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PLC機型的選擇步驟與原則

 隨著PLC技術的發(fā)展，PLC產品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結構形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術經濟指標有著重要意義。

PLC的選擇主要應從PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網能力等方面加以綜合考慮。

PLC機型的選擇

PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點：

 (一) 合理的結構型式

PLC主要有整體式和模塊式兩種結構型式。

整體式PLC的每一個I／O點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便,在I／O點數、輸入點數與輸出點數的比例、I／O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復雜的控制系統(tǒng)。

(二) 安裝方式的選擇

  PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程I／O式以及多臺PLC聯(lián)網的分布式。

集中式不需要設置驅動遠程I／O硬件，系統(tǒng)反應快、成本低；遠程I／O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程I／O可以分散安裝在現場裝置附近，連線短，但需要增設驅動器和遠程I／O電源；多臺PLC聯(lián)網的分布式適用于多臺設備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。

 (三)相應的功能要求

一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數等功能，對于只需要開關量控制的設備都可滿足。

對于以開關量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A／D和D／A轉換單元，具有加減算術運算、數據傳送功能的增強型低檔PLC。

對于控制較復雜，要求實現PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。

 (四)響應速度要求

 PLC是為工業(yè)自動化設計的通用控制器，不同檔次PLC的響應速度一般都能滿足其應用范圍內的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應該慎重考慮PLC的響應速度，可選用具有高速I／O處理功能的PLC，或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC等。

 (五)系統(tǒng)可靠性的要求

對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。

 (六)機型盡量統(tǒng)一

一個企業(yè)，應盡量做到PLC的機型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：

１)機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。

２)機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術力量的培訓和技術水平的提高。

３)機型統(tǒng)一，其外部設備通用，資源可共享，易于聯(lián)網通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。

PLC容量的選擇步驟與原則

 PLC的容量包括I／O點數和用戶存儲容量兩個方面。

(一)I／O點數的選擇

PLC平均的I／O點的價格還比較高，因此應該合理選用PLC的I／O點的數量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點最少，但必須留有一定的裕量。

通常I／O點數是根據被控對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上10％~15％的裕量來確定。

 (二) 存儲容量的選擇

用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關，而且還與功能實現的方法、程序編寫水平有關。一個有經驗的程序員和一個初學者，在完成同一復雜功能時，其程序量可能相差25％之多，所以對于初學者應該在存儲容量估算時多留裕量。

PLC的I／O點數的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點數確定的基礎上，按下式估算存儲容量后，再加20％~30％的裕量。

存儲容量（字節(jié)）＝開關量I／O點數×10 ＋ 模擬量I／O通道數×100

另外，在存儲容量選擇的同時，注意對存儲器的類型的選擇。

PLCI/O模塊的選擇步驟與原則

一般I／O模塊的價格占PLC價格的一半以上。PLC的I／O模塊有開關量I／O模塊、模擬量I／O模塊及各種特殊功能模塊等。不同的I／O模塊，其電路及功能也不同，直接影響PLC的應用范圍和價格，應當根據實際需要加以選擇。

   （一）開關量I／O模塊的選擇

 1. 開關量輸入模塊的選擇

開關量輸入模塊是用來接收現場輸入設備的開關信號，將信號轉換為PLC內部接受的低電壓信號，并實現PLC內、外信號的電氣隔離。選擇時主要應考慮以下幾個方面：

1）輸入信號的類型及電壓等級

開關量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時主要根據現場輸入信號和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時間較短，還可以直接與接近開關、光電開關等電子輸入設備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。

開關量輸入模塊的輸入信號的電壓等級有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。選擇時主要根據現場輸入設備與輸入模塊之間的距離來考慮。一般5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于傳輸距離較近場合，如5Ｖ輸入模塊最遠不得超過１０米。距離較遠的應選用輸入電壓等級較高的模塊。

2）輸入接線方式

開關量輸入模塊主要有匯點式和分組式兩種接線方式，如圖6-2所示。

a)匯點式輸入    b)分組式輸入

匯點式的開關量輸入模塊所有輸入點共用一個公共端（COM）；而分組式的開關量輸入模塊是將輸入點分成若干組，每一組（幾個輸入點）有一個公共端，各組之間是分隔的。分組式的開關量輸入模塊價格較匯點式的高，如果輸入信號之間不需要分隔，一般選用匯點式的。

3）注意同時接通的輸入點數量

對于選用高密度的輸入模塊(如32點、48點等)，應考慮該模塊同時接通的點數一般不要超過輸入點數的60％。

4）輸入門檻電平

為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗*力越強，傳輸距離也越遠，具體可參閱PLC說明書。

 2. 開關量輸出模塊的選擇

開關量輸出模塊是將PLC內部低電壓信號轉換成驅動外部輸出設備的開關信號，并實現PLC內外信號的電氣隔離。選擇時主要應考慮以下幾個方面：

1）輸出方式

開關量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。

繼電器輸出的價格便宜，既可以用于驅動交流負載，又可用于直流負載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導通壓降小，同時承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，但其屬于有觸點元件，動作速度較慢（驅動感性負載時，觸點動作頻率不得超過1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場合。

對于頻繁通斷的負載，應該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無觸點元件。但晶閘管輸出只能用于交流負載，而晶體管輸出只能用于直流負載。

2）輸出接線方式

開關量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式，如圖6-3所示。

a)分組式輸出   b)分隔式輸出

分組式輸出是幾個輸出點為一組，一組有一個公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅動不同電源的外部輸出設備；分隔式輸出是每一個輸出點就有一個公共端，各輸出點之間相互隔離。選擇時主要根據PLC輸出設備的電源類型和電壓等級的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。

 3）驅動能力

  開關量輸出模塊的輸出電流(驅動能力)必須大于PLC外接輸出設備的額定電流。用戶應根據實際輸出設備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實際輸出設備的電流較大，輸出模塊無法直接驅動，可增加中間放大環(huán)節(jié)。

  4）注意同時接通的輸出點數量

 選擇開關量輸出模塊時，還應考慮能同時接通的輸出點數量。同時接通輸出設備的累計電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，如一個220V／2A的８點輸出模塊，每個輸出點可承受2A的電流，但輸出公共端允許通過的電流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般來講，同時接通的點數不要超出同一公共端輸出點數的60％。

  5)輸出的最大電流與負載類型、環(huán)境溫度等因素有關

開關量輸出模塊的技術指標，它與不同的負載類型密切相關，特別是輸出的最大電流。另外，晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會降低，在實際使用中也應注意。

（二）模擬量I／O模塊的選擇

  模擬量I／O模塊的主要功能是數據轉換，并與PLC內部總線相連，同時為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A／D）模塊是將現場由傳感器檢測而產生的連續(xù)的模擬量信號轉換成PLC內部可接受的數字量；模擬量輸出(D／A)模塊是將PLC內部的數字量轉換為模擬量信號輸出。

  典型模擬量I／O模塊的量程為-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根據實際需要選用，同時還應考慮其分辨率和轉換精度等因素。

  一些PLC制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號（如RTD、熱電偶等信號）。

(三)特殊功能模塊的選擇

 目前，PLC制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I／O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I／O模塊，如高速計數器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等。

PLC電源模塊及其它外設的選擇步驟與原則

1．電源模塊的選擇

  電源模塊選擇僅對于模塊式結構的PLC而言，對于整體式PLC不存在電源的選擇。

電源模塊的選擇主要考慮電源輸出額定電流和電源輸入電壓。電源模塊的輸出額定電流必須大于CPU模塊、I／O模塊和其它特殊模塊等消耗電流的總和，同時還應考慮今后I／O模塊的擴展等因素；電源輸入電壓一般根據現場的實際需要而定。

   2．編程器的選擇

   對于小型控制系統(tǒng)或不需要在線編程的系統(tǒng)，一般選用價格便宜的簡易編程器。對于由中、高檔PLC構成的復雜系統(tǒng)或需要在線編程的PLC系統(tǒng)，可以選配功能強、編程方便的智能編程器，但智能編程器價格較貴。如果有現成的個人計算機，也可以選用PLC的編程軟件，在個人計算機上實現編程器的功能。

  3．寫入器的選擇

為了防止由于干擾或鋰電池電壓不足等原因破壞RAM中的用戶程序，可選用EPROM寫入器，通過它將用戶程序固化在EPROM中。有些PLC或其編程器本身就具有EPROM 寫入的功能。

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