可編程邏輯

1、機(jī)型的選擇

PLC機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿(mǎn)足要求的條件下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型。

在工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱?chǎng)合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。

對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制以及以開(kāi)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(wú)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(mǎn)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、通訊聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來(lái)選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠(chǎng)的自動(dòng)化等。根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象，表１列出了PLC的幾種功能選擇。

表1PLC的功能及應(yīng)用場(chǎng)合

對(duì)于一個(gè)大型企業(yè)系統(tǒng)，應(yīng)盡量做到機(jī)型同一。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(gòu)和治理；同時(shí)，其同一的功能及編程方法也有利于技術(shù)氣力的培訓(xùn)、技術(shù)水平的進(jìn)步和功能的開(kāi)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(tái)PLC聯(lián)成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，這樣便于相互通訊，集中治理。

2、輸進(jìn)/輸出的選擇

PLC是一種產(chǎn)業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，工作環(huán)境是產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。它與產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò)I/O接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

通過(guò)I/O接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制信息對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。同時(shí)通過(guò)I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，從而驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。PLC從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過(guò)一定間隔，為了確保這些信息的正確無(wú)誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要，一般情況下，PLC都有很多I/O接口模塊，包括開(kāi)關(guān)量輸進(jìn)模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸進(jìn)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(duì)于一個(gè)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(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(kāi)關(guān)量的I/O點(diǎn)數(shù)。

表2典型傳動(dòng)設(shè)備及常用電氣元件所需的開(kāi)關(guān)量的I/O點(diǎn)數(shù)

2.2開(kāi)關(guān)量輸進(jìn)／輸出

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的輸進(jìn)／輸出接口可從傳感器和開(kāi)關(guān)（如按鈕、限位開(kāi)關(guān)等）及控制（開(kāi)／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(hào)。典型的交流輸進(jìn)／輸出信號(hào)為24～240V，直流輸進(jìn)／輸出信號(hào)為5～240V。

盡管輸進(jìn)電路因制造廠(chǎng)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(hào)的抖動(dòng)電路；免于較大瞬態(tài)過(guò)電壓的浪涌保護(hù)電路等。此外，大多數(shù)輸進(jìn)電路在高壓電源輸進(jìn)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(píng)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(kāi)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模擬量輸進(jìn)／輸出

模擬量輸進(jìn)／輸出接口一般用來(lái)感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。這些接口可用于丈量流量、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～＋10V、0～＋10V、4～20mA或10～50mA。

一些制造廠(chǎng)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(hào)，如RTD、熱電偶等。一般來(lái)說(shuō)，這類(lèi)接口模塊可用于接收同一模塊上不同類(lèi)型的熱電偶或RTD混合信號(hào)。

2.4特殊功能輸人／輸出

在選擇一臺(tái)PLC時(shí)，用戶(hù)可能會(huì)面臨一些特殊類(lèi)型且不能用標(biāo)準(zhǔn)I/O實(shí)現(xiàn)的I/O限定如定位、快速輸進(jìn)、頻率等。此時(shí)用戶(hù)應(yīng)當(dāng)考慮供銷(xiāo)廠(chǎng)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處理一部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而使CPU從耗時(shí)的任務(wù)處理中解脫出來(lái)。

2.5智能式輸進(jìn)／輸出

當(dāng)前，PLC的生產(chǎn)廠(chǎng)家相繼推出了一些智能式的輸進(jìn)／輸出模塊。一般智能式輸進(jìn)／輸出模塊本身帶有處理器，可對(duì)輸進(jìn)或輸出信號(hào)作預(yù)先規(guī)定的處理，并將處理結(jié)果送進(jìn)CPU或直接輸出，這樣可進(jìn)步PLC的處理速度并節(jié)省存儲(chǔ)器的容量。

智能式輸進(jìn)／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（用作盡對(duì)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回納了選擇I/O模塊的一般規(guī)則。

表3選擇PLC的I/O接口模塊的一般規(guī)則

3、PLC存儲(chǔ)器類(lèi)型及容量選擇

PLC系統(tǒng)所用的存儲(chǔ)器基本上由PROM、E-PROM及PAM三種類(lèi)型組成，存儲(chǔ)容量則隨機(jī)器的大小變化，一般小型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力低于6kB，中型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力可達(dá)64kB，大型機(jī)的最大存儲(chǔ)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(chǔ)需要來(lái)選用合適的機(jī)型，必要時(shí)也可專(zhuān)門(mén)進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)充設(shè)計(jì)。

PLC的存儲(chǔ)器容量選擇和計(jì)算的第一種方法是：根據(jù)編程使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)精確計(jì)算存儲(chǔ)器的實(shí)際使用容量。第二種為估算法，用戶(hù)可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按照表4的公式來(lái)估算。為了使用方便，一般應(yīng)留有25%～30%的裕量，獲取存儲(chǔ)容量的最佳方法是天生程序，即用了多少字。知道每條指令所用的字?jǐn)?shù)，用戶(hù)便可確定正確的存儲(chǔ)容量。表４同時(shí)給出了存儲(chǔ)器容量的估算方法。

表4控制目的估算存儲(chǔ)器容量的方法

4、軟件選擇

在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，PLC的編程題目是非常重要的。用戶(hù)應(yīng)當(dāng)對(duì)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用具備的控制硬件的。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)處理操縱的特殊控制或數(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?？捎玫闹噶罴瘜⒅苯佑绊憣?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(wú)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(jiǎn)易編程器主要用于小型PLC，其控制規(guī)模小，程序簡(jiǎn)單，可用簡(jiǎn)易編程器；CRT編程器適用于大中型PLC，除可用于編制和輸進(jìn)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(chǎng)商都在致力于開(kāi)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(jiǎn)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(xiàn)圈的賦值名、網(wǎng)絡(luò)注釋等，這對(duì)用戶(hù)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。

（3）程序儲(chǔ)存方式

對(duì)于技術(shù)資料檔案和備用資料來(lái)說(shuō)，程序的儲(chǔ)存方法有磁帶、軟磁盤(pán)或EEPROM存儲(chǔ)程序盒等方式，具體選用哪種儲(chǔ)存方式，取決于所選機(jī)型的技術(shù)條件。

（4）通訊軟件包

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)或需用上位計(jì)算機(jī)治理的控制系統(tǒng)，有無(wú)通訊軟件包是選用PLC的主要依據(jù)。通訊軟件包往往和通訊硬件一起使用，如調(diào)制解調(diào)器等。

6、PLC的環(huán)境適應(yīng)性

由于PLC通常直接用于產(chǎn)業(yè)控制，生產(chǎn)廠(chǎng)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(hù)在選用時(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)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。

表5PLC的工作環(huán)境

7、結(jié)束語(yǔ)

隨著科技的不斷進(jìn)步，PLC的種類(lèi)日益繁多，功能也逐漸增強(qiáng)。文章中盡管回納了一些選用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(mǎn)足期看的控制系統(tǒng)。

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