PLC系統(tǒng)設計的幾點思考

【摘 要】本文介紹了PLC系統(tǒng)設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計PLC系統(tǒng)時應當注意的問題。

【關鍵詞】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。可不必考慮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結構形式的選擇。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的結構形式。

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）內部輔助繼電器。內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)等均可作為內部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設計的需要，應合理安排PLC的內部輔助繼電器。

（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方面的教學與研究工作。