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最全的PLC選型總結【純干貨】

點擊:4632 日期:2018-07-23 選擇字號:

        


在plc系統設計時,首先應確定系統方案,下一步工作就是PLC的設計選型。選擇PLC,主要是確定PLC的生產廠家和PLC的具體型號。對于系統方案要求有分布式系統、遠程I/O系統,還需要考慮網絡化通訊的要求。那么具體應該如何選擇PLC呢?小編認為應該有以下幾方面的內容。

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一、PLC生產廠家

確定PLC的生產廠家,主要應該考慮設備用戶的要求、設計者對于不同廠家PLC的熟悉程度和設計習慣、配套產品的一致性以及技術服務等方面的因素。從PLC本身的可靠性考慮,原則上只要是國外大公司的產品,不應該存在可靠性不好的問題。


小編個人認為,一般來說,對于控制獨立設備或較簡單的控制系統的場合,配套日本的PLC產品,相對來說性價比有一定優勢。對于系統規模較大網絡通訊功能要求高、開放性的分布式控制系統、遠程I/O系統,另外對于一些特殊的行業(例如:冶金、煙草等)應選擇在相關行業領域有投運業績、成熟可靠的PLC系統。


二、輸入輸出(I/O)點數
PLC的輸入/輸出點數是PLC的基本參數之一。I/O點數的確定應以控制設備所需的所有I/O點數的總和為依據。在一般情況下,PLC的I/O點應該有適當的余量。通常根據統計的輸入輸出點數,再增加10%~20%的可擴展余量后,作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時,還需根據制造廠商PLC的產品特點,對輸入輸出點數進行調整。


三、存儲容量
存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小,程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小,因此程序容量小于存儲器容量。設計階段,由于用戶應用程序還未編制,因此,程序容量在設計階段是未知的,需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算,通常采用存儲器容量的估算來替代。 PLC存儲器內存容量的估算沒有固定的公式,許多文獻資料中給出了不同公式,大體上都是按數字量I/O點數的10~15倍,加上模擬I/O點數的100倍,以此數為內存的總字數(16位為一個字),另外再按此數的25%考慮余量。


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四、控制功能
該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。
(一)運算功能

簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能;普通PLC的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能;較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等;大型 PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統的出現,目前在PLC中都已具有通信功能,有些產品具有與下位機的通信,有些產品具有與同位機或上位機的通信,有些產品還具有與工廠或企業網進行數據通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發,合理選用所需的運算功能。大多數應用場合,只需要邏輯運算和計時計數功能,有些應用需要數據傳送和比較,當用于模擬量檢測和控制時,才使用代數運算,數值轉換和PID運算等。還有的要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。

(二)控制功能

控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等,應根據控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制,因此,大多數場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制,有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能,提高PLC的處理速度和節省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。

(三)通信功能

大中型PLC系統應支持多種現場總線和標準通信協議(如TCP/IP),需要時應能與工廠管理網(TCP/IP)相連接。通信協議應符合ISO/IEEE通信標準,應是開放的通信網絡。

PLC系統的通信接口應包括串行和并行通信接口(RS2232C/422A/423/485)、RIO通信口、工業以太網、常用dcs接口等;大中型PLC通信總線(含接口設備和電纜)應1:1冗余配置,通信總線應符合國際標準,通信距離應滿足裝置實際要求。

PLC系統的通信網絡中,上級的網絡通信速率應大于1Mbps,通信負荷不大于60%。PLC系統的通信網絡主要形式有下列幾種形式:

1)PC為主站,多臺同型號PLC為從站,組成簡易PLC網絡;

2)1臺PLC為主站,其他同型號PLC為從站,構成主從式PLC網絡;

3)PLC網絡通過特定網絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網;

4)專用PLC網絡(各廠商的專用PLC通信網絡)。 

PLC為減輕CPU通信任務,根據網絡組成的實際需要,應選擇具有不同通信功能的(如點對點、現場總線、工業以太網)通信處理器。

(四)編程功能

離線編程方式:PLC和編程器公用一個CPU,編程器在編程模式時,CPU只為編程器提供服務,不對現場設備進行控制。完成編程后,編程器切換到運行模式,CPU對現場設備進行控制,不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本,但使用和調試不方便。

在線編程方式:CPU和編程器有各自的CPU,主機 CPU負責現場控制,并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換,編程器把在線編制的程序或數據發送到主機,下一掃描周期,主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高,但系統調試和操作方便,在大中型PLC中常采用。

五種標準化編程語言順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(IL)、結構文本(ST)兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準(IEC6113123),同時還應支持多種語言編程形式,如C、Basic、Pascal等,以滿足特殊控制場合的控制要求。

(五)診斷功能

PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置,軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷,通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。

PLC的診斷功能的強弱,直接影響對操作和維護人員技術能力的要求,并影響平均維修時間。

(六)處理速度

PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看,處理速度應越快越好,如果信號持續時間小于掃描時間,則PLC將掃描不到該信號,造成信號數據的丟失。

處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質量等有關。目前,PLC接點的響應快、速度高,每條二進制指令執行時間約0.2~0.4μs,因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期(處理器掃描周期)應滿足:小型PLC的掃描時間不大于0.5ms/K;大中型PLC的掃描時間不大于 0.2ms/K。


五、PLC機型PLC的類型:PLC按結構分為整體型模塊型兩類。

整體型PLC的I/0點數較少且相對固定,因此用戶選擇的余地較小,通常用于小型控制系統。這一類PLC的代表有:西門子公司的S7-200系列、三菱公司的FX系列、歐姆龍公司的CPM1A系列等。


模塊型PLC提供多種I/O模塊可以在PLC基板上插接,方便用戶根據需要合理地選擇和配置控制系統的I/O點數。因此,模塊型PLC的配置比較靈活,一般用于大中型控制系統??赏扑]三菱PLC-Q系列


六、各種模塊選擇

(一)數字量I/O模塊

數字量輸入輸出模塊的選擇應考慮應用要求。例如對輸入模塊,應考慮輸入信號的電平、傳輸距離等應用要求。輸出模塊也有很多的種類,例如繼電器觸點輸出型、AC120V/23V雙向晶閘管輸出型、DC24V晶體管驅動型、DC48V晶體管驅動型等。

通常繼電器輸出輸出型模塊具有價格低廉、使用電壓范圍廣等優點,但是使用壽命較短、響應時間較長、在用于感性負載時需要增加浪涌吸收電路;雙向晶閘管輸出型模塊響應時間較快適用于開關頻繁,電感性低功率因數負荷場合,但價格較貴,過載能力較差。

另外,輸入輸出模塊按照輸入輸出點數又可以分為:8點、16點、32點等規格,選擇時要根據實際的需要合理配備。

(二)模擬量I/O模塊

模擬量輸入模塊,按照模擬量的輸入信號類型可以分為:電流輸入型、電壓輸入型、熱電偶輸入型等。電流輸入型通常的信號等級為4~20mA或0~20mA;電壓型輸入模塊通常信號等級為0~10V、-5V~+5V等。有些模擬量輸入模塊可以兼容電壓或電流輸入信號。
模擬量輸出模塊同樣分電壓型輸出模塊和電流型輸出模塊,電流輸出的信號通常有0~20mA、4~20mA。電壓型輸出信號通常有0~10V、-10V~+10V等。
模擬量輸入輸出模塊,按照輸入輸出通道數可以分為2通道、4通道、8通道等規格。

(三)功能模塊

功能模塊包括通訊模塊、定位模塊、脈沖輸出模塊、高速計數模塊、PID控制模塊、溫度控制模塊等。選擇PLC時應考率到功能模塊配套的可能性,選擇功能模塊涉及硬件與軟件兩個方面。


在硬件方面,首先應考慮功能模塊可以方便的和PLC相連接,PLC應該有相關的連接、安裝位置與接口、連接電纜等附件。在軟件上,PLC應具有對應的控制功能,可以方便的對功能模塊進行編程。例如三菱的FX系列PLC通過“FROM”和“TO”指令可以方便的對相應的功能模塊進行控制。

七、冗余功能(一)控制單元冗余 1、重要的過程單元:CPU(包括存儲器)及電源均應1B1冗余。

2、在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統、2重化或3重化冗余容錯系統等。

(二)I/O接口單元冗余
1、控制回路的多點I/O卡應冗余配置。

2、重要檢測點的多點I/O卡可冗余配置。3)根據需要對重要的I/O信號,可選用2重化或3重化的I/O接口單元。


一般原則

在PLC型號和規格大體確定后,可以根據控制要求逐一確定PLC各組成部分的基本規格與參數,并選擇各組成模塊的型號。選擇模塊型號時,應遵循以下原則。

(一)經濟性

選擇PLC時,應考慮性能價格比??紤]經濟性時,應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素,進行比較和兼顧,最終選出較滿意的產品。

輸入輸出點數對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數增加到某一數值后,相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加,因此,點數的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮,使整個控制系統有較合理的性能價格比。

(二)方便性

一般說來,作為PLC,可以滿足控制要求的模塊往往有很多種,選擇時應以簡化線路設計、方便使用、盡可能減少外部控制器件為原則。
 例如:對于輸入模塊,應優先選擇可以與外部檢測元件直接連接的輸入形式,避免使用接口電路。對于輸出模塊,應優先選擇能夠直接驅動負載的輸出模塊,盡量減少中間繼電器等元件
。

(三)通用性

進行選型時,要考慮到PLC各組成模塊的統一與通用,避免模塊種類過多。這樣不僅有利于采購,減少備品備件,同時還可以增加系統各組成部件的互換性,為設計、調試和維修提供方便。

(四)兼容性

選擇PLC系統各組成模塊時,應充分的考慮到兼容性。為避免出現兼容性不好的問題,組成PLC系統的各主要部件的生產廠家不宜過多。如果可能的話,盡量選擇同一個生產廠家的產品。


深圳海藍機電設備有限公司專業從事銷售批發:三菱plc、三菱變頻器、三菱伺服電機、三菱觸摸屏、各種三菱產品配件附件模塊等三菱工控自動化產品。聯系:13823726967 吳小姐



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