电气工程师不可不知的PLC选型8大步骤

显示全部楼层 · 2024-10-3 10:31:29

系统设计的水平将直接影响控制系统的性能、设备的可靠性。这其中PLC的选型至关重要，如何根据不同的控制要求选择合适的PLC，设计出运行平稳、动作可靠、安全实用、调试方便、易于维护的控制系统呢？

在PLC系统设计时，首先应确定系统方案，下一步工作就是PLC的设计选型。选择PLC，主要是确定PLC的生产厂家和PLC的具体型号。对于系统方案要求有分布式系统、远程I/O系统，还需要考虑网络化通讯的要求。那么具体应该如何选择PLC呢?笔者认为应该有以下几方面的内容。

一PLC生产厂家的选择

确定PLC的生产厂家，主要应该考虑设备用户的要求、设计者对于不同厂家PLC的熟悉程度和设计习惯、配套产品的一致性以及技术服务等方面的因素。从PLC本身的可靠性考虑，原则上只要是国外大公司的产品，不应该存在可靠性不好的问题。

笔者个人认为，一般来说，对于控制独立设备或较简单的控制系统的场合，配套日本的PLC产品，相对来说性价比有一定优势。对于系统规模较大网络通讯功能要求高、开放性的分布式控制系统、远程I/O系统，欧美生产的PLC在网络通讯功能上更有优势。

另外对于一些特殊的行业(例如：冶金、烟草等)应选择在相关行业领域有投运业绩、成熟可靠的PLC系统。

二输入输出(I/0)点数的估算

PLC的输入/输出点数是PLC的基本参数之一。I/O点数的确定应以控制设备所需的所有输入/输出点数的总和为依据。在一般情况下，PLC的I/O点应该有适当的余量。通常根据统计的输入输出点数，再增加10％～20％的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行调整。

三PLC存储器容量的估算

存储器容量是指可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，各种PLC的存储器容量大小可以从该PLC的基本参数表中找到，例如：西门子的S7-314PLC的用户程序存储容量为64KB，S7-315-2DPPLC的用户程序存储容量为128KB。程序容量是存储器中用户程序所使用的存储单元的大小，因此存储器容量应大于程序容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，需要对程序容量进行估算。

如何估算程序容量呢?许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数(16位为一个字)，另外再按此数的25％考虑余量。

四PLC通讯功能的选择

现在PLC的通讯功能越来越强大，很多PLC都支持多种通讯协议(有些需要配备相应的通讯模块)，选择时要根据实际需要选择合适的通讯方式。

PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：

(1)PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；

(2)1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；

(3)PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；

(4)专用PLC网络(各厂商的专用PLC通信网络)。

为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的(如点对点、现场总线、工业以太网等)通信处理器。

五PLC机型的选择

PLC的类型：PLC按结构分为整体型和模块型两类；整体型PLC的I/0点数较少且相对固定，因此用户选择的余地较小，通常用于小型控制系统。这一类PLC的代表有：西门子公司的S7-200系列、三菱公司的FX系列、欧姆龙公司的CPM1A系列等。

模块型PLC提供多种I/O模块可以在PLC基板上插接，方便用户根据需要合理地选择和配置控制系统的I/O点数。因此，模块型PLC的配置比较灵活，一般用于大中型控制系统。例如西门子公司的S7-300系列和S7-400系列、三菱公司的Q系列、欧姆龙公司的CVM1系列等。

六I/O模块的选择

（1）数字量输入输出模块的选择

数字量输入输出模块的选择应考虑应用要求。例如对输入模块，应考虑输入信号的电平、传输距离等应用要求。输出模块也有很多的种类，例如继电器触点输出型、AC120V/23V双向晶闸管输出型、DC24V晶体管驱动型、DC48V晶体管驱动型等。

通常继电器输出输出型模块具有价格低廉、使用电压范围广等优点，但是使用寿命较短、响应时间较长、在用于感性负载时需要增加浪涌吸收电路；双向晶闸管输出型模块响应时间较快适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。

另外，输入输出模块按照输入输出点数又可以分为：8点、16点、32点等规格，选择时也要根据实际的需要合理配备。

（2）模拟量输入输出模块的选择

模拟量输入模块，按照模拟量的输入信号类型可以分为：电流输入型、电压输入型、热电偶输入型等。电流输入型通常的信号等级为4～20mA或0～20mA；电压型输入模块通常信号等级为0～10V、-5V～+5V等。有些模拟量输入模块可以兼容电压或电流输入信号。

模拟量输出模块同样分电压型输出模块和电流型输出模块，电流输出的信号通常有0～20mA、4～20mA。电压型输出信号通常有0～10V、-10V~+10V等。

模拟量输入输出模块，按照输入输出通道数可以分为2通道、4通道、8通道等规格。

七功能模块

功能模块包括通讯模块、定位模块、脉冲输出模块、高速计数模块、PID控制模块、温度控制模块等。选择PLC时应考率到功能模块配套的可能性，选择功能模块涉及硬件与软件两个方面。

在硬件方面，首先应考虑功能模块可以方便的和PLC相连接，PLC应该有相关的连接、安装位置与接口、连接电缆等附件。在软件上，PLC应具有对应的控制功能，可以方便的对功能模块进行编程。例如三菱的FX系列PLC通过“FROM”和“TO”指令可以方便的对相应的功能模块进行控制。

八一般原则

在PLC型号和规格大体确定后，可以根据控制要求逐一确定PLC各组成部分的基本规格与参数，并选择各组成模块的型号。选择模块型号时，应遵循以下原则。

（1）方便性：一般说来，作为PLC，可以满足控制要求的模块往往有很多种，选择时应以简化线路设计、方便使用、尽可能减少外部控制器件为原则。

例如：对于输入模块，应优先选择可以与外部检测元件直接连接的输入形式，避免使用接口电路。对于输出模块，应优先选择能够直接驱动负载的输出模块，尽量减少中间继电器等元件。

（2）通用性：进行选型时，要考虑到PLC各组成模块的统一与通用，避免模块种类过多。这样不仅有利于采购，减少备品备件，同时还可以增加系统各组成部件的互换性，为设计、调试和维修提供方便。

（3）兼容性：选择PLC系统各组成模块时，应充分的考虑到兼容性。为避免出现兼容性不好的问题，组成PLC系统的各主要部件的生产厂家不宜过多。如果可能的话，尽量选择同一个生产厂家的产品。

[三菱] 电气工程师不可不知的PLC选型8大步骤