【文章內(nèi)容簡介】 備外部接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過程序改變生產(chǎn)過程成為可能，這很適應(yīng)多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 體積小，重量輕，能耗低 硬件配備齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強第3章 硬件設(shè)計 PLC機型選擇 機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價格比，具體應(yīng)考慮的因素如下所訴： （1）結(jié)構(gòu)合理 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，選擇整體式結(jié)構(gòu)的PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，物料混合控制系統(tǒng)的設(shè)計選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC就能夠達(dá)到要求。 （2）功能強、弱適當(dāng) 對于開關(guān)量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的PLC，西門子的S7200系列或歐姆龍公司的COM1。 （3）同一機型 PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/L和CPU放在同一印刷電路板上，并封裝在一個殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價格便宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的PLC功能有限，只適用于控制要求比較簡單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，這樣功能易擴展，比整體式靈活。一個大型企業(yè)選用PLC時，盡量要做到機型同一。由于同一機型的PLC，其模塊可以互為備用，以便配件的采購和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)人員的培訓(xùn)；其外部設(shè)備的通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機，可把各獨立系統(tǒng)的多臺PLC連成一個多級分布式控制相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。物料混合控制系統(tǒng)的控制要求比較簡單，可選擇整體式結(jié)構(gòu)的PLC。 （4）是否在線編程 PLC的特點之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過程改變時，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大的方便。PLC的編程可分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的PLC，其主機和編程器公用，物料控制系統(tǒng)采用離線編程。 （5）PLC的環(huán)境適應(yīng) 由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計成能在惡劣環(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，特別是在設(shè)計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。一般PLC及其外部電路（I/O模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作：溫度 工作溫度055℃，最高為60℃儲存溫度 40℃—+80℃濕度 相對濕度5%95%（無凝結(jié)霜）振動和沖級 滿足國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)電源 交流200V，允許變化范圍15%—+15%，頻率4753Hz，瞬間停電保持10ms環(huán)境 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體對于需要應(yīng)用在特殊環(huán)境下的PLC，要根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇。 PLC容量選擇 PLC容量包括兩個方面：一是I/O點數(shù)，而是用戶儲存器的容量（字?jǐn)?shù)）。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以作備用。根?jù)經(jīng)驗，在選擇儲存容量時，一般按照實際需要的10%25%考慮裕量。對于開關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲器字?jǐn)?shù)為開關(guān)量I/O乘以8；對于有模擬量控制的PLC，所需存儲器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。通常，一個邏輯指令專用存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯ζ鲀蓚€字。各種指令占據(jù)存儲器的字?jǐn)?shù)可查閱PLC產(chǎn)品使用手冊。I/O點數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?。由于目前I/O點數(shù)較多的PLC價格也較高，若備用的I/O點的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴充，通常I/O點數(shù)按實際需要的10%15%考慮備用量。 I/O模塊選擇 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，它的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系是通過I/O接口模塊來實現(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)作為控制器對被控對象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時控制器又通過I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備，驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過程中的信號電平各種各樣，各種機構(gòu)所需的信息也是各種各樣的，而PLC的CPU所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口模塊還需實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都煦經(jīng)過一定的距離。為了確保這些信息的準(zhǔn)確無誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實際需要，PLC相應(yīng)有許多種I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇使用。 確定I/O點數(shù) I/O點數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便的對功能進(jìn)行擴展。對一個控制對象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，I/O點數(shù)就可能有所不同。 開關(guān)量I/O 標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口用于同傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制（開/關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報警器、電動機起動器等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流I/O信號為24240V（AC），直流信號為524V(DC)。 選擇開關(guān)量輸入模塊從下面兩個方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來選擇電平的高低。一般24V以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如12V電壓模塊一般不超過10m，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如32點輸入模塊，能允許同時接通的點數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時接通的點數(shù)不得超過輸入總點數(shù)的60%。 選擇開關(guān)量輸出模塊時應(yīng)從一下三個方面來考慮：一是輸出方式選擇，輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，且有隔離作用。但繼電器有觸點，壽命較短，且響應(yīng)速率較慢，適用于不頻繁的交/直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動電感性負(fù)載時，最大開閉頻率不得超過1Hz。晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無觸點開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。二是輸出電流的選擇，模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動時，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時有沖擊電流，要留有足夠的裕量。三是允許同時接通的輸出點數(shù)，在選用輸出點數(shù)時，不但要核算一個輸出點的驅(qū)動能力，還要核算整個輸出模塊的滿負(fù)荷負(fù)載能力，即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流值。 電源模塊的選擇一般只要考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一般規(guī)則： 確定電源的輸入電壓； 將框架中每塊I/O模塊所需的總背板電流相加，計算出I/O模塊所需的總背板電流值； I/O模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流： （1）框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值； （2）當(dāng)