西門(mén)子PLC、三菱PLC或者其它PLC該如何選用？史上最全PLC選型總結

　　在plc系統設計時(shí)，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(chǎn)廠(chǎng)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(wǎng)絡(luò )化通訊的要求。那么具體應該如何選擇PLC呢？

　　一  PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家

　　確定PLC的生產(chǎn)廠(chǎng)家，主要應該考慮設備用戶(hù)的要求、設計者對于不同廠(chǎng)家PLC的熟悉程度和設計習慣、配套產(chǎn)品的一致性以及技術(shù)服務(wù)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(chǎn)品，不應該存在可靠性不好的問(wèn)題。

　　一般來(lái)說(shuō)，對于控制獨立設備或較簡(jiǎn)單的控制系統的場(chǎng)合，配套日本的PLC產(chǎn)品，相對來(lái)說(shuō)性?xún)r(jià)比有一定優(yōu)勢。對于系統規模較大網(wǎng)絡(luò )通訊功能要求高、開(kāi)放性的分布式控制系統、遠程I/O系統，歐美生產(chǎn)的PLC在網(wǎng)絡(luò )通訊功能上更有優(yōu)勢。另外對于一些特殊的行業(yè)(例如：冶金、煙草等)應選擇在相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績(jì)、成熟可靠的PLC系統。

　　二  輸入輸出（I/O）點(diǎn)數

　　PLC的輸入/輸出點(diǎn)數是PLC的基本參數之一。I/O點(diǎn)數的確定應以控制設備所需的所有I/O點(diǎn)數的總和為依據。在一般情況下，PLC的I/O點(diǎn)應該有適當的余量。通常根據統計的輸入輸出點(diǎn)數，再增加10％～20％的可擴展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數估算數據。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據制造廠(chǎng)商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數進(jìn)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(hù)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(hù)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(shí)能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來(lái)替代。PLC存儲器內存容量的估算沒(méi)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(diǎn)數的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為一個(gè)字），另外再按此數的25%考慮余量。

　　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(jiǎn)單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時(shí)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(zhù)開(kāi)放系統的出現，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠(chǎng)或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數據通信的功能。設計選型時(shí)應從實(shí)際應用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數應用場(chǎng)合，只需要邏輯運算和計時(shí)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(shí)，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(shí)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(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專(zhuān)用的智能輸入輸出微信公眾號PLC工程師能拿資料能漲知識能提技能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(chǎng)總線(xiàn)和標準通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應能與工廠(chǎng)管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò )。

　　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(yè)以太網(wǎng)、常用dcs接口等；大中型PLC通信總線(xiàn)（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線(xiàn)應符合國際標準，通信距離應滿(mǎn)足裝置實(shí)際要求。

　　PLC系統的通信網(wǎng)絡(luò )中，上級的網(wǎng)絡(luò )通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC系統的通信網(wǎng)絡(luò )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(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò )；

　　2）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構成主從式PLC網(wǎng)絡(luò )；

　　3）PLC網(wǎng)絡(luò )通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò )接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；

　　4）專(zhuān)用PLC網(wǎng)絡(luò )（各廠(chǎng)商的專(zhuān)用PLC通信網(wǎng)絡(luò )）。

　　PLC為減輕CPU通信任務(wù)，根據網(wǎng)絡(luò )組成的實(shí)際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對點(diǎn)、現場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。

　　（四）編程功能

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

　　在線(xiàn)編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機 CPU負責現場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內與編程器進(jìn)行數據交換，編程器把在線(xiàn)編制的程序或數據發(fā)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(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應遵守其標準（IEC6113123），同時(shí)還應支持多種語(yǔ)言編程形式，如C、Basic、Pascal等，以滿(mǎn)足特殊控制場(chǎng)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(guò)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(guò)軟件對PLC內部的性能和功能進(jìn)行診斷是內診斷，通過(guò)軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)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(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。

　　（六）處理速度

　　PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看，處理速度應越快越好，如果信號持續時(shí)間小于掃描時(shí)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(hù)程序的長(cháng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應快、速度高，每條二進(jìn)制指令執行時(shí)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(mǎn)足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于 0.2ms/K。

　　五   PLC機型

　　PLC的類(lèi)型：PLC按結構分為整體型和模塊型兩類(lèi)。

　　整體型PLC的I/0點(diǎn)數較少且相對固定，因此用戶(hù)選擇的余地較小，通常用于小型控制系統。這一類(lèi)PLC的代表有：西門(mén)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(hù)根據需要合理地選擇和配置控制系統的I/O點(diǎn)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。例如西門(mén)子公司的S7-300系列和S7-400系列、三菱公司的Q系列、歐姆龍公司的CVM1系列等。

　　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(lèi)，例如繼電器觸點(diǎn)輸出型、AC120V/23V雙向晶閘管輸出型、DC24V晶體管驅動(dòng)型、DC48V晶體管驅動(dòng)型等。

　　通常繼電器輸出輸出型模塊具有價(jià)格低廉、使用電壓范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但是使用壽命較短、響應時(shí)間較長(cháng)、在用于感性負載時(shí)需要增加浪涌吸收電路；雙向晶閘管輸出型模塊響應時(shí)間較快適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數負荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)載能力較差。

　　另外，輸入輸出模塊按照輸入輸出點(diǎn)數又可以分為：8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)等規格，選擇時(shí)要根據實(shí)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(lèi)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0~0V、-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(shí)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(gè)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(guān)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(jìn)行編程。例如三菱的FX系列PLC通過(guò)“FROM”和“TO”指令可以方便的對相應的功能模塊進(jìn)行控制。

　　七  冗余功能

　　（一）控制單元冗余

　　1、重要的過(guò)程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應1B1冗余。

　　2、在需要時(shí)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(diǎn)I/O卡應冗余配置。

　　2、重要檢測點(diǎn)的多點(diǎn)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(shí)，應遵循以下原則。

　　（一）經(jīng)濟性

　　選擇PLC時(shí)，應考慮性能價(jià)格比。考慮經(jīng)濟性時(shí)，應同時(shí)考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿(mǎn)意的產(chǎn)品。

　　輸入輸出點(diǎn)數對價(jià)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)應充分考慮，使整個(gè)控制系統有較合理的性能價(jià)格比。

　　（二）方便性

　　一般說(shuō)來(lái)，作為PLC，可以滿(mǎn)足控制要求的模塊往往有很多種，選擇時(shí)應以簡(jiǎn)化線(xiàn)路設計、方便使用、盡可能減少外部控制器件為原則。微信公眾號PLC工程師能拿資料能漲知識能提技能 例如：對于輸入模塊，應優(yōu)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(yōu)先選擇能夠直接驅動(dòng)負載的輸出模塊，盡量減少中間繼電器等元件。

　　（三）通用性

　　進(jìn)行選型時(shí)，要考慮到PLC各組成模塊的統一與通用，避免模塊種類(lèi)過(guò)多。這樣不僅有利于采購，減少備品備件，同時(shí)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(shí)，應充分的考慮到兼容性。為避免出現兼容性不好的問(wèn)題，組成PLC系統的各主要部件的生產(chǎn)廠(chǎng)家不宜過(guò)多。如果可能的話(huà)，盡量選擇同一個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)家的產(chǎn)品。

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