PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考

【摘 要】本文介紹了PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的幾個(gè)問題，重點(diǎn)從PLC型號(hào)的選擇，輸入輸出點(diǎn)的角度概括了設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的問題。

【關(guān)鍵詞】PLC；系統(tǒng)；型號(hào)；輸入；輸出

一、PLC型號(hào)的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控制對(duì)象的控制要求，從而決定是否選用PLC進(jìn)行控制。在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、PID調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用PLC控制是很有必要的。

（1）對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇。盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會(huì)造成一定浪費(fèi)。要先弄清楚控制系統(tǒng)的I/O總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的15%-20%留出備用量（為系統(tǒng)改造等留有余地）后確定所需PLC的點(diǎn)數(shù)。

另外要注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對(duì)同時(shí)接通的輸入點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力也是有限的，有的PLC其每點(diǎn)輸出的電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般PLC的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時(shí)要考慮這些問題。

PLC的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級(jí)，但這種PLC平均每點(diǎn)的價(jià)格較高。如果輸出信號(hào)之間不需要隔離，則應(yīng)該選擇前兩種輸出方式的PLC。

（2）對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇。對(duì)于用戶存儲(chǔ)容量只能作粗略的估算。在僅對(duì)開關(guān)進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘以10字/點(diǎn)+輸出總點(diǎn)數(shù)乘以5字/點(diǎn)來估算；計(jì)數(shù)器/定時(shí)器按（3-5）字/個(gè)估算；有運(yùn)算處理時(shí)按（5-10）字/量估算；在有模擬量輸入/輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入/輸出一路模擬量約需（80-100）字左右的存儲(chǔ)容量來估算；有通信處理時(shí)按每個(gè)接口20字以上的數(shù)量粗略估算。最后，一般按估量容量的50%-100%留有容量。

（3）對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間設(shè)計(jì)的選擇。PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲和掃描工作方式引起的時(shí)間延遲（一般在2-3個(gè)掃描周期）等。對(duì)開關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC和I/O響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的要求。可不必考慮I/O響應(yīng)問題。但對(duì)模擬量控制的系統(tǒng)，特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個(gè)問題。

（4）根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型。不同的負(fù)載對(duì)PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的PLC有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價(jià)格相對(duì)較便宜，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級(jí)范圍大等。所以動(dòng)作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的PLC。

（5）對(duì)在線和離線編程的選擇。離線編程指主機(jī)和編程器共用一個(gè)CPU，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇PLC的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時(shí)，CPU只為編程器服務(wù)，而不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。專用編程器屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個(gè)CPU，主機(jī)的CPU完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，在每一個(gè)掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序即能實(shí)現(xiàn)離線編程。在線編程需購置計(jì)算機(jī)，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。

（6）根據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型。若PLC控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則PLC需要通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求PLC應(yīng)具有連接其他PLC、上位計(jì)算機(jī)及CRT等接口。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。

（7）對(duì)PLC結(jié)構(gòu)形式的選擇。在相同功能和相同I/O點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，整體式模塊式價(jià)格低。但模塊具有功能擴(kuò)展靈活、維修方便（換模塊）、容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇PLC的結(jié)構(gòu)形式。

二、分配輸入/輸出點(diǎn)

一般輸入點(diǎn)和輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)和輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)，分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，即進(jìn)行編號(hào)。

在個(gè)別情況下，也有兩個(gè)信號(hào)用一個(gè)輸入點(diǎn)的，那樣就應(yīng)在接入輸入點(diǎn)前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個(gè)觸點(diǎn)先串或并聯(lián)），然后在接到輸入點(diǎn)。

（1）確定I/O通道范圍。不同型號(hào)的PLC，其輸入/輸出通道的范圍是不一樣，應(yīng)根據(jù)所選的PLC型號(hào)，查閱相應(yīng)的編程手冊(cè)。

（2）內(nèi)部輔助繼電器。內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)處理用。從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。未分配模塊的輸入/輸出繼電器區(qū)以及使用1：1連接時(shí)連接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要，應(yīng)合理安排PLC的內(nèi)部輔助繼電器。

（3）分配定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。

（4）梯形圖

作者簡(jiǎn)介：趙建偉，男，高級(jí)工程師，四川威遠(yuǎn)人，主要從事為機(jī)電一體化技術(shù)方面的教學(xué)與研究工作。