1、PLC自動控制系統選型培訓資料周濤 2007-9-13 現代化的生產方式對控制系統提出了更高的要求，傳統的繼電器控制系統已經不能滿足復雜的生產工藝的 需要；控制靈活、應用廣泛的可編程序控制器（PLC）,取代了傳統的繼電器控制系統成為主流控制設備 在各個領域得到廣泛的應用。我們將要討論的問題：（一）PLC硬件產品選型（二）PLC輸入回路選型（三）PLC輸出回路選型（四）擴展模塊選型（五）PLC之間的通訊選型（六）PLC的安裝與電纜選型（七）PLC電源選型（八）編寫程序要注意什么？（九）怎樣做好程序保護工作？電源模塊（PS）中央處理器（CPU） 輸入輸出50）模塊（一）PLC硬件產品選型通訊處理器

2、（CP）模塊接口模塊（IM）總線連接器 手持編程器 計算機加軟件包編程1、系統規模首先，應確定系統用PLC單機控制，還是用PLC形成的網絡實現復雜的控制功能，由此計算PLC輸入、 輸出點數，進一步計算出輸入輸出（RO）模塊的數數量，一般PLC輸入輸出（IO）模塊為16點，除 微型PLC±集成輸入輸出（19）點，并且在選購PLC時要在實際需要點數的基礎上留有一定余量 （10%）,以便于系統功能擴展。2、確定負載類型根據PLC輸出端所帶的負載是直流型還是交流型，是人電流還是小電流，以及PLC輸出點動作的頻率等 從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或晶閘管輸出。不同的負載選用不同

3、的輸出方式， 對系統的穩定運行是很重要的。3、存儲容量與速度國內外廠家的PLC產品功能人體相同，但也有一定的區別。用戶程序的存儲容量和指令的執行速度是衡量 PLC的性能高與低兩個重要指標。一般存儲容量越人、速度越快的PLC價格就越高，比如GE Fanuc的容 量近一 G,但是價格不菲具體選擇應該根據生產的需要及投資的額度合理選用合適的PLC產品。4、編程器的選購一、手持編程器編程：它只能用廠家規定語句表中的語句編程。這種方式效率低，但對于系統容量小, 用量小的產品比較適宜，并且體積小，易于現場調試，造價也較低。二、圖形編程器編程：該編程器采用梯形圖編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內就可應用自

4、如，但該編程器價格較高。三、計算機加1 PLC軟件包編程：這種方式是效率最高的一種方式，也是現在用的最多的方式，但價格貴.因此，應根據系統的大小與難易，以及資金的情況合理選購編 程器。對于小的系統可選用手持編程器，人的系統可以選用計算機 加PLC軟件包編程方式。5、從系統的穩定性和經濟性方面考慮，應盡屋選用大公司的產品其質量有保障，功能強大易于實現復雜控 制功能，而且技術支持好，一般售后服務也較好，還有利于產品擴展與軟件升級。（二）PLC輸入回路選型1、電源電路2、PLC ± DC24V電源的使用3、外加DC24V輔助電源4、信號輸入的靈敏度1、電源電路PLC供電電源一般為AC85-

5、240V（也有DC24V）,電源范闈較寬，但為了降低線路的浪涌電流，增強 抗干擾性能，應加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1： 1隔離變壓器等）。隔離變壓器（TC）2、PLC ± DC24V電源的使用各公司PLC產品上一般都有DC24V電源，但該電源容量小，為幾十亳安至幾百亳安，用其帶負載時 要注意容量，同時作好防短路措施，因為該電源的過載或短路都將影響PLC的運行，一般情況下，盡 量不用PLC上的DC24V電源，使用外加電源。3、外部DC24V電源若輸入回路有DC24V供電的接近開關、光電開關等元器件，而PLC ±. DC24V電源容量不夠時，要從 外部提供DC24V電源：

6、但該電源的“一”端不要與PLC的DC24V的“一”端以及“COM”端相連, 否則會影響PLC的運行。DC24V電源4、信號輸入的靈敏度各廠家對PLC的輸人端電壓和電流都有規定，如口本三菱公司F711系列PLC的輸入值為：DC24V、 7mA,啟動電流為4. 5mA,關斷電流小于1. 5niA,因此，當輸入回路串有二極管或電阻（不能完全 啟動），或者有并聯電阻或有漏電流時（不能完全切斷），就會有誤動作，靈敏度卞降，對此應采取措施。 另一方面，當輸入器件的輸入電流大于PLC的最人輸入電流時，也會引起誤動作，應采用弱電流的輸 入器件，并且選用輸入為共漏型輸入的PLC。（三）PLC輸出回路選型1、各種

7、輸出方式之間的比較（1）繼電器輸出（2）晶閘管輸出（3）晶體管輸出2、抗干擾與外部互鎖3、“COM”點的選擇4、PLC外部驅動電路輸入輸出（IO）模塊1、各種輸出方式之間的比較（1）繼電器輸出：優點是不同公共點之間可帶不同的交、直流負載，且電壓也可不同，帶負載電流可達2A /點；但繼電器輸出方式不適用于高頻動作的負載，這是由繼電器的壽命決定的。其壽 命隨帶負載電流的增加而減少，一般在幾十萬次至幾百萬次之間，有的公司產品可達1000 萬次以上，響應時間為10ms晶閘管輸出：帶負載能力為0. 2A/點，只能帶交流負載，可適應高頻動作，響應時間為1ms,我們 用得比較少，一般用繼電器輸出比較多。晶體

8、管輸出：最人優點是適應于高頻動作，響應時間短，一般為0. 2ms左右，但它只能帶DC 5-30V 的負載，最大輸出負載電流為0. 5A/點，但每4點總負載電流不得大于0. 8A。當系 統輸出頻率為6次/mm以下時，應首選繼電器輸出，因其電路設計簡單，抗干擾和帶負 載能力強。當頻率為10次/nun以下時，既可采用繼電器輸出方式：也可采用晶體管輸 出驅動達林頓三極管（5 10A）,再驅動負載.2、抗干擾與外部互鎖當PLC輸出帶感性負載，負載斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對直流感性負載應 在其旁邊并接續流二極管，對交流感性負載應并接浪涌吸收電路，可有效保護PLCo當兩個物理量的 輸

9、出在PLC內部已進行軟件互鎖后，在PLC的外部也應進行機械互鎖，以加強系統的可靠性。3、“COM”點的選擇不同的PLC產品，其“COM”點的數量是不一樣的，有的一個“COM”點帶8個輸出點，有的帶4 個輸出點，也有帶2個或1個輸出點的。當負載的種類多，且電流大時，采用一個“COM”點帶1一2 個輸出點的PLC產品；當負載數量多而種類少時，采用一個“COM”點帶4一8個輸出點的PLC產品。 這樣會對電路設計帶來很多方便，也可以給每“COM”點處加一熔絲，1一2個輸出時加2A的熔絲，4 8點輸出的加5-10A的熔絲，保護輸出端子，因為PLC內部一般沒有熔絲。4、PLC外部驅動電路對于PLC輸出不能

10、直接帶動負載的情況卞，必須在外部采用驅動電路：可以用三極管驅動，也可以 用中河繼電器或晶閘管電路驅動，同時應采用保護電路和浪涌吸收電路，且每路有顯示二極管（LED）指 示。（四）擴展模塊的選型對于小的系統，如80點以內的系統.一般不需要擴展；當系統較人時，就要擴展。不同公司的產品, 對系統總點數及擴展模塊的數量都有限制，當擴展仍不能滿足要求時，可采用網絡結構；同時，有 些廠家產品的個別指令不支持擴展模塊，因此，在進行軟件編制時要注意。當采用溫度等模擬模塊 時，各廠家也有一些規定，請看相關的技術手冊。如S7-200系列的擴展模塊有EN221CN （數字量 擴展輸入模塊），EN232CN （模擬量

11、擴展輸出模塊）S7-300系列的擴展，是通過接I I模塊（IM）來 實現的。因此在擴展S7-200及以下系統時，模塊選型應對相應系統的模塊進行仔細的了解；對于 S7-300的擴展只需加接I I模塊將兩組模塊連接在一起，就完成硬件的組態。下圖就是S7- 300系統的 擴展模塊：用于擴展的接口模塊IN1365(五) PLC之間的通訊選型1、多點接I( MPI )2、PROFIBUS-DP 接 I 丨3、點對點通訊接口 ( PtP)4、執行器/傳感器接1丨(ASI)5、工業以太網通訊接I 1 (TCP/IP)多點接口( MPI )：用于CPU和PG/OP之間的接I】，或用于子網中的通訊接I】，CPU

12、可以自動地 通過MPI接口發布其總線參數組態。最大節點數量為127,預留32個地址。地 址0用于編程；地址1用于OP。最人傳輸速率：對于CPU318-2DP, 12Mbps,對 于其它所有CPU, 187.5Kbps.STEP7-300以上的CPU都安裝有一個RS485 MPI 接口。PG：個人計算機OP：可視操作臺PROFIBUS-DP接口： PROFLBUS-DP接I I主要用于連接分布式I/O.最人傳輸速率為12Mbps,CPU可以 自動地通過PROFIBUS-DP接發布其總線參數組態。帶有后綴“DP”的CPU31*C 都另外安裝有一個接II，名為PROFEBUS-DP,主要用于連接分布

13、式I/O,最大節 點數量為126, 個主站(預留)；一個編程器連接(地址0預留)點對點通訊(PtP):帶有后綴“PtP”的CPU31*C都另外安裝有一個接1,名為PtP接I】。主要用 連接安裝有串口的設備，例如打印機、條碼閱讀器等。最大節點數量為2。最大 傳輸速率：半雙工：38.4Kbps;全雙工19.2Kbps工業以太網(TCP/IP)：適用于快速、人容量的數據交換，可以提供通過網關的異地組網選項。使用S7-300 CPU,只需要加通訊處理器CP,就可以實現工業以太網的連接。一般用于工廠 級的控制系統，集中控制全廠的設備。但造價較高。執行器/傳感器接口 (AS-I):是一種用于自動化系統最低

14、過程級的子網系統，尤其適用于數字傳感器和 執行器的組網。每一個從站的最大數據量為4位。使用S7-300 CPU,只 需要通訊處理器CP,就可以連接一個AS-I接1丨。以上五種接II,應根 據控制的要求，由低到高有層次的選用網絡。電源連接器備用電池總線連接器多點接I l(MPI)通訊處理器(CP)模塊控制終端設備1設備2設備3設備4設備5PLC1中繼器I/O模塊IO模塊執行元件執行元件PLC2 PLC3 PLC4 工業 PC 工業 PG總線總線總線（六）安裝與布線1、安裝位置的選擇：PLC不能與高壓電器安裝在同一個開關柜內。與PLC裝在同一個開關柜內的電感性元件，如繼電器、接觸器的線圈應并聯RC

15、消弧電路。PLC應遠離強干擾源, 如人功率晶閘管裝置、高頻焊機和大型動力設備等。PLC底板導軌既可以水平安 裝（0-60度）；也可以垂直安裝（040度）但CPU和電源模塊必需安裝在左側或 底部。底板水平安裝：壞境溫度60度底板垂直安裝：壞境溫度40度2、連接線：通常按鈕、限位開關、接近開關等外接電氣部件提供的開關量信號對連接電纜無嚴格要求，保護接地導線和導軌的連接的電纜連接電源模板和CPU的電纜3*1.5mm2的軟電 纜。若信號傳輸較遠，可選用屏蔽電纜；模擬信號和高速信號線也選用屏蔽電纜，且電纜 兩端要良好接地。3、布線：保護接地導線和導軌的連接電纜電源模塊和CPU連接電纜用3*1.5的軟電纜

16、；前連接器接線導線截面為:0.25MM2-1.5MM2信號線與功率線應分開布線。電源電纜應單獨走線；不 同類型的線應分別裝入不同的管槽中，信號線應裝入專用電纜管槽中，應盡量靠近地線或接地 的金屬導體。當信號線長度超過300m時，應采用中間繼電器轉接信號或使用PLC的遠程I /O模塊。4、信號輸入：通常當模擬量輸入輸出信號距PLC較遠時，應采用4一 20mA或O10mA的電流傳輸方式，而不是電壓傳送方式。傳送模擬信號的屏蔽線，其屏蔽層應一端接地。為了泄放高頻 干擾，數字信號線的屏蔽層應并聯電位均衡線，并將屏蔽層兩端接地。（七）電源1、電源干擾的控制2、動力部分、控制部分電源選擇3、外接傳感器電源

17、（八）用戶程序的保護與備份調試好的PLC用戶程序經常是有放在用鏗電池作后備電源的RAM中，一般情況下，這種方式是保 險的，但在強干擾的環境下，BAM中的用戶程序也有可能改寫或沖掉的。目前，常用的做法是，將 調試好的程序用PLC的ROM寫人器將用戶程序寫到EPROM中長期保存，在系統運行時，應對 EPROM加上寫保護，以防止被改寫，有條件的應做好程序的備份。（九）編寫程序在編寫程序前，應首先熟悉所選用的PLC產品的軟件說明書，待熟練后再編程。若用圖形編程器或 電腦軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應先畫岀梯形圖，然后編程，這樣可少 出錯，速度也快。編程結束后先空調程序，現在一般的PL

18、C軟件包大多帶有仿真軟件，調試完成各 個動作正常后，再在設備上調試，避免出現危險。(十)電源干擾主要是通過供電線路的阻抗耦合產生的。電源是干擾進入PLC的主要途徑之一。若有條件，可對PLC采用單獨的供電回路，以避免其它設 備啟停對PLC的干擾。在干擾較強或對可靠性要求很高的場合，可在PLC的交流電源輸入端加接 帶屏蔽的隔離變壓器和低通濾波器。隔離變壓器町以抑制從電源線竄入的外來于擾，低通濾波器可 以吸收掉電源中的大部分“毛刺”干擾。(1) 電磁干擾類型及其影響1、電磁干擾的主要來源2、來自空間的輻射干擾3、來自系統外引線的干擾4、來自PLC系統內部的干擾(2) 抗干擾設計：為了保證系統在工業電磁環境中免受或減少內外電磁干擾，必須從設計階段開始便采取三個方面抑 制措施：抑制干擾源、切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑、提高裝置和系統的抗干擾能力。這三點就 是抑制電磁干擾的基本原則。PLC控制系統的抗干擾是一個系統工程，要求制造單位設計生產出具 有較強抗干擾能力的產品，且有賴于使用部門在工程設計、安裝施工和運行維護中予以全面考慮， 并結合具