来选用合适的机型，必要时也可专门进行存储器的扩充设计。PLC的存储器容量选择和计算的第一种方法是： 根据编程使用的节点数精确计算 存储器的实际使用容量。第二种为估算法，用户可根据控制规模和应用目的，按照表4 的公式来估算。为了使用方便，一般应留有2 5%3 0%的裕量，获取存储容量的最 佳方法是生成程序，即用了多少字。知道每条指令所用的字数，用户便可确定准确的存 储容量。表4同时给出了存储器容量的估算方法。表4控制目的估算存储器容量的方法控制目的公式说明代替继电路M=Kr( 10DI+5D0)DI为数字(开关)量输入信号；Do为

14、 数字(开关)量输出信号；AI为模拟 量输入信号；Km为每个接点所点存储 器字节数；M为存储器容量模拟量控制M=Km(10DI+5Do+100AI)多路采样控 制'1M=Km10DI+5Do+100AI+(1 采样点X 0.254 软件选择在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能有所了解。通常情况下，一个系统的软件总是用于处理控制器具备的控 制硬件的。但是，有些应用系统也需要控制硬件部件以外的软件功能。例如，一个应用 系统可能包括需要复杂数学计算和数据处理操作的特殊控制或数据采集功能。指令集的 选择将决定实现软件任务的难易程度。可用的指令集

15、将直接影响实现控制程序所需的时 间和程序执行的时间。5 支撑技术条件的考虑选用PLC时，有无支撑技术条件同样是重要的选择依据。 支撑技术条件包括下列 内容：(1) 编程手段便携式简易编程器主要用于小型PLC，其控制规模小，程序简单，可用简易编 壬口竺程器。 CRT编程器适用于大中型PLC， 除可用于编制和输入程序外，还可编辑和打 印程序文本。由于IEMPC已得到普及推广，IEMPC及其兼容机编程软件包是PL C很好的编程工具。目前，PLC厂商都在致力于开发适用自己机型的IEMPC及 其兼容机编程软件包，并获得了成功。(2) 进行程序文本处理简单程序文本处理以及图、参量状态和位置的处理，包括打印

16、梯形逻辑;程序标注，包括触点和线圈的赋值名、网络注释等，这对用户或软件工程师阅读 和调试程序非常有用。图形和文本的处理。(3) 程序储存方式对于技术资料档案和备用资料来说， 程序的储存方法有磁带、软磁盘或EEPRO M存储程序盒等方式，具体选用哪种储存方式，取决于所选机型的技术条件。(4) 通信软件包对于网络控制结构或需用上位计算机管理的控制系统，有无通信软件包是选用PL C的主要依据。通信软件包往往和通信硬件一起使用，如调制解调器等。6 PLC的环境适应性由于PLC通常直接用于工业控制，生产厂都把它设计成能在恶劣的环境条件下可 靠地工作。尽管如此，每种PLC都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在 设计控制系统时，对环境条件要给予充分的考虑。一般PLC及其外部电路(包括I/O模块、辅助电源等)都能在表5所列的环境 条件下可靠工作。