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PLC的選型方法、安裝和維護時應注意的問題(一)

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PLC的選型方法、安裝和維護時應注意的問題(一)

發布日期:2018-03-07 作者: 點擊:

PLC的選型方法

  在PLC係統設計時,首先應確定控製方案,下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。PLC及有關設備應是集成的、標準的,按照易於與工業控製係統形成一個整體,易於擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業領域有投運業績、成熟可靠的係統,PLC的係統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控製要求相適應。熟悉可編程序控製器、功能表圖及有關的編程語言有利於縮短編程時間,因此,工程設計選型和估算時,應詳細分析工藝過程的特點、控製要求,明確控製任務和範圍確定所需的操作和動作,然後根據控製要求,估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等,最後選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控製係統。

一、輸入輸出(I/O)點數的估算

  I/O點數估算時應考慮適當的餘量,通常根據統計的輸入輸出點數,再增加10%~20%的可擴展

  餘量後,作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時,還需根據製造廠商PLC的產品特點,對輸入輸出點數進行圓整。

二、存儲器容量的估算

  存儲器容量是可編程序控製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應用項目使用的存儲單元的大小,因此程序容量小於存儲器容量。設計階段,由於用戶應用程序還未編製,因此,程序容量在設計階段是未知的,需在程序調試之後才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算,通常采用存儲器容量的估算來替代。

  存儲器內存容量的估算沒有固定的公式,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點數的10~15倍,加上模擬I/O點數的100倍,以此數為內存的總字數(16位為一個字),另外再按此數的25%考慮餘量。

三、控製功能的選擇

  該選擇包括運算功能、控製功能、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

  簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能;普通PLC的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能;較複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。隨著開放係統的出現,目前在PLC中都已具有通信功能,有些產品具有與下位機的通信,有些產品具有與同位機或上位機的通信,有些產品還具有與工廠或企業網進行數據通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發,合理選用所需的運算功能。大多數應用場合,隻需要邏輯運算和計時計數功能,有些應用需要數據傳送和比較,當用於模擬量檢測和控製時,才使用代數運算,數值轉換和PID運算等。要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。

  (二)控製功能

  控製功能包括PID控製運算、前饋補償控製運算、比值控製運算等,應根據控製要求確定。PLC主要用於順序邏輯控製,因此,大多數場合常采用單回路或多回路控製器解決模擬量的控製,有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控製功能,提高PLC的處理速度和節省存儲器容量。例如采用PID控製單元、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係統應支持多種現場總線和標準通信協議(如TCP/IP),需要時應能與工廠管理網(TCP/IP)相連接。通信協議應符合ISO/IEEE通信標準,應是開放的通信網絡。

  PLC係統的通信接口應包括串行和並行通信接口(RS2232C/422A/423/485)、RIO通信口、工業以太網、常用DCS接口等;大中型PLC通信總線(含接口設備和電纜)應1:1冗餘配置,通信總線應符合國際標準,通信距離應滿足裝置實際要求。

  PLC係統的通信網絡中,上級的網絡通信速率應大於1Mbps,通信負荷不大於60%。PLC係統的通信網絡主要形式有下列幾種形式:1)PC為主站,多台同型號PLC為從站,組成簡易PLC網絡;2)1台PLC為主站,其他同型號PLC為從站,構成主從式PLC網絡;3)PLC網絡通過特定網絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網;4)專用PLC網絡(各廠商的專用PLC通信網絡)。

  為減輕CPU通信任務,根據網絡組成的實際需要,應選擇具有不同通信功能的(如點對點、現場總線、工業以太網)通信處理器。

  (四)編程功能

  離線編程方式:PLC和編程器公用一個CPU,編程器在編程模式時,CPU隻為編程器提供服務,不對現場設備進行控製。完成編程後,編程器切換到運行模式,CPU對現場設備進行控製,不能進行編程。離線編程方式可降低係統成本,但使用和調試不方便。在線編程方式:CPU和編程器有各自的CPU,主機CPU負責現場控製,並在一個掃描周期內與編程器進行數據交換,編程器把在線編製的程序或數據發送到主機,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,但係統調試和操作方便,在大中型PLC中常采用。

  五種標準化編程語言:順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(IL)、結構文本(ST)兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準(IEC6113123),同時,還應支持多種語言編程形式,如C,Basic等,以滿足特殊控製場合的控製要求。

  (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。通過軟件對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷,通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。

  PLC的診斷功能的強弱,直接影響對操作和維護人員技術能力的要求,並影響平均維修時間。

  (六)處理速度

  PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看,處理速度應越快越好,如果信號持續時間小於掃描時間,則PLC將掃描不到該信號,造成信號數據的丟失。

  處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質量等有關。目前,PLC接點的響應快、速度高,每條二進製指令執行時間約0.2~0.4Ls,因此能適應控製要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期(處理器掃描周期)應滿足:小型PLC的掃描時間不大於0.5ms/K;大中型PLC的掃描時間不大於0.2ms/K。

四、機型的選擇

  (一)PLC的類型

  PLC按結構分為整體型和模塊型兩類,按應用環境分為現場安裝和控製室安裝兩類;按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發,通常可按控製功能或輸入輸出點數選型。

  整體型PLC的I/O點數固定,因此用戶選擇的餘地較小,用於小型控製係統;模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡,因此用戶可較合理地選擇和配置控製係統的I/O點數,功能擴展方便靈活,一般用於大中型控製係統。

  (二)輸入輸出模塊的選擇

  輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統一。例如對輸入模塊,應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊,應考慮選用的輸出模塊類型,通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓範圍廣、壽命短、響應時間較長等特點;可控矽出模塊適用於開關頻繁,電感性低功率因數負荷場合,但價格較貴,過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等,與應用要求應一致。

  可根據應用要求,合理選用智能型輸入輸出模塊,以便提高控製水平和降低應用成本。  


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關鍵詞:PLC選型,PLC選型方法,PLC選型維護

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