PLC选型设计

  在确定设计方案后，接下来的工作就是PLC的选型设计。工艺流程的特点和应用要求是PLC设计选型的主要依据。选择PLC系统时，首先确保PLC系统的硬件、软件及其功能满足控制要求;其次是考虑PLC系统的整体性和扩充性，兼顾PLC系统的可维护性、应用的广泛性、技术上的通用性、硬件的重配性、软件环境的易用性等。目前大部分PLC都提供了IEC61131中的PLC，更适合不同的设计者协同设计一个大型的PLC工程项目，有利于缩短编程时间。

  (1)I/O点数的估算

  估算I/O点数时应考虑适当的裕量，通常保留10%~20%的扩展裕量。实际订货时，还应结合各大公司PLC或输入/输出模块的特点及配置点数，最终确定该系统的I/O点数。

  (2)存储器容量的估算

  存储器容量是PLC提供的硬件存储器容量，包括程序存储器和数据存储器。程序容量是存储器中用户程序占用的存储器容量，因此，程序容量小于存储器容量。有的PLC只能扩展程序存储器，而不能扩展数据存储器。程序容量在设计阶段往往是未知的，需在程序调试之后才可以准确知道。存储器的容量估算没有原则上的规定，因为程序的复杂程度对程序容量的影响比较大。设数字量I/O点数为D。，模拟量I/O点数为A。，工程中一般按下式确定存储器的容量M。。(5-1)

  M。=[D。×(10～15) A,×(50～100)]×1.25

  式中，M。的单位为字，即16位。多数小型PLC的数据单元都以字为基本单位，其容量一般是固定的，但程序存储器则可以使用相应的存储器卡进行扩展。

  (3)功能的选择

  PLC的功能包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能和诊断功能等。

  ①运算功能 简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能;普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能;较复杂运算功能有代数运算、数据传送等;大中型PLC还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时/计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时，可能还需要译码和编码等运算。

  ②控制功能 控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用智能输入/输出专用单元完成所需的控制功能，以提高PLC的处理速度和节省存储器容量，如采用PID控制单元、高速计数器等。

  ③通信功能 小型PLC至少应提供RS-485通信接口，大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信接口和协议(如PROFIBUS、工业以太网等)。需要时可与工厂管理网(TCP/IP)互联，通信协议符合ISO/IEEE相关标准，是开放的通信网络。为减轻CPU的通信任务，根据网络组成的实际需要，可选择具有不同通信功能的通信处理器。

  ④编程功能 IEC 61131规定了5种标准化编程语言，即顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能模块图(FBD)3种图形化语言和语句表(IL)、结构文本(ST)两种文本语言。选用的编程语言应遵守IEC61131标准。大中型PLC还应支持多种语言编程形式，如C、Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。

  ⑤ 诊断功能 PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置。软件诊断则分内诊断和外诊断，内诊断是指对PLC内部的性能和功能进行诊断;外诊断是指对PLC的CPU与外部输入/输出等部件的信息交换功能进行诊断。PLC诊断功能的强弱，直接影响其可维护性，并影响平均维修时间(MTTR)。

  ⑥处理速度 PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则PLC将扫描不到该信号，将造成信号数据的丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等因素有关。目前，PLC指令的响应时间为0.2～0.4μs或更快，能适应控制要求高、实时性要求高的应用场合。在工程中，考虑到用户程序的容量及其复杂性，一般要求小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K，大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。