PLC选型很头疼,价格、性能、扩展、接口等等该如何决断?
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PLC选型很头疼,价格、性能、扩展、接口等等该如何决断?
2018-7-23 15:07:33
系统设计的水平将直接影响控制系统的性能、设备的可靠性。这其中PLC的选型至关重要,如何根据不同的控制要求选择合适的PLC,设计出运行平稳、动作可靠、安全实用、调试方便、易于维护的控制系统呢?在PLC系统设计时,首先应确定系统方案,下一步工作就是PLC的设计选型。选择PLC,主要是确定PLC的生产厂家和PLC的具体型号。对于系统方案要求有分布式系统、远程I/O系统,还需要考虑网络化通讯的要求。那么具体应该如何选择PLC呢?

在PLC系统设计时,首先应确定控制方案,下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的,按照易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统,PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间,因此,工程设计选型和估算时,应详细分析工艺过程的特点、控制要求,明确控制任务和范围确定所需的操作和动作,然后根据控制要求,估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等,最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

小编认为,PLC选型综合考虑价格、性能、扩展、接口等等因素,应该从以下几个方面入手权衡:

一、输入输出(I/O)点数的估算 I/O点数估算时应考虑适当的余量,通常根据统计的输入输出点数,再增加10%~20%的可扩展余量后,作为输入输出点数估算数据。实际订货时,还需根据制造厂商PLC的产品特点,对输入输出点数进行圆整。 二、存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小,程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小,因此程序容量小于存储器容量。设计阶段,由于用户应用程序还未编制,因此,程序容量在设计阶段是未知的,需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算,通常采用存储器容量的估算来替代。 存储器内存容量的估算没有固定的公式,许多文献资料中给出了不同公式,大体上都是按数字量I/O点数的10~15倍,加上模拟I/O点数的100倍,以此数为内存的总字数(16位为一个字),另外再按此数的25%考虑余量。

三、PLC通讯功能的选择

现在PLC的通讯功能越来越强大,很多PLC都支持多种通讯协议(有些需要配备相应的通讯模块),选择时要根据实际需要选择合适的通讯方式。

PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式:

(1)PC为主站,多台同型号PLC为从站,组成简易PLC网络;

(2)1台PLC为主站,其他同型号PLC为从站,构成主从式PLC网络;

(3)PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网;

(4)专用PLC网络(各厂商的专用PLC通信网络)。

为减轻CPU通信任务,根据网络组成的实际需要,应选择具有不同通信功能的(如点对点、现场总线、工业以太网等)通信处理器。

四、编程功能

离线编程方式:PLC和编程器公用一个CPU,编程器在编程模式时,CPU只为编程器提供服务,不对现场设备进行控制。完成编程后,编程器切换到运行模式,CPU对现场设备进行控制,不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本,但使用和调试不方便。在线编程方式:CPU和编程器有各自的CPU,主机CPU负责现场控制,并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换,编程器把在线编制的程序或数据发送到主机,下一扫描周期,主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高,但系统调试和操作方便,在大中型PLC中常采用。

五种标准化编程语言:顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能模块图(FBD)三种图形化语言和语句表(IL)、结构文本(ST)两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准(IEC6113123),同时,还应支持多种语言编程形式,如C,Basic等,以满足特殊控制场合的控制要求。

五、处理速度

PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看,处理速度应越快越好,如果信号持续时间小于扫描时间,则PLC将扫描不到该信号,造成信号数据的丢失。

处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前,PLC接点的响应快、速度高,每条二进制指令执行时间约0.2~0.4Ls,因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期(处理器扫描周期)应满足:小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K;大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。

六、厂家选择

确定PLC的生产厂家,主要应该考虑设备用户的要求、设计者对于不同厂家PLC的熟悉程度和设计习惯、配套产品的一致性以及技术服务等方面的因素。从PLC本身的可靠性考虑,原则上只要是国外大公司的产品,不应该存在可靠性不好的问题。

笔者个人认为,一般来说,对于控制独立设备或较简单的控制系统的场合,配套日本的PLC产品,相对来说性价比有一定优势。对于系统规模较大网络通讯功能要求高、开放性的分布式控制系统、远程I/O系统,欧美生产的PLC在网络通讯功能上更有优势。

另外对于一些特殊的行业(例如:冶金、烟草等)应选择在相关行业领域有投运业绩、成熟可靠的PLC系统。

七、PLC机型和系列选择

PLC的类型:PLC按结构分为整体型和模块型两类;整体型PLC的I/0点数较少且相对固定,因此用户选择的余地较小,通常用于小型控制系统。这一类PLC的代表有:西门子公司的S7-200系列、三菱公司的FX系列、欧姆龙公司的CPM1A系列等。

模块型PLC提供多种I/O模块可以在PLC基板上插接,方便用户根据需要合理地选择和配置控制系统的I/O点数。因此,模块型PLC的配置比较灵活,一般用于大中型控制系统。例如西门子公司的S7-300系列和S7-400系列、三菱公司的Q系列、欧姆龙公司的CVM1系列等。

八、选型通用原则

在PLC型号和规格大体确定后,可以根据控制要求逐一确定PLC各组成部分的基本规格与参数,并选择各组成模块的型号。选择模块型号时,应遵循以下原则。

(1)方便性:一般说来,作为PLC,可以满足控制要求的模块往往有很多种,选择时应以简化线路设计、方便使用、尽可能减少外部控制器件为原则。

例如:对于输入模块,应优先选择可以与外部检测元件直接连接的输入形式,避免使用接口电路。对于输出模块,应优先选择能够直接驱动负载的输出模块,尽量减少中间继电器等元件。

(2)通用性:进行选型时,要考虑到PLC各组成模块的统一与通用,避免模块种类过多。这样不仅有利于采购,减少备品备件,同时还可以增加系统各组成部件的互换性,为设计、调试和维修提供方便。

(3)兼容性:选择PLC系统各组成模块时,应充分的考虑到兼容性。为避免出现兼容性不好的问题,组成PLC系统的各主要部件的生产厂家不宜过多。如果可能的话,尽量选择同一个生产厂家的产品。