PLC的設計選型的8個步驟分享
發布日期:
2022-09-02

係統設計的水平將直接影響控製係統的性能、設備的可靠性。這其中PLC的選型至關(guan) 重要,如何根據不同的控製要求選擇合適的PLC,設計出運行平穩、動作可靠、安全實用、調試方便、易於(yu) 維護的控製係統呢?

在PLC係統設計時,首先應確定係統方案,下一步工作就是PLC的設計選型。選擇PLC,主要是確定PLC的生產(chan) 廠家和PLC的具體(ti) 型號。對於(yu) 係統方案要求有分布式係統、遠程I/O係統,還需要考慮網絡化通訊的要求。

那麽(me) 具體(ti) 應該如何選擇PLC?應該有以下幾方麵的內(nei) 容。

1. PLC生產(chan) 廠家的選擇

確定PLC的生產(chan) 廠家,主要應該考慮設備用戶的要求、設計者對於(yu) 不同廠家PLC的熟悉程度和設計習(xi) 慣、配套產(chan) 品的一致性以及技術服務等方麵的因素。從(cong) PLC本身的可靠性考慮,原則上隻要是國外大公司的產(chan) 品,不應該存在可靠性不好的問題。

一般來說,對於(yu) 控製獨立設備或較簡單的控製係統的場合,配套日本的PLC產(chan) 品,相對來說性價(jia) 比有一定優(you) 勢。對於(yu) 係統規模較大網絡通訊功能要求高、開放性的分布式控製係統、遠程I/O係統,歐美生產(chan) 的PLC在網絡通訊功能上更有優(you) 勢。

另外對於(yu) 一些特殊的行業(ye) (例如:冶金、煙草等)應選擇在相關(guan) 行業(ye) 領域有投運業(ye) 績、成熟可靠的PLC係統。

2. 輸入輸出(I/0)點數的估算

PLC的輸入/輸出點數是PLC的基本參數之一。I/O點數的確定應以控製設備所需的所有輸入/輸出點數的總和為(wei) 依據。

在一般情況下,PLC的I/O點應該有適當的餘(yu) 量。通常根據統計的輸入輸出點數,再增加10%~20%的可擴展餘(yu) 量後,作為(wei) 輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時,還需根據製造廠商PLC的產(chan) 品特點,對輸入輸出點數進行調整。

3. PLC存儲(chu) 器容量的估算

存儲(chu) 器容量是指可編程序控製器本身能提供的硬件存儲(chu) 單元大小,各種PLC的存儲(chu) 器容量大小可以從(cong) 該PLC的基本參數表中找到,例如:西門子的S7-314 PLC的用戶程序存儲(chu) 容量為(wei) 64KB,S7-315-2DP PLC的用戶程序存儲(chu) 容量為(wei) 128KB。

程序容量是存儲(chu) 器中用戶程序所使用的存儲(chu) 單元的大小,因此存儲(chu) 器容量應大於(yu) 程序容量。設計階段,由於(yu) 用戶應用程序還未編製,因此,需要對程序容量進行估算。

如何估算程序容量呢?許多文獻資料中給出了不同公式,大體(ti) 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(wei) 內(nei) 存的總字數(16位為(wei) 一個(ge) 字),另外再按此數的25%考慮餘(yu) 量。

4. PLC通訊功能的選擇

現在PLC的通訊功能越來越強大,很多PLC都支持多種通訊協議(有些需要配備相應的通訊模塊),選擇時要根據實際需要選擇合適的通訊方式。

PLC係統的通信網絡主要形式有下列幾種形式:

PC為(wei) 主站,多台同型號PLC為(wei) 從(cong) 站,組成簡易PLC網絡;

1台PLC為(wei) 主站,其他同型號PLC為(wei) 從(cong) 站,構成主從(cong) 式PLC網絡;

PLC網絡通過特定網絡接口連接到大型DCS中作為(wei) DCS的子網;

專(zhuan) 用PLC網絡(各廠商的專(zhuan) 用PLC通信網絡)。

為(wei) 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、現場總線、工業(ye) 以太網等)通信處理器。

5. PLC機型的選擇

PLC的類型:PLC按結構分為(wei) 整體(ti) 型和模塊型兩(liang) 類:

整體(ti) 型PLC的I/0點數較少且相對固定,因此用戶選擇的餘(yu) 地較小,通常用於(yu) 小型控製係統。這一類PLC的代表有:西門子公司的S7-200係列、三菱公司的FX係列、歐姆龍公司的CPM1A係列等。

模塊型PLC提供多種I/O模塊可以在PLC基板上插接,方便用戶根據需要合理地選擇和配置控製係統的I/O點數。因此,模塊型PLC的配置比較靈活,一般用於(yu) 大中型控製係統。例如西門子公司的S7-300係列和S7-400係列等。

6. I/O模塊的選擇

數字量輸入輸出模塊的選擇:

數字量輸入輸出模塊的選擇應考慮應用要求。例如對輸入模塊,應考慮輸入信號的電平、傳(chuan) 輸距離等應用要求。輸出模塊也有很多的種類,例如繼電器觸點輸出型、AC120V/23V雙向晶閘管輸出型、DC24V晶體(ti) 管驅動型、DC48V晶體(ti) 管驅動型等。

通常繼電器輸出輸出型模塊具有價(jia) 格低廉、使用電壓範圍廣等優(you) 點,但是使用壽命較短、響應時間較長、在用於(yu) 感性負載時需要增加浪湧吸收電路;雙向晶閘管輸出型模塊響應時間較快適用於(yu) 開關(guan) 頻繁,電感性低功率因數負荷場合,但價(jia) 格較貴,過載能力較差。

另外,輸入輸出模塊按照輸入輸出點數又可以分為(wei) :8點、16點、32點等規格,選擇時也要根據實際的需要合理配備。

模擬量輸入輸出模塊的選擇:

模擬量輸入模塊,按照模擬量的輸入信號類型可以分為(wei) :電流輸入型、電壓輸入型、熱電偶輸入型等。電流輸入型通常的信號等級為(wei) 4~20mA或0~20mA;電壓型輸入模塊通常信號等級為(wei) 0~10V、-5V~+5V等。有些模擬量輸入模塊可以兼容電壓或電流輸入信號。

模擬量輸出模塊同樣分電壓型輸出模塊和電流型輸出模塊,電流輸出的信號通常有0~20mA、4~20mA。電壓型輸出信號通常有0~10V、-10V~+10V等。 

模擬量輸入輸出模塊,按照輸入輸出通道數可以分為(wei) 2通道、4通道、8通道等規格。

7. 功能模塊

功能模塊包括:通訊模塊、定位模塊、脈衝(chong) 輸出模塊、高速計數模塊、PID控製模塊、溫度控製模塊等。

選擇PLC時應考率到功能模塊配套的可能性,選擇功能模塊涉及硬件與(yu) 軟件兩(liang) 個(ge) 方麵:

在硬件方麵,首先應考慮功能模塊可以方便的和PLC相連接,PLC應該有相關(guan) 的連接、安裝位置與(yu) 接口、連接電纜等附件。

在軟件上,PLC應具有對應的控製功能,可以方便的對功能模塊進行編程。

8. 一般原則

在PLC型號和規格大體(ti) 確定後,可以根據控製要求逐一確定PLC各組成部分的基本規格與(yu) 參數,並選擇各組成模塊的型號。選擇模塊型號時,應遵循以下原則。

方便性

一般說來,作為(wei) PLC,可以滿足控製要求的模塊往往有很多種,選擇時應以簡化線路設計、方便使用、盡可能減少外部控製器件為(wei) 原則。  

例如:對於(yu) 輸入模塊,應優(you) 先選擇可以與(yu) 外部檢測元件直接連接的輸入形式,避免使用接口電路。對於(yu) 輸出模塊,應優(you) 先選擇能夠直接驅動負載的輸出模塊,盡量減少中間繼電器等元件。

通用性

進行選型時,要考慮到PLC各組成模塊的統一與(yu) 通用,避免模塊種類過多。這樣不僅(jin) 有利於(yu) 采購,減少備品備件,同時還可以增加係統各組成部件的互換性,為(wei) 設計、調試和維修提供方便。

兼容性

選擇PLC係統各組成模塊時,應充分的考慮到兼容性。為(wei) 避免出現兼容性不好的問題,組成PLC係統的各主要部件的生產(chan) 廠家不宜過多。如果可能的話,盡量選擇同一個(ge) 生產(chan) 廠家的產(chan) 品。

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