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网络整理 2023-09-30 03:04

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的具体机型。对于系统方案要求有分布式系统、远程I/O系统,还须要考虑网路化通信的要求。这么具体应当怎样选择PLC呢?

小编在这儿推荐一篇介绍比较全面的文章给你们。

PLC生产厂家

确定PLC的生产厂家,主要应当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诱因。从PLC本身的可靠性考虑,原则上只要是美国大公司的产品,不应当存在可靠性不好的问题。

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笔者个人觉得,通常来说,对于控制独立设备或较简单的控制系统的场合,配套台湾的PLC产品,相对来说性价比有一定优势。对于系统规模较大网路通信功能要求高、开放性的分布式控制系统、远程I/O系统,欧美生产的PLC在网路通信功能上更有优势。另外对于一些特殊的行业(比如:冶金、烟草等)应选择在相关行业领域有投产业绩、成熟可靠的PLC系统。

输入输出(I/0)点数

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I/O点数的总和为根据。在通常情况下,PLC的I/O点应当有适当的余量。一般按照统计的输入输出点数,再降低10%~20%的可扩充余量后,作为输入输出点数计算数据。实际订货时,还需依照制造厂商PLC的产品特性,对输入输出点数进行调整。

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储存容量

储存器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件储存单元大小,程序容量是储存器中用户应用项目使用的储存单元的大小,因而程序容量大于储存器容量。设计阶段,因为用户应用程序还未编制,为此,陌陌公众号PLC工程师能拿资料能涨知识能提技能程序容量在设计阶段是未知的,需在程序调试以后才晓得。为了设计选型时能对程序容量有一定计算,一般采用储存器容量的计算来代替。PLC储存器显存容量的计算没有固定的公式,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,借此数为显存的总字数(16位为一个字),另外再按此数的25%考虑余量。

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控制功能

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速率等特点的选择。

(一)运算功能

简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能;普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能;较复杂运算功能有代数运算、数据传送等;小型PLC中还有模拟量的PID运算和其他中级运算功能。随着开放系统的出现,目前在PLC中都已具有通讯功能,有些产品具有与下位机的通讯,有些产品具有与同位机或上位机的通讯,有些产品还具有与鞋厂或企业网进行数据通讯的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发,合理选用所需的运算功能。大多数应用场合,只须要逻辑运算和计时计数功能,有些应用须要数据传送和比较,当用于模拟量测量和控制时,才使用代数运算,数值转换和PID运算等。还有的要显示数据时须要混频和编码等运算。

(二)控制功能

控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等,应按照控制要求确定。PLC主要用于次序逻辑控制,因而,大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制,有时也采用专用的智能输入输出陌陌公众号PLC工程师能拿资料能涨知识能提技能单元完成所需的控制功能,提升PLC的处理速率和节约储存器容量。比如采用PID控制单元、高速计数器、带速率补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。

(三)通讯功能

大小型PLC系统应支持多种现场总线和标准通讯合同(如TCP/IP),须要时应能与鞋厂管理网(TCP/IP)相联接。通讯合同应符合ISO/IEEE通讯标准,应是开放的通讯网路。

PLC系统的通讯插口应包括串行和并行通讯插口(RS22322232C/422A/423/485)、RIO通讯口、工业以太网、常用dcs插口等;大小型PLC通讯总线(含插口设备和线缆)应1:1冗余配置,通讯总线应符合国际标准,通讯距离应满足装置实际要求。

PLC系统的通讯网路中,上级的网路通讯速度应小于1Mbps,通讯负荷不小于60%。PLC系统的通讯网路主要方式有下述几种方式:

1)PC为主站,多台同机型PLC为从站,组成简易PLC网路;

2)1台PLC为主站,其他同机型PLC为从站,构成主从式PLC网路;

3)PLC网路通过特定网路插口联接到小型DCS中作为DCS的子网;

4)专用PLC网路(各厂商的专用PLC通讯网路)。

PLC为减少CPU通讯任务,按照网路组成的实际须要,应选择具有不同通讯功能的(如点对点、现场总线、工业以太网)通讯处理器。

(四)编程功能

离线编程方法:PLC和编程器公用一个CPU,编程器在编程模式时,CPU只为编程器提供服务,不对现场设备进行控制。完成编程后,编程器切换到运行模式,CPU对现场设备进行控制,不能进行编程。离线编程方法可减少系统成本,但使用和调试不便捷。

在线编程方法:CPU和编程器有各自的CPU,主机CPU负责现场控制,并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换,编程器把在线编制的程序或数据发送到主机,下一扫描周期,主机就按照新收到的程序运行。这些方法成本较高,但系统调试和操作便捷,在大小型PLC中常采用。

五种标准化编程语言:次序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能模块图(FBD)三种图形化语言和句子表(IL)、结构文本(ST)两种文本语言。选用的编程语言应遵循其标准(IEC6113123),同时还应支持多种语言编程方式,如C、Basic、Pascal等,以满足特殊控制场合的控制要求。

(五)确诊功能

PLC的确诊功能包括硬件和软件的确诊。硬件确诊通过硬件的逻辑判定确定硬件的故障位置,软件确诊分内确诊和外确诊。通过软件对PLC内部的性能和功能进行确诊是内确诊,通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行确诊是外确诊。

PLC的确诊功能的强弱,直接影响对操作和维护人员技术能力的要求,并影响平均修理时间。

(六)处理速率

PLC采用扫描方法工作。从实时性要求来看,处理速率应越快越好,假如讯号持续时间大于扫描时间,则PLC将扫描不到该讯号,导致讯号数据的遗失。

处理速率与用户程序的厚度、CPU处理速率、软件质量等有关。目前,PLC接点的响应快、速度高,每条二补码指令执行时间约0.2~0.4μs,因而能适应控制要求高、相应要求快的应用须要。扫描周期(处理器扫描周期)应满足:大型PLC的扫描时间不小于0.5ms/K;大小型PLC的扫描时间不小于0.2ms/K。

PLC型号

PLC的类型:PLC按结构分为整身材和模块型两类。

整身材PLC的I/0点数较少且相对固定,因而用户选择的余地较小,一般用于大型控制系统。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。

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模块型PLC提供多种I/O模块可以在PLC基板上插接,便捷用户按照须要合理地选择和配置控制系统的I/O点数。因而,模块型PLC的配置比较灵活,通常用于大小型控制系统。诸如西门子公司的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。

各类模块选择

(一)数字量I/O模块

数字量输入输出模块的选择应考虑应用要求。诸如对输入模块,应考虑输入讯号的电平、传输距离等应用要求。输出模块也有好多的种类,比如熔断器触点输出型、AC120V/23V单向光耦输出型、DC2424V晶体管驱动型、DC4848V晶体管驱动型等。

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一般熔断器输出输出型模块具有价钱低廉、使用电流范围广等优点,并且使用寿命较短、响应时间较长、在用于感性负载时须要降低浪涌吸收电路;单向光耦输出型模块响应时间较快适用于开关频繁,电感性低功率质数负荷场合,但价钱较贵,过载能力较差。

另外,输入输出模块根据输入输出点数又可以分为:8点、16点、32点等尺寸,选择时要按照实际的须要合理配备。

(二)模拟量I/O模块

模拟量输入模块,根据模拟量的输入讯号类型可以分为:电压输入型、电压输入型、热电偶输入型等。电压输入型一般的讯号等级为4~20mA或0~20mA;电流型输入模块一般讯号等级为0~10V、-5V~+5V等。有些模拟量输入模块可以兼容电流或电压输入讯号。

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模拟量输出模块同样分电流型输出模块和电压型输出模块,电压输出的讯号一般有0~20mA、4~20mA。电流型输出讯号一般有0~0V、-10V~+10V等。

模拟量输入输出模块,根据输入输出通道数可以分为2通道、4通道、8通道等尺寸。

(三)功能模块

功能模块包括通信模块、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。

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在硬件方面,首先应考虑功能模块可以便捷的和PLC相联接,PLC应当有相关的联接、安装位置与插口、连接线缆等附件。在软件上,PLC应具有对应的控制功能,可以便捷的对功能模块进行编程。诸如三菱的FX系列PLC通过“FROM”和“TO”指令可以便捷的对相应的功能模块进行控制。

冗余功能

(一)控制单元冗余

1、重要的过程单元:CPU(包括储存器)及电源均应1B1冗余。

2、在须要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。

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(二)I/O插口单元冗余

1、控制回路的多点I/O卡应冗余配置。

2、重要检查点的多点I/O卡可冗余配置。3)按照须要对重要的I/O讯号,可选用2重化或3重化的I/O插口单元。

通常原则

在PLC机型和尺寸大体确定后,可以按照控制要求逐一确定PLC各组成部份的基本尺寸与参数,并选择各组成模块的机型。选择模块机型时,应遵守以下原则。

(一)经济性

选择PLC时,应考虑性能价钱比。考虑经济性时,应同时考虑应用的可扩充性、可操作性、投入产出比等诱因,进行比较和兼具,最终选出较满意的产品。

输入输出点数对价钱有直接影响。每降低一块输入输出卡件就需降低一定的费用。当点数降低到某一数值后,相应的储存器容量、机架、母板等也要相应降低,因而,点数的降低对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在计算和选用时应充分考虑,使整个控制系统有较合理的性能价钱比。

(二)便捷性

通常说来,作为PLC,可以满足控制要求的模块常常有好多种,选择时应以简化线路设计、方便使用、尽可能降低外部控制元件为原则。陌陌公众号PLC工程师能拿资料能涨知识能提技能比如:对于输入模块,应优先选择可以与外部检查器件直接联接的输入方式,防止使用插口电路。对于输出模块,应优先选择就能直接驱动负载的输出模块,尽量降低中间熔断器等器件。

(三)通用性

进行选型时,要考虑到PLC各组成模块的统一与通用,防止模块种类过多。这样除了有利于采购,降低备品备件,同时还可以降低系统各组成部件的互换性,为设计、调试和修理提供便捷。

(四)兼容性

选择PLC系统各组成模块时,应充分的考虑到兼容性。为防止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。假如可能的话,尽量选择同一个生产厂家的产品。

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