PLC系統硬件設計應考慮的問題

趙建偉

(陜西國防工業職業技術學院,陜西 西安 710300)

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PLC系統硬件設計應考慮的問題

趙建偉

(陜西國防工業職業技術學院,陜西 西安 710300)

摘要：本文介紹了PLC系統硬件設計時應當考慮的幾個問題，PLC機型選擇的方法，PLC容量的選擇方法。

關鍵詞：PLC；硬件；系統

1PLC的機型選擇

機型選擇的基本原則是在滿足控制功能的要求的前提下，保證系統工作可靠、維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應考慮以下幾個因素。

1.1結構合理

對于工藝過程比較固定、環境條件好、維修量較小的場合，應選用整體式結構的PLC；否則，選用模塊式結構的PLC。

1.2功能強、弱適當

對于開關量控制的工程項目，若控制速度要求不高，則一般選用抵擋的PLC，如西門子公司的S7-200系列機或歐姆龍公司的COM1。

對于以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目，則可選用帶A/D轉換的模擬量輸入模塊和帶D/A轉換的模擬量輸出模塊，具有加、減、乘、除運算，數據傳送功能的抵擋PLC，如西門子公司的S7-300或S7-400。

對于控制比較復雜、控制功能要求更高的工程項目，如要求PID運算、閉環控制、通信聯網等，可根據控制規模及復雜的程度，選用中檔機或高檔機。其中，高檔機主要用于大規模過程控制、全PLC的分布式控制系統和整個工廠的自動化等。

當系統的各個控制對象分布在不同的地域時，應根據各部分的具體要求來選擇PLC，以組成一個分布式的控制系統。

1.3機型統一

PLC的結構分為整體式和模塊式兩種。整體式結構把PLC的I/O和CPU放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個殼體內，省去插接環節，體積小、價格便宜；但由于整體式結構的PLC功能有限，只適用于控制要求比較簡單的系統。一般大型的控制系統都使用模塊式結構，這樣功能易擴展，比整體式靈活。

一個大型企業選用PLC時，盡量要做到機型統一。由同一機型PLC的模塊可互為備用，便于備件的采購和管理；另外，功能及編程方法統一，可有利于技術力量的培訓；其外部設備通用，有利于資源共享。若配備上位計算機，則可把各獨立系統的多臺PLC連成一個多級分布式控制系統，相互通信，集中協調管理。

1.4是否在線編程

PLC的特點之一是使用靈活。當被控設備的工藝過程改變時，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產帶來很大方便。

PLC的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的PLC，其主機和編程器公用一個CPU，在編程器上有一個“編程/運行”選擇開關或按鍵。當需要編程或修改程序時，將開關選擇“編程”位置，PLC的CPU將不再執行用戶程序，失去對現場的控制，只為編程服務器，這就是“離線”編程。當程序編好之后再把選擇開關轉到“運行”位置，CPU則執行用戶程序，對系統實時控制。由于編程器和主機共用一個CPU，因此節省了大量的硬件和軟件，編程器的價格也比較便宜。中、小型PLC多數采用離線編程方式。

在線編程的PLC，如美國GOULD公司生產的M84型號的PLC等，其特點是主機和編程器各有一個CPU，編程器的CPU課隨時處理由鍵盤輸入的各種編程指令。主機的CPU主要完成對現場的控制，并在一個掃描周期，PLC將按照新入送的程序控制現場，這就稱為“在線”。這一類PLC由于增加了硬件和軟件，所以價格較貴，但應用領域較寬。大型PLC采用在線編程。

采取那一種編程方式，應根據被控制設備工藝要求的不同選擇。對于產品定型的設備和工藝不長變動的設備，往往選用離線編程的PLC：反之，考慮選用在線編程的PLC。

1.5PLC的環境適應性

由于PLC是直接用于工業控制的工業控制器，因此生產廠家都把設計成能在惡略的環境條件下可靠地工作。盡管如此，每種PLC都有自己的環境技術條件，用戶在選用時，特別是在設計控制系統時，對環境條件要給予充分的考慮。

2PLC容量的選擇

PLC容量包括兩個方面：一是I/O的點數；二是用戶存儲器的容量。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應留由適當的裕量，以作備用。根據經驗，在選擇存儲量時，一般按實際需要的10%~25%考慮裕量。對于開關量控制系統，存儲器字數為開關量I/O*8；對于有模擬量控制功能的PLC，所需存儲器字數為模擬內存單元數*100。通常，一條邏輯指令占存儲器一個字，計時、計數、移位及算術運算、數據傳送等指令占存儲器兩個字。各種指令所占存儲器的字數可查閱PLC產品使用手冊。

I/0點數也應留有適當的裕量。由于目前I/0點數較多的PLC價格也比較貴，因此若備用的I/0點的數量太多，將使成本增加。根據被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數，并考慮到今后的調整和擴充，通常I/0點數按實際需要的10%~15%考慮備用量。

中圖分類號:TP273

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)04-0002-01

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