PLC的诊断功能的强弱,直接影响对操作和维护人员技术能力的要求,并影响平均维修时间。
(六)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。
四、机型的选择
(一)PLC的类型
PLC按结构分为整体型和模块型两类,按应用环境分为现场安装和控制室安装两类;按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发,通常可按控制功能或输入输出点数选型。
整体型PLC的I/O点数固定,因此用户选择的余地较小,用于小型控制系统;模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡,因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数,功能扩展方便灵活,一般用于大中型控制系统。
(二)输入输出模块的选择
输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块,应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块,应考虑选用的输出模块类型,通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点;可控硅输出模块适用于开关频繁,电感性低功率因数负荷场合,但价格较贵,过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等,与应用要求应一致。
可根据应用要求,合理选用智能型输入输出模块,以便提高控制水平和降低应用成本。
考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。
(三)电源的选择
PLC的供电电源,除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外,一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源,与国内电网电压一致。重要的应用场合,应采用不间断电源或稳压电源供电。
如果PLC本身带有可使用电源时,应核对提供的电流是否满足应用要求,否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC,对输入和输出信号的隔离是必要的,有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。
(四)存储器的选择
由于计算机集成芯片技术的发展,存储器的价格已下降,因此,为保证应用项目的正常投运,一般要求PLC的存储器容量,按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时,应选择容量大,档次高的存储器。
(五)冗余功能的选择
1.控制单元的冗余
(1)重要的过程单元:CPU(包括存储器)及电源均应1B1冗余。
(2)在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。
2.I/O接口单元的冗余
(1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。
(2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3)根据需要对重要的I/O信号,可选用2重化或3重化的I/O接口单
(六)经济性的考虑
选择PLC时,应考虑性能价格比。考虑经济性时,应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素,进行比较和兼顾,较终选出较满意的产品。
输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后,相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加,因此,点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑,使整个控制系统有较合理的性能价格比。
6ES7231-4HA30-0XB0 SB1231, 模拟量信号板模块, 1AI, 10位分辩率, (0-10V)
6ES7231-5PA30-0XB0 SB1231, 热电阻信号板模块,1 RTD 类型: Platinum (Pt)
6ES7231-5QA30-0XB0 SB1231, 热电偶信号板模块,1 TC1 类型: J, K
6ES7274-1XH30-0XA0 1214C 模拟器
6ES7274-1XF30-0XA0 1211C/1212C 模拟器
6ES7290-6AA30-0XA0 S7-1200 模块扩展电缆 2.0 米
6ES7297-0AX30-0XA0 S7-1200 电池板
6ES7298-2DS23-0XA0 S7-200/1200与V60 连接电缆
控制系统中选择PLC的一般方法
摘要:介绍了在制系统中选择PLC的一般方法,详细说明了在PLC机型的多样性,以及在PLC的输入输出点数功能等方面作如何选择。
关键词:PLC I/O 选择 开关量 模拟量 数字量
随着PLC的推广普及,PLC产品的种类和数量越来越多,而且功能也日趋完善。近年来,从美国、日本、德国等国引进的PLC产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列、上百种型号。PLC的品种繁多,其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同,适用场合也各有侧重。因此,合理选择PLC,对于提高PLC在控制系统中的应用起着重要作用。
1 机型的选择
PLC机型选择的基本原则是,在功能满足要求的前提下,选择较可靠、维护使用较方便以及性能价格比的较优化机型。
在工艺过程比较固定、环境条件较好(维修量较小)的场合,建议选用整体式结构的PLC;其它情况则较好选用模块式结构的PLC。
对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中,一般其控制速度无须考虑,因此,选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。
而在控制比较复杂,控制功能要求比较高的工程项目中(如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等),可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。根据不同的应用对象,表1列出了PLC的几种功能选择。
表1 PLC的功能及应用场合
替代继电器
继电器触点输入/输出、逻辑线圈、定时器、计数器
替代传统使用的继电器,完成条件控制和时序控制功能
2
数学运算
四则数学运算、开方、对数、函数计算、双倍精度的数学运算
设定值控制、流量计算;PID调节、定位控制和工程量单位换算
3
数据传送
寄存器与数据表的相互传送等
数据库的生成、信息管理、BAT-CH(批量)控制、诊断和材料处理等
4
矩阵功能
逻辑与、逻辑或、异或、比较、置位(位修改)、移位和变反等
这些功能通常按“位”操作,一般用于设备诊断、状态监控、分类和报警处理等
5
高级功能
表与块间的传送、校验和、双倍精度运算、对数和反对数、平方根、PID调节等
通信速度和方式、与上位计算机的联网功能、调制解调器等
6
诊断功能
PLC的诊断功能有内诊断和外诊断两种。内诊断是PLC内部各部件性能和功能的诊断,外诊断是处理机与I/O模块信息交换的诊断
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7
串行接口(RS-232C)
一中型以上的PLC都提供一个或一个以上串行标准接口(RS-232C),以例连接打印机、CRT、上位计算机或另一台PLC
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8
通信功能
现在的PLC能够支持多种通信协议。比如现在比较流行的工业以太网等
对通信有特殊要求的用户
对于一个大型企业系统,应尽量做到机型统一。这样,同一机型的PLC模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理;同时,其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发;此外,由于其外部设备通用,资源可以共享,因此,配以上位计算机后即可把控制各独立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制系统,这样便于相互通信,集中管理。
2 输入/输出的选择
PLC是一种工业控制系统,它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程,工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。
通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数,并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程,从而驱动各种执行机构来实现控制。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离,为了确保这些信息的正确无误,PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要,一般情况下,PLC都有许多I/O接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其它一些特殊模块,使用时应根据它们的特点进行选择。