PLC系統(tǒng)設(shè)計的幾點思考

【摘 要】本文介紹了PLC系統(tǒng)設(shè)計時應當考慮的幾個問題，重點從PLC型號的選擇，輸入輸出點的角度概括了設(shè)計PLC系統(tǒng)時應當注意的問題。

【關(guān)鍵詞】PLC；系統(tǒng)；型號；輸入；輸出

一、PLC型號的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細了解被控制對象的控制要求，從而決定是否選用PLC進行控制。在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進行數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運算、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、準備實現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用PLC控制是很有必要的。

（1）對輸入/輸出點的選擇。盲目選擇點數(shù)多的機型會造成一定浪費。要先弄清楚控制系統(tǒng)的I/O總點數(shù)，再按實際所需總點數(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的點數(shù)。

另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點的驅(qū)動能力也是有限的，有的PLC其每點輸出的電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異；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。在選型時要考慮這些問題。

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

（2）對存儲容量的選擇。對于用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數(shù)乘以10字/點+輸出總點數(shù)乘以5字/點來估算；計數(shù)器/定時器按（3-5）字/個估算；有運算處理時按（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）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口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I/O響應時間設(shè)計的選擇。PLC的I/O響應時間包括輸入電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在2-3個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC和I/O響應時間一般都能滿足實際工程的要求?？刹槐乜紤]I/O響應問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)，特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。

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

（5）對在線和離線編程的選擇。離線編程指主機和編程器共用一個CPU，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇PLC的編程、監(jiān)控和運行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時，CPU只為編程器服務，而不對現(xiàn)場進行控制。專用編程器屬于這種情況。在線編程是指主機和編程器各有一個CPU，主機的CPU完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序即能實現(xiàn)離線編程。在線編程需購置計算機，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應根據(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)入工廠自動化網(wǎng)絡，則PLC需要通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求PLC應具有連接其他PLC、上位計算機及CRT等接口。大、中型機都有通信功能，目前大部分小型機也具有通信功能。

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

二、分配輸入/輸出點

一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制是一一對應的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。

在個別情況下，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應在接入輸入點前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個觸點先串或并聯(lián)），然后在接到輸入點。

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

（2）內(nèi)部輔助繼電器。內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器/計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)處理用。從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當于傳統(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)計的需要，應合理安排PLC的內(nèi)部輔助繼電器。

（3）分配定時器/計數(shù)器。

（4）梯形圖

作者簡介：趙建偉，男，高級工程師，四川威遠人，主要從事為機電一體化技術(shù)方面的教學與研究工作。