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电气员不可不知的PLC选型8大步骤

--PLC选型8大步骤

供稿:MOTEC(中国)营销中心 2016/5/25 8:56:13

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  • 关键词: PLC 选型 步骤
  • 摘要:系统设计的水平将直接影响控制系统的性能、设备的可靠性。这其中PLC的选型至关重要,如何根据不同的控制要求选择合适的PLC,设计出运行平稳、动作可靠、安全实用、调试方便、易于维护的控制系统呢? 在PLC系统设计时,首先应确定系统方案,下一步工作就是PLC的设计选型。选择PLC,主要是确定PLC的生产厂家和PLC的具体型号。对于系统方案要求有分布式系统、远程I/O系统,还需要考虑网络化通讯的要求。那么具体应该如何选择PLC呢?笔者认为应该有以下几方面的内容。

系统设计的水平将直接影响控制系统的性能、设备的可靠性。这其中PLC的选型至关重要,如何根据不同的控制要求选择合适的PLC,设计出运行平稳、动作可靠、安全实用、调试方便、易于维护的控制系统呢?


在PLC系统设计时,首先应确定系统方案,下一步工作就是PLC的设计选型。选择PLC,主要是确定PLC的生产厂家和PLC的具体型号。对于系统方案要求有分布式系统、远程I/O系统,还需要考虑网络化通讯的要求。那么具体应该如何选择PLC呢?笔者认为应该有以下几方面的内容。


一、PLC生产厂家的选择
  
确定PLC的生产厂家,主要应该考虑设备用户的要求、设计者对于不同厂家PLC的熟悉程度和设计习惯、配套产品的一致性以及技术服务等方面的因素。从PLC本身的可靠性考虑,原则上只要是国外大公司的产品,不应该存在可靠性不好的问题。


笔者个人认为,一般来说,对于控制独立设备或较简单的控制系统的场合,配套日本的PLC产品,相对来说性价比有一定优势。对于系统规模较大网络通讯功能要求高、开放性的分布式控制系统、远程I/O系统,欧美生产的PLC在网络通讯功能上更有优势。


另外对于一些特殊的行业(例如:冶金、烟草等)应选择在相关行业领域有投运业绩、成熟可靠的PLC系统。


二、输入输出(I/0)点数的估算 

PLC的输入/输出点数是PLC的基本参数之一。I/O点数的确定应以控制设备所需的所有输入/输出点数的总和为依据。在一般情况下,PLC的I/O点应该有适当的余量。通常根据统计的输入输出点数,再增加10%~20%的可扩展余量后,作为输入输出点数估算数据。实际订货时,还需根据制造厂商PLC的产品特点,对输入输出点数进行调整。


三、PLC存储器容量的估算

存储器容量是指可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小,各种PLC的存储器容量大小可以从该PLC的基本参数表中找到,例如:西门子的S7-314 PLC的用户程序存储容量为64KB,S7-315-2DP PLC的用户程序存储容量为128KB。程序容量是存储器中用户程序所使用的存储单元的大小,因此存储器容量应大于程序容量。设计阶段,由于用户应用程序还未编制,因此,需要对程序容量进行估算。


如何估算程序容量呢?许多文献资料中给出了不同公式,大体上都是按数字量I/O点数的10~15倍,加上模拟I/O点数的100倍,以此数为内存的总字数(16位为一个字),另外再按此数的25%考虑余量。


四、PLC通讯功能的选择  

现在PLC的通讯功能越来越强大,很多PLC都支持多种通讯协议(有些需要配备相应的通讯模块),选择时要根据实际需要选择合适的通讯方式。


  PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式:
  (1)PC为主站,多台同型号PLC为从站,组成简易PLC网络; 
  (2)1台PLC为主站,其他同型号PLC为从站,构成主从式PLC网络;
  (3)PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网;
  (4)专用PLC网络(各厂商的专用PLC通信网络)。


为减轻CPU通信任务,根据网络组成的实际需要,应选择具有不同通信功能的(如点对点、现场总线、工业以太网等)通信处理器。


五、PLC机型的选择


PLC的类型:PLC按结构分为整体型和模块型两类;整体型PLC的I/0点数较少且相对固定,因此用户选择的余地较小,通常用于小型控制系统。这一类PLC的代表有:西门子公司的S7-200系列、三菱公司的FX系列、欧姆龙公司的CPM1A系列等。


模块型PLC提供多种I/O模块可以在PLC基板上插接,方便用户根据需要合理地选择和配置控制系统的I/O点数。因此,模块型PLC的配置比较灵活,一般用于大中型控制系统。例如西门子公司的S7-300系列和S7-400系列、三菱公司的Q系列、欧姆龙公司的CVM1系列等。


六、I/O模块的选择

(一)数字量输入输出模块的选择: 

数字量输入输出模块的选择应考虑应用要求。例如对输入模块,应考虑输入信号的电平、传输距离等应用要求。输出模块也有很多的种类,例如继电器触点输出型、AC120V/23V双向晶闸管输出型、DC24V晶体管驱动型、DC48V晶体管驱动型等。

通常继电器输出输出型模块具有价格低廉、使用电压范围广等优点,但是使用寿命较短、响应时间较长、在用于感性负载时需要增加浪涌吸收电路;双向晶闸管输出型模块响应时间较快适用于开关频繁,电感性低功率因数负荷场合,但价格较贵,过载能力较差。

另外,输入输出模块按照输入输出点数又可以分为:8点、16点、32点等规格,选择时也要根据实际的需要合理配备。

(二)模拟量输入输出模块的选择: 
模拟量输入模块,按照模拟量的输入信号类型可以分为:电流输入型、电压输入型、热电偶输入型等。电流输入型通常的信号等级为4~20mA或0~20mA;电压型输入模块通常信号等级为0~10V、-5V~+5V等。有些模拟量输入模块可以兼容电压或电流输入信号。

模拟量输出模块同样分电压型输出模块和电流型输出模块,电流输出的信号通常有0~20mA、4~20mA。电压型输出信号通常有0~10V、-10V~+10V等。

模拟量输入输出模块,按照输入输出通道数可以分为2通道、4通道、8通道等规格。


七、功能模块

功能模块包括通讯模块、定位模块、脉冲输出模块、高速计数模块、PID控制模块、温度控制模块等。选择PLC时应考率到功能模块配套的可能性,选择功能模块涉及硬件与软件两个方面。

在硬件方面,首先应考虑功能模块可以方便的和PLC相连接,PLC应该有相关的连接、安装位置与接口、连接电缆等附件。在软件上,PLC应具有对应的控制功能,可以方便的对功能模块进行编程。例如三菱的FX系列PLC通过“FROM”和“TO”指令可以方便的对相应的功能模块进行控制。


八、一般原则

在PLC型号和规格大体确定后,可以根据控制要求逐一确定PLC各组成部分的基本规格与参数,并选择各组成模块的型号。选择模块型号时,应遵循以下原则。

(一)方便性:一般说来,作为PLC,可以满足控制要求的模块往往有很多种,选择时应以简化线路设计、方便使用、尽可能减少外部控制器件为原则。
例如:对于输入模块,应优先选择可以与外部检测元件直接连接的输入形式,避免使用接口电路。对于输出模块,应优先选择能够直接驱动负载的输出模块,尽量减少中间继电器等元件。

(二)通用性:进行选型时,要考虑到PLC各组成模块的统一与通用,避免模块种类过多。这样不仅有利于采购,减少备品备件,同时还可以增加系统各组成部件的互换性,为设计、调试和维修提供方便。

(三)兼容性:选择PLC系统各组成模块时,应充分的考虑到兼容性。为避免出现兼容性不好的问题,组成PLC系统的各主要部件的生产厂家不宜过多。如果可能的话,尽量选择同一个生产厂家的产品。



审核编辑(王静)
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