趙建偉

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 西安 710300)

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PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題

趙建偉

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 西安 710300)

摘要：本文介紹了PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題，PLC機(jī)型選擇的方法，PLC容量的選擇方法。

關(guān)鍵詞：PLC；硬件；系統(tǒng)

1PLC的機(jī)型選擇

機(jī)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(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素。

1.1結(jié)構(gòu)合理

對(duì)于工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件好、維修量較小的場(chǎng)合，應(yīng)選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。

1.2功能強(qiáng)、弱適當(dāng)

對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，若控制速度要求不高，則一般選用抵擋的PLC，如西門(mén)子公司的S7-200系列機(jī)或歐姆龍公司的COM1。

對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目，則可選用帶A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，具有加、減、乘、除運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送功能的抵擋PLC，如西門(mén)子公司的S7-300或S7-400。

對(duì)于控制比較復(fù)雜、控制功能要求更高的工程項(xiàng)目，如要求PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔機(jī)或高檔機(jī)。其中，高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)和整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。

當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制對(duì)象分布在不同的地域時(shí)，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來(lái)選擇PLC，以組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。

1.3機(jī)型統(tǒng)一

PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，省去插接環(huán)節(jié)，體積小、價(jià)格便宜；但由于整體式結(jié)構(gòu)的PLC功能有限，只適用于控制要求比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，這樣功能易擴(kuò)展，比整體式靈活。

一個(gè)大型企業(yè)選用PLC時(shí)，盡量要做到機(jī)型統(tǒng)一。由同一機(jī)型PLC的模塊可互為備用，便于備件的采購(gòu)和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，可有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)；其外部設(shè)備通用，有利于資源共享。若配備上位計(jì)算機(jī)，則可把各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC連成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。

1.4是否在線編程

PLC的特點(diǎn)之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過(guò)程改變時(shí)，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(chǎn)帶來(lái)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(jī)和編程器公用一個(gè)CPU，在編程器上有一個(gè)“編程/運(yùn)行”選擇開(kāi)關(guān)或按鍵。當(dāng)需要編程或修改程序時(shí)，將開(kāi)關(guān)選擇“編程”位置，PLC的CPU將不再執(zhí)行用戶程序，失去對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，只為編程服務(wù)器，這就是“離線”編程。當(dāng)程序編好之后再把選擇開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“運(yùn)行”位置，CPU則執(zhí)行用戶程序，對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制。由于編程器和主機(jī)共用一個(gè)CPU，因此節(jié)省了大量的硬件和軟件，編程器的價(jià)格也比較便宜。中、小型PLC多數(shù)采用離線編程方式。

在線編程的PLC，如美國(guó)GOULD公司生產(chǎn)的M84型號(hào)的PLC等，其特點(diǎn)是主機(jī)和編程器各有一個(gè)CPU，編程器的CPU課隨時(shí)處理由鍵盤(pán)輸入的各種編程指令。主機(jī)的CPU主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，并在一個(gè)掃描周期，PLC將按照新入送的程序控制現(xiàn)場(chǎng)，這就稱為“在線”。這一類(lèi)PLC由于增加了硬件和軟件，所以價(jià)格較貴，但應(yīng)用領(lǐng)域較寬。大型PLC采用在線編程。

采取那一種編程方式，應(yīng)根據(jù)被控制設(shè)備工藝要求的不同選擇。對(duì)于產(chǎn)品定型的設(shè)備和工藝不長(zhǎng)變動(dòng)的設(shè)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(huán)境適應(yīng)性

由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，因此生產(chǎn)廠家都把設(shè)計(jì)成能在惡略的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種PLC都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)環(huán)境條件要給予充分的考慮。

2PLC容量的選擇

PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)；二是用戶存儲(chǔ)器的容量。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留由適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以作備用。根?jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲(chǔ)量時(shí)，一般按實(shí)際需要的10%~25%考慮裕量。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為開(kāi)關(guān)量I/O*8；對(duì)于有模擬量控制功能的PLC，所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)*100。通常，一條邏輯指令占存儲(chǔ)器一個(gè)字，計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等指令占存儲(chǔ)器兩個(gè)字。各種指令所占存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)可查閱PLC產(chǎn)品使用手冊(cè)。

I/0點(diǎn)數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ俊Ｓ捎谀壳癐/0點(diǎn)數(shù)較多的PLC價(jià)格也比較貴，因此若備用的I/0點(diǎn)的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，通常I/0點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的10%~15%考慮備用量。

中圖分類(lèi)號(hào):TP273

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)04-0002-01

作者簡(jiǎn)介：趙建偉,男，四川威遠(yuǎn)人，高級(jí)工程師，主要從事為機(jī)電一體化技術(shù)方面的教學(xué)與研究工作。