鄭州繼飛機電設(shè)備有限公司

鄭州電氣柜-短相保護電氣柜-繼飛機電(多圖) ：

1 ． PLC 型號的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進行控制。在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等） 、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進行 數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準備實現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以權(quán)衡利弊、合理地選擇機型才能達到經(jīng)濟實用的目的。一般選擇機型要 以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費。機型的選擇可從以下幾個方面來 考慮。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點的選擇 盲目選擇點數(shù)多的機型會造成一定浪費。 要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC的點數(shù)。 另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的60 ％； PLC每個輸出點的驅(qū)動能力 （ A/ 點）也是有限的，有的 PLC 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異； 一般PLC

的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。PLC 的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 PLC 。

（ 2 ）對存儲容量的選擇 對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數(shù)乘 10 字 / 點＋輸出總點數(shù) 乘 5 字 / 點來估算；計數(shù)器 / 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算；有運算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸 入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時 按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。對缺乏經(jīng)驗的設(shè)計者，選擇容量時留有裕 量要大些。 （ 3 ）對 I/O 響應(yīng)時間的選擇PLC 的 I/O 響應(yīng)時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)， PLC 和 I/O 響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。 （ 4 ）根據(jù)輸出負載的特點選型不同的負載對 PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC有許多優(yōu)點，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活 （可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的PLC。

（ 5 ）對在線和離線編程的選擇

離線編程示指主機和編程器共用一個 CPU ，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時， CPU 只為編程器服務(wù)，而不對現(xiàn)場進行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機和編程器各有一個 CPU ， 主機的 CPU 完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機，在下一個掃描周期主機將 按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進行控制。計算機輔助編程既能實現(xiàn)離線編程，也能實現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計算機，并配 置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。

（ 6 ）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型

若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC 、上位計算機及CRT 等的接口。大、中型機都有通信功能，目前大部分小型機也具有通信功能。

（ 7 ）對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇

在相同功能和相同 I/O 點數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，維修方便（換模塊） ，容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇 PLC的結(jié)構(gòu)形式。 2 ．分配輸入 / 輸出點 一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制是一一對應(yīng)的。 分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。 在個別情況下，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應(yīng)在接入輸入點前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個觸點先串聯(lián)或 并聯(lián)），然后再接到輸入點。 （ 1 ）確定 I/O 通道范圍不同型號的 PLC ，其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選 PLC型號，查閱相應(yīng)的編程手冊，決不可 “張冠李戴 ”。必須參閱有關(guān)操作手冊。 （ 2 ）部輔助繼電器 內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器 / 計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù) 處理用。 從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。 未分配模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1 ： 1 鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計的需要，應(yīng)合理安排 PLC 的內(nèi)部輔助繼電器

不能。雖然大多數(shù)PLC里的主控芯片就是MCU單片機。

PLC的優(yōu)勢在于可以使用梯形圖進行二次開發(fā)，首先你要明確一點：PLC是給電qi工程師使用的。電qi工程師不是電子工程師，他們的工作不是單單考慮你這個MCU如何驅(qū)動繼電器來控制機床的。

其次PLC的優(yōu)勢在于穩(wěn)定性強，你可能覺得iPhone的APP突然閃退一下沒啥問題，重新打開一下就行了，實在不行就重啟。但工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備不行，死機一秒有可能是一條人命……

所以你想用MCU、繼電器、光耦做PLC可以，但不經(jīng)過嚴格規(guī)劃設(shè)計、調(diào)試測試、各種抗擾試驗認證的，頂多稱為繼電器控制器，而不是真正能用于工業(yè)現(xiàn)場的PLC。一般的工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備，開發(fā)設(shè)計完成后，認證測試通過后，就不會再修改，以后的量產(chǎn)都是照著認證測試的那套電路、底層程序來生產(chǎn)，修改任意一行芯片驅(qū)動代碼都需要重新認證。

了解工業(yè)防護等級么？了解冗余系統(tǒng)么？了解工業(yè)領(lǐng)域需要的是什么么？

一、先從基本說起，穩(wěn)定性與可靠性，你一塊單片機的穩(wěn)定性和可靠性能比得過IP67類的產(chǎn)品么？懂防護等級么？看過工業(yè)惡劣現(xiàn)場么？看過露天野外設(shè)備作業(yè)么？一場大雨過后又濕又潮你敢肯定你那單片機還能行？冬天零下的溫度你敢保證它還能運行？我就不信了。

二、工業(yè)里比如說汽車生產(chǎn)線，或者大型的電廠煤炭等領(lǐng)域，動不動上百的I/O有時候上千，你用單片機給我做個看看，而且就PLC這種抗草的貨還得弄一套冗余系統(tǒng)，你單片機是能信春哥啊還是自愈能力100%就不死，再不濟你也單片機做一套冗余？做得出來我服你，但有一點可以肯定，甲方秒秒鐘KO你。

三、工業(yè)領(lǐng)域控制只是一部分，還需要采集、通訊、上位、組態(tài)、運動控制與顯示等領(lǐng)域，這些東西都需要依靠完整的工業(yè)體系與通訊協(xié)議去做，比如西門子有成套的東西能夠?qū)崿F(xiàn)這些功能，你單片機是想怎么個做法？動不動各種Modbus、profibus、profinet、OPC等東西是要怎么個一一實現(xiàn)法？

四、開發(fā)周期，各家PLC廠商都在不斷完善自己的編程軟件，使之能夠越來越簡單的服務(wù)于工程師，而各種程序塊也是越來越方便人性化的任意去調(diào)用，比如PID模塊、運動控制模塊等，大大減輕了工程師的開發(fā)壓力也縮短了開發(fā)周期，單片機呢？自己開發(fā)的東西難道有信心能夠打敗西門子工程師的？

五、外圍硬件支持，這是某組態(tài)軟件上的東西，單片機如何實現(xiàn)？靠一個人開發(fā)？累死了吧，國內(nèi)動不動在投biao的時候都是嚴重的工期不足了，PLC如何高度集成化模塊化的東西很多時候在工期面前都捉襟見肘，單片機開發(fā)估計就猴年馬月了，更別提去支持HMI、可視化控制系統(tǒng)、市面上上百種的品牌與硬件驅(qū)動了，就算你真的做出來了，遇到幾十臺變頻器的時候，你覺得那單片機能扛得住干擾？大型項目的時候，弄了個高壓高功率電機，啟動的時候整個電網(wǎng)都顫，那單片機各種數(shù)值不得像竄天猴兒一樣的上竄下跳?。?/p>

六、距離問題，工業(yè)領(lǐng)域有的時候是要跨區(qū)域整合與監(jiān)視的，所用的通訊方式多為以太網(wǎng)（通訊距離長）加中繼器，鄭州電氣柜，或者直接走民用寬帶光纖（有的時候距離要好幾公里幾十公里），所用的東西到后很可能是用的微軟的IE瀏覽器（對，你沒聽錯，組裝電氣柜，西門子WINCC WEB)，你用單片機給我支持一下試試看？還有就是遇到突發(fā)情況下，如果無人值守或者重大事故的時候，需要由PLC的通信模塊根據(jù)情況發(fā)送短信給相關(guān)人員（比如領(lǐng)導(dǎo)），單片機能？開發(fā)需要多久？

PLC硬件選型

PLC的選型是工程技術(shù)人員根據(jù)前期項目分析和項目難點的預(yù)期來選擇合適PLC，主要依據(jù)以下原則。

一、先特殊后一般原則

根據(jù)工程經(jīng)驗，大多數(shù)工程項目中制約PLC選型的因素主要集中在幾個關(guān)鍵點上，所以應(yīng)遵循先特殊后一般的原則選擇PLC。

所謂特殊即項目有哪些特殊的控制要求，不同控制類型有著不同的首要制約因素。如順序控制中，CPU的程序容量和I/O點的擴展能力為PLC選型的主要因素。過程控制中，則以控制模擬量的數(shù)量和模擬量的精度作為出發(fā)點進行選型。在較為簡單的運動控制中，PLC需要接收來自現(xiàn)場編碼器送回的位置信號并相應(yīng)地發(fā)出一定頻率的脈沖來控制伺服電機，因此PLC處理數(shù)據(jù)的速度、輸入端接收高速脈沖的能力和輸出端高速脈沖的發(fā)送能力將成為PLC選型的首要因素。而在大型復(fù)合項目中，需使用不同的PLC組網(wǎng)，因此PLC支持的網(wǎng)絡(luò)類型則成為PLC選型的首要因素。

工程技術(shù)人員需按照本項目的核心需求，將不同的控制要求按照從特殊到一般的順序進行排列，如此選型將事半功倍，更可降低工程的整體難度。

二、由下至上原則

由下至上原則的目的是將PLC選型的性價比大化。目前多數(shù)廠家的PLC產(chǎn)品分成多個系列。當工程技術(shù)人員選型時，按照第yi步從特殊到一般的選型順序，從低款PLC開始，逐一對照性能參數(shù)。當發(fā)現(xiàn)不滿足要求時，考慮較高一款產(chǎn)品。以此類推，直至選取全部滿足要求的PLC型號。如若由上至下選型，則會使PLC功能浪費，造成大馬拉小車。

三、PLC開關(guān)量輸入/輸出單元的選擇

PLC的開關(guān)量輸入點是用來接受現(xiàn)場傳感器所輸入的電平信號，開關(guān)時輸出點的作用根據(jù)內(nèi)部的控制信號來驅(qū)動外部負載。

（1）開關(guān)量輸入端子的選擇?，F(xiàn)在市面上PLC輸入點均為晶體管輸入，使用者只需要根據(jù)前期預(yù)估的輸入點數(shù)量選擇即可。但是這里需要注意，因PLC端接線類型不同，分別有NPN和PNP兩種輸入方式，短相保護電氣柜，其意義是輸入端是以低電平有效還是以高電平有效，一旦確定輸入端的接線類型，則需選用相同類型輸入的傳感器，即NPN和PNP型的傳感器不能共用一個PLC的輸入端子。

現(xiàn)在市面上PLC輸入端子多為直流24V的輸入電壓，如果需要其將他電壓規(guī)格的傳感器接入到PLC，需用繼電器做相應(yīng)的隔離，保證接入PLC輸入端的信號為直流24V電壓。

（2）開關(guān)量輸出端子的選擇。PLC開關(guān)量輸出點的類型主要為繼電器型輸出和晶體管輸出兩種。

1）繼電器輸出型。繼電器輸出負載能力好，能夠短時間承受較高過電壓和過電流，有較強的隔離作用。但是由于繼電器內(nèi)部為機械觸點，動作壽命有限，所以只能用于連接動作頻率較低且不需要高速脈沖輸出的場合。

2）晶體管輸出型。晶體管型輸出是以通過控制其內(nèi)部三極管的導(dǎo)通為手段，來達到控制輸出端子通斷目的，并且其內(nèi)部并沒有機械觸點結(jié)構(gòu)，所以相比于繼電器輸出觸點，晶體管輸出觸點壽命長，動作頻率高，不易損壞，缺點為負載能力較差。

（3）開關(guān)量輸出端子選型的注意事項

類似于輸入端，晶體管輸出端子也分為NPN型和PNP型兩種。一旦型號確定則只能按照同種接線方式連接負載。

在實際應(yīng)用中，建議工程技術(shù)人員多選用晶體管輸出型PLC，并在輸出端使用繼電器連接外部負載，形成對于下游負載設(shè)備的電氣隔離，這樣的組合綜合了晶體管壽命長和繼電器負載能力強的優(yōu)點。如果現(xiàn)場出現(xiàn)電氣故障，PLC輸出端子將會因受到隔離繼電器保護而免受損壞，只需要更換損壞的繼電器即可。而一旦繼電器輸出型PLC端子損壞，將無法修復(fù)損壞端子。

四、先內(nèi)置后擴展原則

隨著PLC的不斷更新?lián)Q代，特別是小型機功能的不斷增強，PLC單機已內(nèi)置了許多擴展模塊的功能，如模擬量功能，通信功能等。因此，短路保護器電氣柜，選型時盡可能選用內(nèi)置功能多的PLC，既降低了成本，又節(jié)省控制柜空間，更可以簡化設(shè)置和編程工作量。

五、PLC選型冗余量的把握

由于前期預(yù)估、現(xiàn)場施工改動和后期維護升級的需要，PLC選型需考慮一定的冗余量。主要考慮I/O點的數(shù)量，較小的工程控制在20%的冗余范圍；較大的工程控制在5%～10%。其它如模擬量，通信和總線功能的冗余問題，需工程技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場硬件配置靈活把握，如果控制功能均為PLC內(nèi)置的，則需更換高一級單機PLC；若控制功能是通過擴展模塊實現(xiàn)的，則考慮冗余時僅需更新相應(yīng)模塊即可。