隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功能也日趨*。近年來，從美國、日本、德國等國引進(jìn)的PLC產(chǎn)品及國內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列、上百種型號。PLC的品種繁多，其結(jié)構(gòu)型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各不相同，適用場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC，對于提高PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用起著重要作用。
1 機(jī)型的選擇
PLC機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇zui可靠、維護(hù)使用zui方便以及性能價(jià)格比的*化機(jī)型。
在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱龊?，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其它情況則選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。
對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求。
而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或機(jī)。其中機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。根據(jù)不同的應(yīng)用對象，表1列出了PLC的幾種功能選擇。
| 序號 | 應(yīng)用對象 | 功 能 要 求 | 應(yīng) 用 場 合 |
| 1 | 替代繼電器 | 繼電器觸點(diǎn)輸入/輸出、邏輯線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器 | 替代傳統(tǒng)使用的繼電器，完成條件控制和時(shí)序控制功能 |
| 2 | 數(shù)學(xué)運(yùn)算 | 四則數(shù)學(xué)運(yùn)算、開方、對數(shù)、函數(shù)計(jì)算、雙倍精度的數(shù)學(xué)運(yùn)算 | 設(shè)定值控制、流量計(jì)算；PID調(diào)節(jié)、定位控制和工程量單位換算 |
| 3 | 數(shù)據(jù)傳送 | 寄存器與數(shù)據(jù)表的相互傳送等 | 數(shù)據(jù)庫的生成、信息管理、BAT-CH（批量）控制、診斷和材料處理等 |
| 4 | 矩陣功能 | 邏輯與、邏輯或、異或、比較、置位（位修改）、移位和變反等 | 這些功能通常按“位”操作，一般用于設(shè)備診斷、狀態(tài)監(jiān)控、分類和報(bào)警處理等 |
| 5 | 功能 | 表與塊間的傳送、校驗(yàn)和、雙倍精度運(yùn)算、對數(shù)和反對數(shù)、平方根、PID調(diào)節(jié)等 | 通信速度和方式、與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)功能、調(diào)制解調(diào)器等 |
| 6 | 診斷功能 | PLC的診斷功能有內(nèi)診斷和外診斷兩種。內(nèi)診斷是PLC內(nèi)部各部件性能和功能的診斷，外診斷是*處理機(jī)與I/O模塊信息交換的診斷 | -- |
| 7 | 串行接口（RS-232C） | 一般中型以上的PLC都提供一個(gè)或一個(gè)以上串行標(biāo)準(zhǔn)接口（RS-232C），以例連接打印機(jī)、CRT、上位計(jì)算機(jī)或另一臺PLC | -- |
| 8 | 通信功能 | 現(xiàn)在的PLC能夠支持多種通信協(xié)議。比如現(xiàn)在比較流行的工業(yè)以太網(wǎng)等 | 對通信有特殊要求的用戶 |
表1 PLC的功能及應(yīng)用場合
對于一個(gè)大型企業(yè)系統(tǒng)，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。這樣，同一機(jī)型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時(shí)，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；此外，由于其外部設(shè)備通用，資源可以共享，因此，配以上位計(jì)算機(jī)后即可把控制各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個(gè)多級分布式控制系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理。
2 輸入/輸出的選擇
PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的是通過I/O接口模塊來實(shí)現(xiàn)的。
通過I/O接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制信息對被控對象進(jìn)行控制。同時(shí)通過I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，從而驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。PLC從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需經(jīng)過一定距離，為了確保這些信息的正確無誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗*力。根據(jù)實(shí)際需要，一般情況下，PLC都有許多I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其它一些特殊模塊，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。
2.1 確定I/O點(diǎn)數(shù)
根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)?應(yīng)再增加10％～20％的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。對于一個(gè)控制對象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。
表2列出了典型傳動(dòng)設(shè)備及常用電氣元件所需的開關(guān)量的I/O點(diǎn)數(shù)。
| 序號 | 電氣設(shè)備、元件 | 輸入點(diǎn)數(shù) | 輸出點(diǎn)數(shù) | 序號 | 電氣設(shè)備、元件 | 輸入點(diǎn)數(shù) | 輸出點(diǎn)數(shù) |
| 1 | Y-起動(dòng)的籠型異步電動(dòng)機(jī) | 4 | 3 | 12 | 光電管開關(guān) | 2 | - |
| 2 | 單向運(yùn)行的籠型異步電動(dòng)機(jī) | 4 | 1 | 13 | 信號燈 | - | 1 |
| 3 | 可逆運(yùn)行的籠型異步電動(dòng)機(jī) | 5 | 2 | 14 | 撥碼開關(guān) | 4 | - |
| 4 | 單向變極電動(dòng)機(jī) | 5 | 3 | 15 | 三檔波段開關(guān) | 3 | - |
| 5 | 可逆變極電動(dòng)機(jī) | 6 | 4 | 16 | 行程開關(guān) | 1 | - |
| 6 | 單向運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī) | 9 | 6 | 17 | 接近開關(guān) | 1 | - |
| 7 | 可逆運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī) | 12 | 8 | 18 | 制動(dòng)器 | - | 1 |
| 8 | 單線圈電磁閥 | 2 | 1 | 19 | 風(fēng)機(jī) | - | 1 |
| 9 | 雙線圈電磁閥 | 3 | 2 | 20 | 位置開關(guān) | 2 | - |
| 10 | 比例閥 | 3 | 5 | 21 | 單向運(yùn)行的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī) | 3 | 4 |
| 11 | 按鈕 | 1 | - | 22 | 可逆運(yùn)行的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī) | 4 | 5 |
表2 典型傳動(dòng)設(shè)備及常用電氣元件所需的開關(guān)量的I/O點(diǎn)數(shù)
2.2 開關(guān)量輸入/輸出
通過標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出接口可從傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制（開/關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等）接收信號。典型的交流輸入/輸出信號為24～240Ｖ，直流輸入／輸出信號為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(cuò)誤信號的抖動(dòng)電路；免于較大瞬態(tài)過電壓的浪涌保護(hù)電路等。此外，大多數(shù)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設(shè)有可選的隔離電路。
在評估離散輸出時(shí)，應(yīng)考慮熔絲、瞬時(shí)浪涌保護(hù)和電源與邏輯電路間的隔離電路。熔絲電路也許在開始時(shí)花費(fèi)較多，但可能比在外部安裝熔絲耗資要少。
2.3 模擬量輸入/輸出
模擬量輸入/輸出接口一般用來感知傳感器產(chǎn)生的信號。這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(shè)備。這些接口的典型量程為-10～+10ＶV、0～+10V、4～20mA或10～50mA。
一些制造廠家在PLC上設(shè)計(jì)有特殊模擬接口，因而可接收低電平信號?如RTD、熱電偶等?。一般來說，這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混合信號。
2.4 特殊功能輸人/輸出
在選擇一臺PLC時(shí)，用戶可能會面臨一些特殊類型且不能用標(biāo)準(zhǔn)I/O實(shí)現(xiàn)的I/O限定?如定位、快速輸入、頻率等?。此時(shí)用戶應(yīng)當(dāng)考慮供銷廠商是否提供有特殊的有助于zui大限度減小控制作用的模塊。有些特殊接口模塊自身能處理一部分現(xiàn)場數(shù)據(jù)，從而使CPU從耗時(shí)的任務(wù)處理中解脫出來。
2.5 智能式輸入/輸出
當(dāng)前，PLC的生產(chǎn)廠家相繼推出了一些智能式的輸入/輸出模塊。一般智能式輸入/輸出模塊本身帶有處理器，可對輸入或輸出信號作預(yù)先規(guī)定的處理，并將處理結(jié)果送入CPU或直接輸出，這樣可提高PLC的處理速度并節(jié)省存儲器的容量。
智能式輸入/輸出模塊有高速計(jì)數(shù)器（可作加法計(jì)數(shù)或減法計(jì)數(shù)）、凸輪模擬器（用作編碼輸人）、帶速度補(bǔ)償?shù)耐馆喣M器、單回路或多回路的PID調(diào)節(jié)器、ASCII／BASIC處理器、RS-232C/422接口模塊等。表3歸納了選擇I/O模塊的一般規(guī)則。
| I/O模塊類型 | 現(xiàn)場設(shè)備或操作（舉例） | 說 明 |
| 離散輸入模塊和I/O模塊 | 選擇開關(guān)、按鈕、光電開關(guān)、限位開關(guān)、電路斷路器、接近開關(guān)、液位開關(guān)、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器觸點(diǎn)、繼電器觸點(diǎn)、撥盤開關(guān) | 輸入模塊用于接收ON/OFF或OPENED/CLOSED（開/關(guān)）信號，離散信號可以是直流的，也可以是交流的 |
| 離散輸出模塊和I/O模塊 | 報(bào)警器、控制繼電器、風(fēng)扇、指示燈，揚(yáng)聲器、閥門、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器、電磁線圈 | 輸出模塊用于將信號傳遞到ON/OFF或OPENED/CLOSED（開/關(guān)）設(shè)備。離散信號可以是交流或直流 |
| 模擬量輸入模塊 | 溫度變送器、壓力變送器、濕度變送器、流量變送器、電位器 | 將連續(xù)的模擬量信號轉(zhuǎn)換成PLC處理器可接受的輸入值 |
| 模擬量輸出模塊 | 模擬量閥門、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、圖表記錄器、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、模擬儀表 | 將PLC處理器的輸出轉(zhuǎn)為現(xiàn)場設(shè)備使用的模擬量信號（通常是通過變送器進(jìn)行） |
| 特種I/O模塊 | 電阻、電偶、編碼器、流量計(jì)、I/O通信、ASCII、RF型設(shè)備、稱重計(jì)、條形碼閱讀器、標(biāo)簽閱讀器、顯示設(shè)備 | 通常用作位置控制、PID和外部設(shè)備通信等專門用途 |
表3 選擇PLC的I/O接口模塊的一般規(guī)則
3 PLC存儲器類型及容量選擇
PLC系統(tǒng)所用的存儲器基本上由PROM、E-PROM及PAM三種類型組成，存儲容量則隨機(jī)器的大小變化，一般小型機(jī)的zui大存儲能力低于6KB，中型機(jī)的zui大存儲能力可達(dá)64KB，大型機(jī)的zui大存儲能力可上兆字節(jié)。使用時(shí)可以根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的存儲需要來選用合適的機(jī)型，必要時(shí)也可專門進(jìn)行存儲器的擴(kuò)充設(shè)計(jì)。
PLC的存儲器容量選擇和計(jì)算的*種方法是：根據(jù)編程使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算存儲器的實(shí)際使用容量。第二種為估算法，用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按照表4的公式來估算。為了使用方便，一般應(yīng)留有25％～30％的裕量，獲取存儲容量的*方法是生成程序，即用了多少字。知道每條指令所用的字?jǐn)?shù)，用戶便可確定準(zhǔn)確的存儲容量。表4同時(shí)給出了存儲器容量的估算方法。
| 控制目的 | 公 式 | 說 明 |
| 代替繼電路 | M=Km（10DI+5D0） | DI為數(shù)字（開關(guān)）量輸入信號；Do為數(shù)字（開關(guān)）量輸出信號；AI為模擬量輸入信號；Km為每個(gè)接點(diǎn)所點(diǎn)存儲器字節(jié)數(shù)；M為存儲器容量 |
表4 控制目的估算存儲器容量的方法
4 軟件選擇
在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，PLC的編程問題是非常重要的。用戶應(yīng)當(dāng)對所選擇PLC產(chǎn)品的軟件功能有所了解。通常情況下，一個(gè)系統(tǒng)的軟件總是用于處理控制器具備的控制硬件的。但是，有些應(yīng)用系統(tǒng)也需要控制硬件部件以外的軟件功能。例如，一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)可能包括需要復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理操作的特殊控制或數(shù)據(jù)采集功能。指令集的選擇將決定實(shí)現(xiàn)軟件任務(wù)的難易程度。可用的指令集將直接影響實(shí)現(xiàn)控制程序所需的時(shí)間和程序執(zhí)行的時(shí)間。
5 支撐技術(shù)條件的考慮
選用PLC時(shí)，有無支撐技術(shù)條件同樣是重要的選擇依據(jù)。支撐技術(shù)條件包括下列內(nèi)容：
（1）編程手段
便攜式簡易編程器主要用于小型PLC，其控制規(guī)模小，程序簡單，可用簡易編程器。
CRT編程器適用于大中型PLC，除可用于編制和輸入程序外，還可編輯和打印程序文本。
由于IBM-PC已得到普及推廣，IBM-PC及其兼容機(jī)編程軟件包是PLC很好的編程工具。目前，PLC廠商都在致力于開發(fā)適用自己機(jī)型的IBM-PC及其兼容機(jī)編程軟件包，并獲得了成功。
（2）進(jìn)行程序文本處理
簡單程序文本處理以及圖、參量狀態(tài)和位置的處理，包括打印梯形邏輯；
程序標(biāo)注，包括觸點(diǎn)和線圈的賦值名、網(wǎng)絡(luò)注釋等，這對用戶或軟件工程師閱讀和調(diào)試程序非常有用。
圖形和文本的處理。
?。?）程序儲存方式
對于技術(shù)資料檔案和備用資料來說，程序的儲存方法有磁帶、軟磁盤或EEPROM存儲程序盒等方式，具體選用哪種儲存方式，取決于所選機(jī)型的技術(shù)條件。
?。?）通信軟件包
對于網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)或需用上位計(jì)算機(jī)管理的控制系統(tǒng)，有無通信軟件包是選用PLC的主要依據(jù)。通信軟件包往往和通信硬件一起使用，如調(diào)制解調(diào)器等。
6 PLC的環(huán)境適應(yīng)性
由于PLC通常直接用于工業(yè)控制，生產(chǎn)廠都把它設(shè)計(jì)成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種PLC都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對環(huán)境條件要給予充分的考慮。
一般PLC及其外部電路（包括I/O模塊、輔助電源等）都能在表5所列的環(huán)境條件下可靠工作。
| 序 號 | 項(xiàng) 目 | 說 明 |
| 1 | 濕度 | 工作溫度范圍為0～55℃，zui高為60℃，貯存溫度范圍為-40～+85℃ |
| 2 | 濕度 | 相對濕度5%～95%*無凝結(jié)霜） |
| 3 | 振動(dòng)和沖擊 | 滿足電工委員會標(biāo)準(zhǔn) |
| 4 | 電源 | 采用220V交流電源，允許變化范圍為-15%～+15%，頻率為47～53Hz，瞬間停電保持10ms |
| 5 | 環(huán)境 | 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體 |
表5 PLC的工作環(huán)境
7 結(jié)束語
隨著科技的不斷進(jìn)步，PLC的種類日益繁多，功能也逐漸增強(qiáng)。文章中盡管歸納了一些選用PLC的方法，但在實(shí)際工作中還一定要依據(jù)實(shí)際情況做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以便設(shè)計(jì)出滿足期望的控制系統(tǒng)。
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