鄭州繼飛機電設(shè)備有限公司

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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(dāng)工程技術(shù)人員選型時，保溫自動化控制柜，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(dāng)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。現(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，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，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。

隨著自動化行業(yè)的飛速的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)，而抗干擾能力又是其中的關(guān)鍵所在。PLC的安裝一般在控制室、生產(chǎn)現(xiàn)場和電機設(shè)備上，由于所處環(huán)境條件特殊，所以經(jīng)常會受到干擾。要提高PLC的抗干擾性，銷售自動化控制柜，只能從設(shè)計源頭出發(fā)。

影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源和一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源，即干擾源。PLC控制系統(tǒng)干擾類型通常分為干擾產(chǎn)生的原因、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)。這其中就包括放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲；持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲；共模干擾和差模干擾。這些噪聲的干擾是PLC控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要原因，直接影響機器設(shè)備的精度、準度。

了解了PLC控制系統(tǒng)干擾類型，就要明白其來源是哪些？PLC控制系統(tǒng)干擾來源主要分為六個方面：

空間輻射gan擾——電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的干擾，過載保護自動化控制柜，通常稱為輻射gan擾，分布極為復(fù)雜。

系統(tǒng)外引線干擾——主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導(dǎo)干擾。

電源干擾——PLC 系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電，電網(wǎng)的高覆蓋會受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。

信號線引入干擾——與PLC 控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信號之外，總會有外部干擾信號侵入。

接地系統(tǒng)混亂干擾——接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一，而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC 系統(tǒng)將無法正常工作。

PLC系統(tǒng)內(nèi)部干擾——主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。

了解這些后，我們要做的就是如何避免這些干擾？有些干擾是我們?nèi)肆簳r無法左右的，但有些干擾我們卻能很好的避免。就是選用隔離性能較好的設(shè)備、選用優(yōu)良的電源、動力線和信號線走線要更加合理等等。但相對成本比較高昂，技術(shù)水平要求相對較高。當(dāng)然也有經(jīng)濟有效的辦法，比如利用信號隔離器這種產(chǎn)品解決干擾問題。只要在有干擾的地方，輸入端和輸出端中間加上這種產(chǎn)品，就可有效解決干擾問題。而且使用簡單方便，技術(shù)難度低、成本低廉，一般企業(yè)工廠都可以駕馭。

解決PLC控制系統(tǒng)干擾問題根本的環(huán)節(jié)是預(yù)見，只有理清其來源，才能更好的去解決其干擾問題。

PLC外接急停按鈕的常閉觸點，為什么梯形圖中用的是常開觸點？

PLC外部的硬件輸入電路與梯形圖中對應(yīng)的觸點是通過輸入過程映像寄存器聯(lián)系起來的。在掃描循環(huán)的輸入處理階段，PLC讀取I0.0端子外接的輸入電路的接通/斷開狀態(tài)。外部輸入電路接通時，I0.0對應(yīng)的輸入過程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常開觸點接通，常閉觸點斷開，反之亦反。

CPU實際上只知道外部輸入電路的通、斷，并不知道外部的輸入電路是什么觸點，或者是多個觸點組成的串并聯(lián)電路。輸入模塊可以外接常開觸點，金水區(qū)自動化控制柜，也可以外接常閉觸點。不管外接的是什么觸點，在梯形圖中，可以使用輸入點的常開觸點或常閉觸點。

如果在PLC的外部接線圖中，I0.0端子外接急停按鈕的常開觸點，按下急停按鈕，I0.0對應(yīng)的輸入過程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常閉觸點斷開，因此梯形圖中應(yīng)使用I0.0的常閉觸點。

如果在PLC的外部接線圖中，I0.0端子外接急停按鈕的常閉觸點，未按急停按鈕，它的常閉觸點閉合，I0.0對應(yīng)的輸入過程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常開觸點閉合。按下急停按鈕，它的常閉觸點斷開，I0.0對應(yīng)的輸入過程映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常開觸點斷開，因此梯形圖中應(yīng)使用I0.0的常開觸點。

綜上所述，可知I0.0端子外接急停按鈕的常閉觸點時，梯形圖中應(yīng)使用I0.0的常開觸點。

如果在PLC的外部接線圖中，全部使用常開觸點，梯形圖與對應(yīng)的繼電器電路圖中觸點的常開、常閉類型完全相同。建議在一般情況下盡量用常開觸點提供PLC的輸入信號。

急停按鈕和用于安全保護的限位開關(guān)的硬件常閉觸點比常開觸點更為可靠。如果外接的急停按鈕的常開觸點接觸不好或線路斷線，緊急情況時按急停按鈕不起作用。如果PLC外接的是急停按鈕的常閉觸點，出現(xiàn)上述問題時將會使設(shè)備停機，有利于及時發(fā)現(xiàn)和處理觸點的問題。