隨著plc的推廣普及,plc產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多,而且功能也日趨完善。近年來,從美國、日本、德國等國引進的plc產(chǎn)品,加上國內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的plc產(chǎn)品已有幾十個系列,上百種型號。plc品種繁多,其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等各有不同,適用場合也各有側(cè)重。因此,合理選擇plc對于提高plc控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標起著重要作用。plc的選擇應(yīng)包括機型的選擇,容量的選擇,指令系統(tǒng)的選擇,i/o模塊的選擇,電源模塊的選擇等幾個方面。
一、機型的選擇
機型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的前提下,保證性能可靠、維護使用方便以及最佳的性能價格比。具體應(yīng)考慮以下幾方面:
1、結(jié)構(gòu)合理
對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好(維修量較?。┑膱龊希x用整體式結(jié)構(gòu)plc,其他情況則選用模塊式結(jié)構(gòu)plc。
2、功能、規(guī)模相當(dāng)
對于開關(guān)量控制的工程項目,對其控制速度無需考慮,一般的低檔機就能滿足要求。
對于以開關(guān)量控制為主,帶少量模擬量控制的工程項目,可選用低檔機。
對于控制比較復(fù)雜,控制功能要求更高的工程項目,例如要求實現(xiàn)pid運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等,可視控制規(guī)模及復(fù)雜的程度選用中檔或高檔機。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全plc的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。
3、機型統(tǒng)一
一個大型企業(yè)應(yīng)盡量做到機型統(tǒng)一。因為同一機型的plc,其模塊可互換,便于備用品、備件的采購和管理;其功能及編程方法統(tǒng)一,有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā);其外部設(shè)備通用,資源可共享,配以上位計算機后,可把控制各獨立的系統(tǒng)的多臺plc連成一個多級分布式控制系統(tǒng),相互通信,集中管理。
4、是否在線編程
plc的特點之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過程改變時,只需用編程器重新修改程序,就能滿足新的控制要求,給生產(chǎn)帶來很大方便。
plc的編程分為離線編程和在線編程兩種。
離線編程的plc的特點是主機和編程器共用一個cpu,在編程器上有一個“編程/運行”選擇開關(guān)或按鍵,選擇編程狀態(tài)時,cpu將失去對現(xiàn)場的控制,只為編程器服務(wù),這就是所謂的離線編程。程序編好后,如選擇運行狀態(tài),cpu則去執(zhí)行程序而失去對現(xiàn)場的控制。這時cpu對編程指令將不作出響應(yīng)。由于此類plc的編程器和主機共用一個cpu,因此節(jié)省了大量的硬件和軟件,編程器的價格也比較便宜。中、小型plc多采用離線編程。
在線編程的plc的特點是主機和編程器各有一個cpu,編程器的cpu可以隨時處理由鍵盤輸入的各種編程指令。主機的cpu則是完成對現(xiàn)場的控制,并在一個掃描周期的末尾和編程器通信,編程器把編好或改好的程序發(fā)送給主機,在下一個掃描周期主機將按照新送入的程序控制現(xiàn)場,這就是所謂的在線編程。此類plc由于增加了硬件和軟件,因而價格高,但應(yīng)用領(lǐng)域較寬,大型plc多采用在線編程。
是否在線編程,應(yīng)根據(jù)被控設(shè)備工藝要求的不同來選擇。對于產(chǎn)品定型的設(shè)備和工藝不常變動的設(shè)備,應(yīng)選用離線編程的plc;反之,可考慮選用在線編程的plc。
二、容量的選擇
plc的容量包括用戶存儲器的存儲容量(字數(shù))和i/o點數(shù)兩方面的含義。plc容量的選擇除滿足控制要求外,還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑A恳宰鱾溆谩?br>
通常,一條邏輯指令占存儲器一個字,計時、計數(shù)、移位以及算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等指令占存儲器兩個字。各種指令占存儲器的字數(shù)可查閱plc產(chǎn)品使用手冊。
在選擇存儲器容量時,一般可按實際需要的25%考慮裕量。通常i/o點數(shù)可按實際需要的10%~15%考慮裕量。
三、指令系統(tǒng)的選擇
由于可編程控制器應(yīng)用的廣泛性,各種機型所具備的指令系統(tǒng)也就不完全相同。從工程應(yīng)用角度看,有些場合僅需要邏輯運算,有些場合需要復(fù)雜的算術(shù)運算,而且一些特殊場合還需要專用指令功能。從可編程控制器本身來看,各個廠家的指令差異較大,但從整體上來說,指令系統(tǒng)都是面向工程技術(shù)人員的語言,其差異主要表現(xiàn)在指令的表達方式和指令的完整性上。有些廠家在控制指令方面開發(fā)得較全,有些廠家在數(shù)字運算指令方面開發(fā)得較全,而大多數(shù)廠家在邏輯指令方面都開發(fā)得較完善。在選擇機型時,應(yīng)從指令系統(tǒng)方面注意下述內(nèi)容:
指令系統(tǒng)的總語句數(shù)。它反映了整個指令所包括的全部功能。
(2)指令系統(tǒng)的種類。主要應(yīng)包括邏輯指令、運算指令和控制指令,具體的需求則與實際要完成的控制功能有關(guān)。
(3)指令系統(tǒng)的表達方式。指令系統(tǒng)表達方式有多種,有的包括梯形圖、控制系統(tǒng)流程圖、語句表、順控圖、高級語言等多種表達方式;有的只包括其中一種或兩種表達方式。
(4)應(yīng)用軟件的程序結(jié)構(gòu)。程序結(jié)構(gòu)有模塊化的程序結(jié)構(gòu)和子程序式的程序結(jié)構(gòu),前一種有利于應(yīng)用軟件編寫和調(diào)試,但處理速度慢,后一種響應(yīng)速度快,但不利于編寫和現(xiàn)場調(diào)試。
(5)軟件開發(fā)手段。在考慮指令系統(tǒng)這一性能時,還要考慮到軟件的開發(fā)手段。有的廠家在此基礎(chǔ)上還開發(fā)了專用軟件,可利用通用的微型機(例如ibm-pc)作為開發(fā)手段,這樣就更加方便了用戶的需要。
四、i/o模塊的選擇
i/o部分的價格占plc價格的一半以上,不同的i/o模塊,由于其電路和性能不同,直接影響著plc的應(yīng)用范圍和價格,應(yīng)該根據(jù)實際情況合理選擇。
1、輸入模塊的選擇
輸入模塊的作用是接收現(xiàn)場的輸入信號,并將輸入的高電平信號轉(zhuǎn)換為plc內(nèi)部的低電平信號。輸入模塊的種類,按電壓分類有直流5 v、12 v、24 v、48 v、60 v,交流115v、220 v。按電路形式不同分為匯點輸入式和分隔輸入式兩種。
選擇輸入模塊時應(yīng)注意:
(1)電壓的選擇。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備與模塊之間的距離來考慮,一般5 v、12 v、24 v屬低電壓,其傳輸距離不宜太遠。如5 v模塊最遠不得超過10 m,距離較遠的設(shè)備應(yīng)選用較高電壓的模塊。
(2)同時接通的點數(shù)。高密度的輸入模塊(32點、64點)同時接通的點數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度,一般來講,同時接通的點數(shù)不要超過輸入點數(shù)的60%。
(3)門檻電平。為了提高控制系統(tǒng)的可靠性,必須考慮門檻電平的大小。門檻電平越高,抗干擾能力越強,傳輸距離也就越遠。
2、輸出模塊的選擇
輸出模塊的作用是將plc的輸出信號傳遞給外部負載,并將plc內(nèi)部的低電平信號轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號。輸出模塊按輸出方式不同分為繼電器輸出、晶體管輸出和雙向可控硅輸出三種。此外,輸出電壓和輸出電流也各有不同。
選擇輸出模塊時應(yīng)注意:
(1)輸出方式的選擇。繼電器輸出的價格便宜,適用電壓范圍較寬,導(dǎo)通壓降小。但它是原有觸點元件,其動作速度較慢、壽命較短,因此適用于不頻繁通斷的負載。當(dāng)驅(qū)動感性負載時其最大通斷頻率不得超過1 hz。對于頻繁通斷的低功率因數(shù)的電感負載,應(yīng)采用無觸點開關(guān)元件,即選用晶體管輸出(直流輸出)或雙向可控硅輸出(交流輸出)。
(2)輸出電流。輸出模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值。模塊輸出電流的規(guī)格很多,應(yīng)根據(jù)實際負載電流的大小選擇。
(3)同時接通的點數(shù)。輸出模塊同時接通點數(shù)的電流累計值必須小于公共端允許通過的電流值。通常同時接通的點數(shù)不宜超過輸出點數(shù)的60%。
五、電源模塊的選擇
電源模塊的選擇很簡單,只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于cpu模塊、i/o模塊、專用模塊等消耗電流的總和,并留有一定的裕量。在選擇電源模塊時一般應(yīng)考慮以下幾點:
(1)電源模塊的輸入電壓。電源模塊可以包括各種各樣的輸入電壓,有220 v交流、110 v交流和24 v直流等。在實際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況選擇,確定了輸入電壓后,也就確定了系統(tǒng)供電電源的輸出電壓。
(2)電源模塊的輸出功率。在選擇電源模塊時,其額定輸出功率必須大于cpu模塊、所有i/o模塊等總的消耗功率之和,并且要留有30%左右的裕量。當(dāng)同一電源模塊既要為主機單元又要為擴展單元供電時,從主機單元到最遠一個擴展單元的線路壓降必須小于0.25 v。
(3)擴展單元中的電源模塊。在有的系統(tǒng)中,由于擴展單元中安裝有智能模塊及一些特殊模塊,就要求在擴展單元中安裝相應(yīng)的電源模塊。這時相應(yīng)的電源模塊輸出功率可按各自的供電范圍計算。
(4)電源模塊接線。選定了電源模塊后,還要確定電源模塊的接線端子和連接方式,以便正確地進行系統(tǒng)供電的設(shè)計。一般的電源模塊的輸入電壓是通過接線端子與供電電源相連的,而輸出信號通過總線插座與可編程控制器cpu的總線相連。
(5)系統(tǒng)的接地。電源模塊接地線選擇不小于10 mm2的銅導(dǎo)線。與交流穩(wěn)壓器、ups不間斷電源、隔離變壓器等及系統(tǒng)的接地之連線盡可能短;系統(tǒng)的地線也要和機殼相連。
(6)使用環(huán)境條件。在選擇plc時,要考慮使用現(xiàn)場的環(huán)境條件是否符合它的規(guī)定。一般要考慮的有:環(huán)境溫度、相對濕度、電源允許波動范圍和抗干擾等指標。