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從PLC的機型、I/O、存儲器和編程器選型
作者:美林 來源:美林 點擊數:1089 更新時間:2015-07-03
 引言

        随著(zhe)科技的不斷進(jìn)步,PLC的種(zhǒng)類日益繁多,功能(néng)也逐漸增強。文章中盡管歸納了一些選用PLC的方法,但在實際工作中還(hái)一定要依據實際情況做出适當的調整,以便設計出滿足期望的工業控制系統。合理選擇PLC,對(duì)于提高PLC在控制系統中的應用有著(zhe)重要作用。本文就PLC的機型、I/O、存儲器類型及容量和編程器、外部設備幾個方面(miàn)來說明選擇PLC應該考慮的因素,并給出了兩(liǎng)個PLC應用的實例。文章中盡管歸納了一些選用PLC的方法,但在實際工作中還(hái)一定要依據實際情況做出适當的調整,以便設計出滿足期望的工業控制系統。

合理選擇PLC,對(duì)于提高PLC在控制系統中的應用有著(zhe)重要作用。本文就PLC的機型、I/O、存儲器類型及容量和編程器、外部設備幾個方面(miàn)來說明選擇PLC應該考慮的因素,并給出了兩(liǎng)個PLC應用的實例。文章中盡管歸納了一些選用PLC的方法,但在實際工作中還(hái)一定要依據實際情況做出适當的調整,以便設計出滿足期望的工業控制系統。

一、機型的選擇

        我國(guó)市場上流行的有如下幾家PLC産品:

        1.施耐德公司,包括早期天津儀表廠引進(jìn)莫迪康公司的産品,目前有Quantum、Premium、Momentum等産品;

        2.羅克韋爾公司(包括AB公司)PLC産品,目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等産品;
        3.
西門子公司的産品,目前有SIMATIC S7-400/300/200系列産品;

        4.GE公司的産品;

        5.日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公司産品,其中使用較多的是三菱PLC公司F1、F2、FX2等系列産品。

        PLC機型選擇的基本原則是:在功能(néng)滿足要求的前提下,選擇最可靠、維護使用最方便以及性能(néng)價格比最優的機型。通常做法是,在工藝過(guò)程比較固定、環境條件較好(hǎo)的場合,建議選用整體式結構的PLC;其他情況則最好(hǎo)選用模塊式結構的 PLC;對(duì)于開(kāi)關量控制以及以開(kāi)關量控制爲主、帶少量模拟量控制的工程項目中,一般其控制速度無須考慮,因此,選用帶 A/D轉換、D/A轉換、加減運算、數據傳送功能(néng)的低檔機就能(néng)滿足要求;而在控制比較複雜,控制功能(néng)要求比較高的工程項目中(如要實現PID運算、閉環控制、通信聯網等),可視控制規模及複雜程度來選用中檔或高檔機(其中高檔機主要用于大規模過(guò)程控制、全PLC的分布式控制系統以及整個工廠的自動化等)。

        應該注意的是,同一企業應盡量做到機型統一。這(zhè)樣(yàng),同一機型的PLC模塊可互爲備用,便于備品備件的采購和管理;同時,其統一的功能(néng)及編程方法也有利于技術力量的培訓、技術水平的提高和功能(néng)的開(kāi)發(fā);此外,由于其外部設備通用,資源可以共享,因此,配以上位計算機後(hòu)即可把控制各獨立系統的多台PLC聯成(chéng)一個DCS系統,這(zhè)樣(yàng)便于相互通信,集中管理。

二、I/O(輸入/輸出)的選擇

        PLC在20世紀90年代已經(jīng)形成(chéng)微、小、中、大、巨型多種(zhǒng)PLC。按I/O點數分,可分爲微型PLC(32I/O)、小型PLC(256I/O)、中型PLC(1024I/O)、大型PLC(4.69I/O)、巨型PLC(8195I/O)五種(zhǒng)。

        PLC與工業生産過(guò)程的聯系是通過(guò)I/O接口模塊來實現的。PLC有許多I/O接口模塊,包括開(kāi)關量輸入模塊、開(kāi)關量輸出模塊、模拟量輸入模塊、模拟量輸出模塊以及其他一些特殊模塊,使用時應根據它們的特點進(jìn)行選擇。

(一)确定I/O(輸入/輸出)點數

        根據控制系統的要求确定所需要的I/O點數時,應再增加 10%~20%的備用量,以便随時增加控制功能(néng)。對(duì)于一個控制對(duì)象,由于采用的控制方法不同或編程水平不同,I/O點數也應有所不同。表2列出了典型傳動設備及常用電氣元件所需的開(kāi)關量的I/O點數。

(二)開(kāi)關量I/O(輸入/輸出)

        開(kāi)關量I/O(輸入/輸出)接口可從傳感器和開(kāi)關(如按鈕、限位開(kāi)關等)及控制設備(如指示燈、報警器、電動機起(qǐ)動器等)接收信号。典型的交流輸入/輸出信号爲24~240V,直流輸入/輸出信号爲5~240V。盡管輸入電路因制造廠家不同而不同,但有些特性是相同的,如用于消除錯誤信号的抖動電路等。此外,大多數輸入電路在高壓電源輸入和接口電路的控制邏輯部分之間都(dōu)設有可選的隔離電路。在評估離散輸出時,應考慮熔絲、瞬時浪湧保護和電源與邏輯電路間的隔離電路。熔絲電路也許在開(kāi)始時花費較多,但可能(néng)比在外部安裝熔絲耗資要少。

(三)模拟量I/O(輸入/輸出)

        模拟量輸入/輸出接口一般用來感知傳感器産生的信号。這(zhè)些接口可用于測量流量、溫度和壓力,并可用于控制電壓或電流輸出設備。這(zhè)些接口的典型量程爲-10~+10V、0~+11V、4~20mA或10~50mA。一些制造廠家在PLC上設計有特殊模拟接口,因而可接收低電平信号,如RTD、熱電偶等。一般來說,這(zhè)類接口模塊可用于接收同一模塊上不同類型的熱電偶或RTD混合信号。

(四)特殊功能(néng)I/O(輸入/輸出)

        在選擇一台PLC時,用戶可能(néng)會面(miàn)臨一些特殊類型且不能(néng)用标準I/O實現的I/O限定(如定位、快速輸入、頻率等)。此時用戶應當考慮供銷廠商是否提供有特殊的有助于最大限度減小控制作用的模塊。有些特殊接口模塊自身能(néng)處理一部分現場數據,從而使CPU從繁重的任務處理中解脫出來。

(五)智能(néng)式I/O(輸入/輸出)

        當前,PLC的生産廠家相繼推出了一些智能(néng)式的I/O模塊。一般智能(néng)式I/O模塊本身帶有處理器,可對(duì)輸入或輸出信号作預先規定的處理,并將(jiāng)處理結果送入CPU或直接輸出,這(zhè)樣(yàng)可提高PLC的處理速度并節省存儲器的容量。

三、存儲器類型及容量選擇

        PLC系統所用的存儲器基本上由PROM、EPROM及RAM三種(zhǒng)類型組成(chéng),存儲容量則随機器的大小變化,一般小型機的最大存儲能(néng)力低于6kB,中型機的最大存儲能(néng)力可達64kB,大型機的最大存儲能(néng)力可上兆字節。使用時可以根據程序及數據的存儲需要來選用合适的機型,必要時也可專門進(jìn)行存儲器的擴充設計。

PLC的存儲器容量選擇和計算的第一種(zhǒng)方法是:根據編程使用的節點數精确計算存儲器的實際使用容量。第二種(zhǒng)爲估算法,用戶可根據控制規模和應用目的,按照表4的公式來估算。爲了使用方便,一般應留有25%~30%的裕量,獲取存儲容量的最佳方法是生成(chéng)程序,即用了多少字。知道(dào)每條指令所用的字數,用戶便可确定準确的存儲容量。表4同時給出了存儲器容量的估算方法。

四、編程器和外部設備的選擇

        在系統的實現過(guò)程中,PLC的編程問題是非常重要的。用戶應當對(duì)所選擇PLC産品的軟件功能(néng)及編程器有所了解。通常情況下,小型控制系統一般選用價格便宜的簡易編程器,如果系統較大或多台PLC共用,可以選用功能(néng)強、編程方便的圖形編程器。如果有個人計算機,可以選用能(néng)在個人計算機上運行的編程軟件包。同時,爲了防止因幹擾、锂電池電壓下降等原因破壞RAM中的用戶程序,可以選用EEP-ROM模塊作爲外部設備。

實例:

歐姆龍(OMRON)PLC在石油加工工業中的應用

石油加工工業中,大型旋轉機組是裝置設備的重要組成(chéng)部分,重油催化裂化氣壓機組的聯鎖-自保系統從滿足工藝生産需求出發(fā),考慮到安全性、可靠性、經(jīng)濟性、可擴展性等因素,采用了OMRON公司生産的CPM2AH型PLC進(jìn)行系統構建,CPM2AH自帶I/O接口,可以接36點輸入,24點輸出,輸出形式是繼電器,并且通過(guò)RS232C串口與PC機通訊,使生産過(guò)程表現穩定,動作可靠,在事(shì)故狀态下對(duì)機組及生産裝置實行了自我保護,杜絕了惡性事(shì)故的擴大和蔓延,取得了顯著的效果。

  随著(zhe)科技的不斷進(jìn)步,PLC的種(zhǒng)類日益繁多,功能(néng)也逐漸增強。文章中盡管歸納了一些選用PLC的方法,但在實際工作中還(hái)一定要依據實際情況做出适當的調整,以便設計出滿足期望的工業控制系統。