PLC机型的选择技术方法

    随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和数量越来越多。近年来，从国外引进的PLC产品、国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列，上百种型号。PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有不同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。    PLC的选择应包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等几个方面，下面分别加以介绍。    机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，保证可靠、维护使用方便以及最佳的性能价格比。具体应考虑以下几方面。    1．结构上合理，安装要方便    按照物理结构，PLC分为整体式和模块式。整体式的每- I/O点的平均价格比模块式的便宜，所以人们一般倾向于在小型控制系统中采用整体式PLC。但是模块式PLC的功能扩展方便灵活，I/O点数的多少、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类和块数、特殊I/O模块的使用等方面的选择余地都比整体式PLC大得多，维修时更换模块、判断故障范围也很方便。因此，对于较复杂的和要求较高的系统一般应选用模块式PLC。    根据PLC的安装方式，控制系统分为集中式、远程I/O式和多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O的硬件，系统反应快、成本低。大系统常用远程I/O式，因为它们的I/O装置分布范围很广，远程I/O可以分散安装在I/O装置附近，I/O连线比集中式的短，但是需要增设驱动器和远程I/O电源。多台联网的分布式适用于多台设备独立控制和相互联系，可以采用小型PLC，但是要附加通信模块。    2．功能上要相当    要考虑控制系统对PLC指令系统的要求。    对于小型单台、仅需要开关量控制的设备，一般的小型PLC都可以满足要求，如果选用有增强型功能指令的PLC，就显得有些大材小用了。    对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的工程项目，可选用带A/D、D/A转换，具有加减运算、数据传送功能的低档机。    对于控制比较复杂，控制功能要求更高的工程项目，例如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能时，可视控制规模及复杂程度，选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。    3．机型上应统一    对于一个企业，控制系统设计中应尽量做到机型统一。因为同一机型的PLC，其模块可互为备用，便于备用和备件的采购与管理；其功能及编程方法统一，有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；其外部设备通用，资源可共享。    同一机型PLC的另一个好处是，在使用上位计算机对PLC进行管理和控制时，通信程序的编制比较方便。这样，容易把控制各独立系统的多台PLC联成1个多级分布式控制系统，相互通信，集中管理，充分发挥网络通信的优势。    4．是否在线编程    PLC的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时，只需用编程器重新修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大方便。    PLC的编程分为离线编程和在线编程两种。    · 离线编程：其特点是PLC主机和编程器共用一个CPU，在编程器上有一个“编程／    运行”选择开关或按键，选择编程状态时，CPU将失去对现场的控制，只为编程器    服务，这就是所谓“离线”编程。程序编好后，如选择运行状态，CPU则去执行程    序而对现场进行控制，这时，CPU对编程指令将不作出响应。此类PLC，由于编程    器和主机共用一个CPU，因此节省了大量的硬件和软件，编程器的价格也比较便宜。    中、小型PLC多采用离线编程。    ·在线编程：其特点是PLC主机和编程器各有一个CPU，编程器的CPU可以随时处理    由键盘输入的各种编程指令。主机的CPU则是完成对现场的控制，并在一个扫描周    期的末尾和编程器通信，编程器把编好或改好的程序发送给主机，在下一个扫描周期    主机将按照新送入的程序控制现场，这就是所谓“在线”编程。此类PLC，由于增    加了硬件和软件，所以价格贵，但应用领域较宽。大型PLC多采用在线编程。    是否在线编程，应根据被控设备工艺要求的不同来选择。对于产品定型的设备和工艺不常变动的设备，应选用离线编程的PLC;反之，可考虑选用在线编程的PLC。    5．是否满足响应时间的要求    由于现代PLC有足够高的速度处理大量的I/O数据和解算梯形图逻辑，因此对于大多数应用场合来说，PLC的响应时间并不是主要的问题。然而，对于某些个别的场合，则要求考虑PLC的响应时间。    响应时间是指将相应的外部输入转换为给定的输出的总时间，它包括以下部分。    ·输入滤波器的延迟时间。    ·I/O服务延迟时间。    ·控制程序逻辑解算时间。    ·输出滤波器的延迟时间。    PLC厂家一般给出了输入电路和输出电路的迟延时间和PLC的扫描速度，并作为技术指标衡量机器性能，扫描速度一般在10ms/1KB左右。在前面曾经分析过，由于扫描工作方式引起的延迟可达2～3个扫描周期。    为了减少PLC的I/O响应延迟时间，可以选用扫描速度高的PLC，使用高速I/O处理这一类的功能指令，或选用快速响应模块和中断输入模块。    6．对联网通信功能的要求    近年来，工厂自动化得到了迅速的发展，企业的可编程设备（如工业控制计算机、PLC、机器人、柔性制造系统等）已经很多，将不同厂家生产的这些设备连在一个网络上，互相之间进行数据通信，由企业集中管理，已经是很多企业必须考虑的问题。    如果要将PLC纳入工厂自动控制网络，应选具有通信联网功能的PLC。一般中型以上的PLC提供一个或一个以上的串行标准接口RS-232-C，以便连接打印机、CRT、上位计算机或其他PLC。    7．其他特殊要求    要考虑被控对象对于PID闭环控制、高速计数和运动控制等方面的特殊要求，可以选用有相应特殊I/O模块的PLC。对可靠性要求极高的系统，应考虑是否采用冗余控制系统或热备用系统。    有模拟量控制功能的PLC价格较高。对于单台小型设备，可以考虑用模拟电路控制模拟量。对于精度要求不高的恒值调节系统，可以用电接点温度表和电接点压力表这类传感器提供上、下限开关量信号，将被控物理量控制在设定的范围内。