鄭州繼飛機電設備有限公司

過載保護自動化控制柜-河南自動化控制柜-繼飛機電 ：

PLC控制系統(tǒng)設計時應注意以下幾點。

一、可編程序控制器（PLC）及編程器的選購：

目前市場上的PLC產(chǎn)品眾多，除國產(chǎn)品牌以外，國外的品牌有：日本OMRON、MITSUBISHI、FUJI、IDEC、HITACHI、松下，德國的西門子，韓國的LG等，如何選購PLC產(chǎn)品呢？

1. 系統(tǒng)

首先應確定系統(tǒng)用PLC單機控制還是用PLC形成網(wǎng)絡，由此計算輸入、輸出（I/O）點數(shù)，并且在選購PLC時要在實際需要點數(shù)的基礎上預留10%的余量。

2. 確定負載類型

根據(jù)PLC輸出端所帶負載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點動作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出還是晶體管輸出，或是晶閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是很重要的。

3. 執(zhí)行速度

存儲容量與指令的執(zhí)行速度是PLC選型的重要指標，一般存儲量越大、速度越快的PLC價格就越高，盡管國外各廠家產(chǎn)品大體相同，但也有一定區(qū)別。

4. 'COM'點的選擇

不同的PLC產(chǎn)品，其'COM'點的數(shù)量是不一樣的，有的一個'COM'點帶8個輸出點，有的帶4個輸出點，也有帶1個或2個輸出點。當負載的種類多且電流大時，采用一個'COM'點帶1-2個輸出點的產(chǎn)品，當負載種類少數(shù)量多時，采用一個'COM'點帶4-8個輸出點產(chǎn)品。

5. 合理選用PLC產(chǎn)品

因為各生產(chǎn)廠家的開發(fā)軟件不同，系統(tǒng)地兼容性也是選購時的重點，目前還沒有發(fā)現(xiàn)完全兼容的產(chǎn)品，應根據(jù)系統(tǒng)合理選用PLC產(chǎn)品。

6. 編程器的選購

PLC編程可采取三種方式：一是用一般的手持式編程器，它只能用廠家規(guī)定的語句表中的語句編程。正中方式易于現(xiàn)場調(diào)試并且體積小成本低，但它的效率低適應機種類型少，過載保護自動化控制柜，比較適用于系統(tǒng)容量小、用量少的系統(tǒng)中。二是圖形編程器編程，這種方式采用圖形方式編程，方便直觀，一般電氣人員短期就可以應用自如，但編程器價格較高。三是用IBM及其兼容個人計算機+PLC軟件包編程，這是常用的一種方式，但大部分軟件包價格昂貴。

7.產(chǎn)品質(zhì)量

盡量選用大公司的產(chǎn)品，因為其產(chǎn)品質(zhì)量有保障，且技術(shù)支持好，一般售后服務也較好，有利于以后產(chǎn)品的擴展與軟、硬件升級。

二、輸入、輸出回路的設計

1.電源回路

PLC供電一般為AC85-240V（也有DC24V），適應電源范圍較寬，但為了抗干擾，應加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1：1隔離變壓器等）

2.PLC上DC24V電源的使用

各公司PLC產(chǎn)品上一般都有DC24V電源，但該電源容量小，為幾十毫安至幾百毫安，用其帶負載時應注意容量，同時做好防短路措施（因為該電源的過載或短路將影響PLC的運行）。

3.外部DC24V電源

若輸入回路有DC24V供電的接近開關、光電開關等，而PLC上的DC24V電源容量不夠時，要從外部提供DC24V電源；但該電源的'一'端不要與PLC的DC24V電源的'一'以及'COM'端相連，否則會影響PLC的運行。

4.輸入的靈敏度

各生產(chǎn)廠家對PLC的輸入電壓和電流都有規(guī)定，當輸入元件的輸入電流大于PLC的入電流或有漏電流時，就會有誤動作，降低靈敏度。所以應適用弱電流輸入并對漏電流采取防護措施，并且選用輸入為供漏型輸入的PLC。

5. 對感性負載處理

在輸入、輸出端接感性負載時，要在負載兩端并聯(lián)一個沖擊抑制器或二極管，二極管的陰極與電壓㈩極側(cè)連接。

6. 外部互鎖與接地

利用PLC控制電機正反轉(zhuǎn)等正、反工作時，為避免PC的異常動作引起事故及機械損壞，應在外部組成一個連鎖回路。

接地：GR端子是大地接地端子。用防止感應電的專用接地線（截面積2mm2以上的電線）采用第三種接地方式（接地電阻100Ω以下）。

LG是噪音濾波器中性端子，若因噪音大而產(chǎn)生誤動作，或為了防止電ji，GR短接，采用第三種接地方式。接地線的長度在20m以內(nèi)為宜。

接地線與其它設備共用或與建筑物的金屬結(jié)構(gòu)連接會適得其反，受到惡劣影響。

7. PLC外部驅(qū)動電路

對于PLC輸出不能直接帶動負載的情況下，必須在外部采用驅(qū)動電路，可以用固態(tài)繼電器或晶閘管電路驅(qū)動，同時應采用保護電路和浪涌吸收電路。

另外PLC的輸入輸出布線也有一定要求，請參照各公司的使用說明書。

三、擴展模塊的選用

對于小的系統(tǒng)，如80點以內(nèi)的系統(tǒng)，一般不需要擴展；當系統(tǒng)較大時，就要擴展。不同公司的產(chǎn)品，對系統(tǒng)總點數(shù)及擴展模塊數(shù)量都有限制，當擴展仍不能滿足需要時，可采用網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。同時，有些廠家產(chǎn)品的個別指令不支持擴展模塊，因此，在進行軟件編程時要注意。當采用溫度等模擬模塊時，各廠家也有一些規(guī)定，請參閱相關技術(shù)手冊。

四、 PLC的網(wǎng)絡設計

當用PLC進行網(wǎng)絡設計時，其難度比PLC單機控制大得多，首先應選用自己比較熟悉的機型，對其基本指令和功能指令有較深入的了解，并且指令的執(zhí)行速度和用戶程序存儲容量也應仔細了解。否則不能適應實時要求，造成系統(tǒng)崩潰。另外對通信接口，通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳送速度等也要考慮。

后還要向PLC的廠家尋求網(wǎng)絡設計和軟件支持及詳細技術(shù)資料，至于選用幾層工作站，依照系統(tǒng)大小而定。

五、 軟件編制

在編制軟件前，應首先熟悉所選用的PLC產(chǎn)品說明書，定做自動化控制柜，待熟悉后再編程。若采用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應先畫出梯形圖，然后編程，這樣可以減少出錯，速度也快，編成完成后先空運轉(zhuǎn)，待各個動作正常后，再在設備上調(diào)試。自動化控制柜

電子工業(yè)的不斷發(fā)展，讓今天的處理器、電路板及元器件尺寸不停的縮小，這些技術(shù)慢慢的作用于PLC，使其更穩(wěn)定、可靠及堅固，并帶來了功能的進一步提升，比如更快速的處理器，可擴充的內(nèi)存能力及新的特色通訊機制等。

　　為響應市場需求，許多特性和功能正在從高往低端PLC遷移。例如，我們可以預期未來的小型PLC將擁有更多gao端PLC的特性，而中g(shù)ao端PLC也將提供更小、更緊湊的解決方案，以滿足客戶的需求。

　　同時，PLC也因內(nèi)存成本和尺寸的減少而獲益。這些優(yōu)勢極大地提升本地化數(shù)據(jù)存儲能力，允許將PLC用在之前需要昂貴的數(shù)據(jù)抓取系統(tǒng)的應用場合。這也為其他功能的實現(xiàn)帶來可能性，比如產(chǎn)品信息的板載存儲，以便于加快故障排除。

　　今天的PLC也從USB技術(shù)中受益匪淺，使得聯(lián)網(wǎng)、編程及對控制系統(tǒng)的監(jiān)控變得容易。隨著USB技術(shù)的持續(xù)進步，以及更小的迷你USB連接器的出現(xiàn)，你可以期待在更多的小型PLC上看到這種通訊選項。

　　另外一個的例子是，從快速變化的消費類電子世界快速滲透到工業(yè)市場的非易失性便攜存儲設備。通過在一個小小的封裝里面提供大量的附加存儲空間，它們給PLC的用戶帶來了非常大的好處。這些可能的選項包括USB裝置，河南自動化控制柜，SD卡，miniSD以及MicroSD卡等，從而為終用戶、機械制造商及系統(tǒng)集成商增加高達32GB的額外存儲空間。

　　PLC和PAC的融合

　　許多工業(yè)控制器供應商還在以PAC和PLC之間的異同為賣點，但是未來的自動化工程師考慮他們的系統(tǒng)時，可能不會關心到底是何許名字，他們只會專注于性能和實際的功能。就像這兩種設備的定義和特性不斷演變樣，PLC和PAC將會彼此融合發(fā)展。

　　基于這種演變，在低端和gao端市場會出現(xiàn)大量的機會。隨著硬件技術(shù)的進步，先進的功能將進入低端處理器。這將反過來推動供應商將更多功能和選擇融入高duan產(chǎn)品中。

　　高速處理器和更多的存儲空間將會促進高功能的應用，比如運動控制、視覺系統(tǒng)的集成及多種通訊協(xié)議的協(xié)同支持。當然，PLC也將依舊保持其簡單的特性來吸引更多用戶。

　　在PAC與PLC相互融合期間，我們可以看到這兩種產(chǎn)品自身不斷地完善和進步。PAC可以允許用戶在傳統(tǒng)意義的工業(yè)自動化的領域進行拓展，鼓勵供應商研發(fā)新的產(chǎn)品來滿足客戶的需求。

　　這些需求向產(chǎn)品設計者發(fā)起挑戰(zhàn)：迫使他們尋找新的方向，如支持現(xiàn)有的元器件構(gòu)建一個新的系統(tǒng)以滿足嚴酷的工業(yè)環(huán)境。未來的挑戰(zhàn)將包括提供可連接性，存儲的擴展能力，以及控制器處理能力的提升，以應對日益復雜的應用，同時還要求維持甚至降低終產(chǎn)品的成本。

　　梯形語言：不說再見

　　50年前，硬接線的繼電器邏輯被梯形語言替代，這種語言為熟悉繼電器邏輯的技術(shù)人員和工程人員帶來了便利，但是它也有其局限性，尤其是在過程控制及數(shù)據(jù)處理應用中。

　　IEC61131-3提供了對于工業(yè)控制器的另一種編程語言，但是梯形語言還是有其自身的優(yōu)勢，并且一直顯示著它的魅力。雖然對于過程控制來說，有連續(xù)功能圖示，結(jié)構(gòu)化的文本對于數(shù)據(jù)處理也是不錯的，其他的IEC語言也有自己的優(yōu)點。但是梯形語言仍將是PLC編程語言。

　　供應商及他們的客戶采購內(nèi)置梯形語言邏輯編程的PLC，并使用此類的PLC控制大量的基礎設備。也有大量的工程師、技術(shù)員、電器工程師及維護工人傾向于梯形語言這種簡單的編程技術(shù)。不論硬件如何發(fā)展，這種語言還會作為PLC的工業(yè)標準持續(xù)很久。

　　雖然梯形邏輯語言可以作為簡單的機器控制的基石，但功能塊編程技術(shù)可以減少代碼數(shù)量，尤其是需要將PLC代碼融入統(tǒng)一編程環(huán)境的時候。

　　統(tǒng)一的編程環(huán)境

　　將PLC、運動控制及人機界面(HMI)的編程結(jié)合到一個統(tǒng)一的環(huán)境，是未來幾年的一種趨勢。將PLC和HMI集成在同一機架上可能會成為下一個趨勢，不管顯示器是包含在組件中還是作為外部選項。無論同樣的處理器還是集成到PLCI/O機架的HMI模塊，當前的技術(shù)都能夠支持這兩種方式的組態(tài)。

　　有一個編程環(huán)境對于大多數(shù)用戶來說是理想的，只要不是太復雜。這些模塊結(jié)合的好處包括減少學習周期和研發(fā)時間。但是，如果這個編程環(huán)境并不是設計合理，那么將會變得笨重的和不易操作。

　　擁有統(tǒng)一的編程環(huán)境的重要一步是確保設備之間可以共享同一個標簽名數(shù)據(jù)庫。標簽名是在程序和過程之間的重要連接。建立數(shù)據(jù)庫是一項耗時的工程，減少這些重復的任務會縮短整體研發(fā)時間并減少錯誤幾率。

　　迎接無線的時代

　　在過去的幾十年特別是90年代早期，在工業(yè)應用領域出現(xiàn)了大量的不同的通訊網(wǎng)絡和協(xié)議。隨著時間的推移，這些不同的選擇逐漸剩下幾。跟消費類電子PC與其外設一樣，這種趨勢將會持續(xù)，未來會聚焦于可以自我配置的即插即用方案。

　　其實并沒有必要去關注這些通訊技術(shù)是否能達到真正的實時，因為以太網(wǎng)和其他許多工業(yè)控制網(wǎng)絡的原始速度是遠遠快于絕大多數(shù)應用的需求的。

　　關于本地存儲設備和其他裝置的通用接口，USB雖可用，但是有其限制。USB是即插即用的，但是給USB集成硬件和軟件是需要設備供應商額外投入的。正因如此，工業(yè)硬件供應商的緩慢變化，如條碼識別器和電子稱等硬件供應商在短期內(nèi)仍將采用RS232接口。

　　目前，高PLC的通訊接口可以適應多種協(xié)議。預計未來隨著用戶需求的標準化，這種情況有望得到改觀，可能僅僅只有以太網(wǎng)和無線形式，或者再加上一種可能的選項工業(yè)藍牙。

　　這是一個無線的時代，但是，在我們看到商業(yè)和工業(yè)無線通訊協(xié)議的大融合之前，工業(yè)應用確實需要在更廣范圍內(nèi)具有魯棒性的無線技術(shù)，并確保數(shù)據(jù)的完整性。

　　在這個領域內(nèi)，我們也看到了進步：從新的Wi-Fi(802.11n)，ZigBee(802.15.4)協(xié)議到點對點連接，網(wǎng)狀連接及藍牙和近場通訊的興起，但是目前這些并沒有成為執(zhí)行關鍵任務的工廠底層適用的解決方案。未來在適合無線應用的遠程終端設備(RTU)，或者一些非關鍵的監(jiān)控應用(不要求實時控制)中，或?qū)⒏鼜V泛地采用無線技術(shù)。

　　全集成工廠

　　在PLC的未來引人注目的變化應該是實現(xiàn)企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)或其他高層級系統(tǒng)與工廠層的集成。在過去，主要的一體化任務是提取機器和過程數(shù)據(jù)，并將之向上傳到那些高層級系統(tǒng)。未來，采用hooks和函數(shù)等的新技術(shù)將會簡化這種集成。

　　鑒于此，控制器制造商在設計PLC解決方案時，需要更多地考慮用戶的需求。這種方案不僅僅用于控制，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)無縫操作，并提供數(shù)據(jù)給需要的用戶。這可能包括提供通過瀏覽器或者移動app提供數(shù)據(jù)的接入，或者包括接入數(shù)據(jù)庫的工具。

　　增強的通訊、提高的處理速度和更大的存儲容量賦予PLC管理自己產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的能力。這是PLC的自然發(fā)展趨勢。

　　雖然形式、用途和性能將會有大幅度的變化，但是在未來，PLC這個名詞依然會作為很多的工業(yè)自動化控制器的名字延續(xù)下去。PLC的尺寸會持續(xù)減小，硬件的發(fā)展也將為PLC帶來新的特性和功能。軟件和通訊能力的提升，將賦予PLC這個悠久的名字一個全新的定位——工業(yè)自動化平臺。

PLC的容量包括I／O點數(shù)和用戶存儲容量兩個方面。

(一)I／O點數(shù)的選擇

PLC平均的I／O點的價格還比較高，因此應該合理選用PLC的I／O點的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點少，但必須留有一定的裕量。

通常I／O點數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上10％~15％的裕量來確定。

(二) 存儲容量的選擇

用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關，而且還與功能實現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關。一個有經(jīng)驗的程序員和一個初學者，在完成同一復雜功能時，其程序量可能相差25％之多，所以對于初學者應該在存儲容量估算時多留裕量。

PLC的I／O點數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點數(shù)確定的基礎上，按下式估算存儲容量后，再加20％~30％的裕量。

存儲容量（字節(jié)）＝開關量I／O點數(shù)×10 ＋ 模擬量I／O通道數(shù)×100

另外，在存儲容量選擇的同時，注意對存儲器的類型的選擇。

PLCI/O模塊的選擇步驟與原則

一般I／O模塊的價格占PLC價格的一半以上。PLC的I／O模塊有開關量I／O模塊、模擬量I／O模塊及各種特殊功能模塊等。不同的I／O模塊，其電路及功能也不同，直接影響PLC的應用范圍和價格，應當根據(jù)實際需要加以選擇。

（一）開關量I／O模塊的選擇

1. 開關量輸入模塊的選擇

開關量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設備的開關信號，將信號轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號，并實現(xiàn)PLC內(nèi)、外信號的電氣隔離。選擇時主要應考慮以下幾個方面：

1）輸入信號的類型及電壓等級

開關量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時間較短，還可以直接與接近開關、光電開關等電子輸入設備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。

開關量輸入模塊的輸入信號的電壓等級有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。選擇時主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設備與輸入模塊之間的距離來考慮。話?Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于傳輸距離較近場合，如5Ｖ輸入模塊遠不得超過１０米。距離較遠的應選用輸入電壓等級較高的模塊。

2）輸入接線方式

開關量輸入模塊主要有匯點式和分組式兩種接線方式，

匯點式的開關量輸入模塊所有輸入點共用一個公共端（COM）；而分組式的開關量輸入模塊是將輸入點分成若干組，每一組（幾個輸入點）有一個公共端，各組之間是分隔的。分組式的開關量輸入模塊價格較匯點式的高，如果輸入信號之間不需要分隔，一般選用匯點式的。

3）注意同時接通的輸入點數(shù)量

對于選用高密度的輸入模塊(如32點、48點等)，應考慮該模塊同時接通的點數(shù)一般不要超過輸入點數(shù)的60％。

4）輸入門檻電平

為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強，傳輸距離也越遠，具體可參閱PLC說明書。

2. 開關量輸出模塊的選擇

開關量輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動外部輸出設備的開關信號，并實現(xiàn)PLC內(nèi)外信號的電氣隔離。選擇時主要應考慮以下幾個方面：

1）輸出方式

開關量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。

繼電器輸出的價格便宜，既可以用于驅(qū)動交流負載，又可用于直流負載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導通壓降小，同時承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，但其屬于有觸點元件，動作速度較慢（驅(qū)動感性負載時，觸點動作頻率不得超過1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場合。

對于頻繁通斷的負載，應該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無觸點元件。但晶閘管輸出只能用于交流負載，而晶體管輸出只能用于直流負載。

2）輸出接線方式

開關量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式，

分組式輸出是幾個輸出點為一組，一組有一個公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動不同電源的外部輸出設備；分隔式輸出是每一個輸出點就有一個公共端，各輸出點之間相互隔離。選擇時主要根據(jù)PLC輸出設備的電源類型和電壓等級的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。

3）驅(qū)動能力

開關量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動能力)必須大于PLC外接輸出設備的額定電流。用戶應根據(jù)實際輸出設備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實際輸出設備的電流較大，輸出模塊無法直接驅(qū)動，可增加中間放大環(huán)節(jié)。

4）注意同時接通的輸出點數(shù)量

選擇開關量輸出模塊時，還應考慮能同時接通的輸出點數(shù)量。同時接通輸出設備的累計電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，如一個220V／2A的８點輸出模塊，每個輸出點可承受2A的電流，缺相短路保自動化控制柜，但輸出公共端允許通過的電流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般來講，同時接通的點數(shù)不要超出同一公共端輸出點數(shù)的60％。

5)輸出的上限電流與負載類型、環(huán)境溫度等因素有關

開關量輸出模塊的技術(shù)指標，它與不同的負載類型密切相關，特別是輸出的上限電流。另外，晶閘管的上限輸出電流隨環(huán)境溫度升高會降低，在實際使用中也應注意。

（二）模擬量I／O模塊的選擇

模擬量I／O模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與PLC內(nèi)部總線相連，同時為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A／D）模塊是將現(xiàn)場由傳感器檢測而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出(D／A)模塊是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號輸出。

典型模擬量I／O模塊的量程為-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根據(jù)實際需要選用， 同時還應考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。

一些PLC制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號（如RTD、熱電偶等信號）。

(三)特殊功能模塊的選擇

目前，PLC制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I／O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I／O模塊，如高速計數(shù)器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等。