PLC系统硬件设计应考虑的问题

赵建伟

(陕西国防工业职业技术学院,陕西 西安 710300)



PLC系统硬件设计应考虑的问题

赵建伟

(陕西国防工业职业技术学院,陕西 西安 710300)

摘要：本文介绍了PLC系统硬件设计时应当考虑的几个问题，PLC机型选择的方法，PLC容量的选择方法。

关键词：PLC；硬件；系统

1PLC的机型选择

机型选择的基本原则是在满足控制功能的要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。具体应考虑以下几个因素。

1.1结构合理

对于工艺过程比较固定、环境条件好、维修量较小的场合，应选用整体式结构的PLC；否则，选用模块式结构的PLC。

1.2功能强、弱适当

对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，则一般选用抵挡的PLC，如西门子公司的S7-200系列机或欧姆龙公司的COM1。

对于以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目，则可选用带A/D转换的模拟量输入模块和带D/A转换的模拟量输出模块，具有加、减、乘、除运算，数据传送功能的抵挡PLC，如西门子公司的S7-300或S7-400。

对于控制比较复杂、控制功能要求更高的工程项目，如要求PID运算、闭环控制、通信联网等，可根据控制规模及复杂的程度，选用中档机或高档机。其中，高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统和整个工厂的自动化等。

当系统的各个控制对象分布在不同的地域时，应根据各部分的具体要求来选择PLC，以组成一个分布式的控制系统。

1.3机型统一

PLC的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块印刷电路板上，并封装在一个壳体内，省去插接环节，体积小、价格便宜；但由于整体式结构的PLC功能有限，只适用于控制要求比较简单的系统。一般大型的控制系统都使用模块式结构，这样功能易扩展，比整体式灵活。

一个大型企业选用PLC时，尽量要做到机型统一。由同一机型PLC的模块可互为备用，便于备件的采购和管理；另外，功能及编程方法统一，可有利于技术力量的培训；其外部设备通用，有利于资源共享。若配备上位计算机，则可把各独立系统的多台PLC连成一个多级分布式控制系统，相互通信，集中协调管理。

1.4是否在线编程

PLC的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时，只需用编程器重新修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大方便。

PLC的编程分为离线编程和在线编程两种。离线编程的PLC，其主机和编程器公用一个CPU，在编程器上有一个“编程/运行”选择开关或按键。当需要编程或修改程序时，将开关选择“编程”位置，PLC的CPU将不再执行用户程序，失去对现场的控制，只为编程服务器，这就是“离线”编程。当程序编好之后再把选择开关转到“运行”位置，CPU则执行用户程序，对系统实时控制。由于编程器和主机共用一个CPU，因此节省了大量的硬件和软件，编程器的价格也比较便宜。中、小型PLC多数采用离线编程方式。

在线编程的PLC，如美国GOULD公司生产的M84型号的PLC等，其特点是主机和编程器各有一个CPU，编程器的CPU课随时处理由键盘输入的各种编程指令。主机的CPU主要完成对现场的控制，并在一个扫描周期，PLC将按照新入送的程序控制现场，这就称为“在线”。这一类PLC由于增加了硬件和软件，所以价格较贵，但应用领域较宽。大型PLC采用在线编程。

采取那一种编程方式，应根据被控制设备工艺要求的不同选择。对于产品定型的设备和工艺不长变动的设备，往往选用离线编程的PLC：反之，考虑选用在线编程的PLC。

1.5PLC的环境适应性

由于PLC是直接用于工业控制的工业控制器，因此生产厂家都把设计成能在恶略的环境条件下可靠地工作。尽管如此，每种PLC都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要给予充分的考虑。

2PLC容量的选择

PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数；二是用户存储器的容量。PLC容量的选择除满足控制要求外，还应留由适当的裕量，以作备用。根据经验，在选择存储量时，一般按实际需要的10%~25%考虑裕量。对于开关量控制系统，存储器字数为开关量I/O*8；对于有模拟量控制功能的PLC，所需存储器字数为模拟内存单元数*100。通常，一条逻辑指令占存储器一个字，计时、计数、移位及算术运算、数据传送等指令占存储器两个字。各种指令所占存储器的字数可查阅PLC产品使用手册。

I/0点数也应留有适当的裕量。由于目前I/0点数较多的PLC价格也比较贵，因此若备用的I/0点的数量太多，将使成本增加。根据被控对象的输入信号和输出信号的总点数，并考虑到今后的调整和扩充，通常I/0点数按实际需要的10%~15%考虑备用量。

中图分类号:TP273

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)04-0002-01

作者简介：赵建伟,男，四川威远人，高级工程师，主要从事为机电一体化技术方面的教学与研究工作。