PLC設備選型方法與工作站PLC選型一、PLC設備選型方法二、工作站PLC選型1/19一PLC設備選型方法正確選擇PLC控制器的型號在一定程度上決定了工作站功能能否正常使用。本節將結合智能制造單元系統集成應用平臺，講解PLC選型的基本原則及方法。PLC的品牌眾多，其結構型號、性能、容量、編程方法、指令形式、價格亦不相同，適用場合也各有側重。進行PLC選型時，一般包含以下內容。PLC機型選擇的基本原則是在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便及性能價格比最優化的機型。對于企業來說，應盡量做到機型統一，從而實現同一機型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時，統一的功能及編程方法也有利于技術力量的培訓、技術水平的提高和功能的開發。機型選擇2/19一PLC設備選型方法在工藝過程比較固定、環境條件較好的場合，建議選用整體式結構的PLC；其他情況則最好選用模塊式結構的PLC。對于數字量控制以及以數字量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目，一般無需考慮其控制速度，因此選用帶A/D轉換、D/A轉換、加減運算、數據傳送功能的低檔機即可滿足要求。在控制方案比較復雜、控制功能要求比較高的工程項目中（如實現PID控制、通信聯網等），可視控制規?；驈碗s程序來選用中檔或高檔機。機型選擇3/19一PLC設備選型方法機型選擇根據不同的應用對象，表1-2列出了PLC的功能選擇方法。序號應用對象功能要求應用場合1替代繼電器繼電器觸點輸入/輸出、邏輯線圈、定時器、計數器。替代傳統使用的繼電器，完成條件控制和時序控制功能。2數字運算四則數學運算、開方、對數、函數計算、雙倍精度的數學運算。設定值控制、流量計算；PID調節、定位控制和工程量單位換算。3數據傳遞寄存器與數據表的相互傳送等。數據庫的生成、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、移位和取反等。這些功能通常按“位”操作，一般用于設備診斷、狀態監控、分類和報警處理等。表1PLC的功能及應用場合（1）4/19一PLC設備選型方法機型選擇序號應用對象功能要求應用場合5高級功能表與塊間的傳遞、檢驗和雙倍精度運算、對數和反對數、平方根、PID調節等。通信速度和方式、與上位計算機的聯網功能、調制解調器等。6診斷功能PLC的診斷功能有內部診斷和外診斷兩種。內診斷是PLC內部各部件性能和功能的診斷，外診斷是中央處理機與I/O模塊信息交換的診斷。-7串行接口一般中型以上的PLC都提供一個或一個以上串行標準接口（RS-232C），以連接打印機、CRT、上位計算機或另一臺PLC。-8通信功能現在的PLC能夠支持多種通信協議。比如現在比較流行的工業以太網等。對通信有特殊要求的用戶。表2PLC的功能及應用場合（2）5/19一PLC設備選型方法輸入/輸出選擇在生產現場中，PLC與外部生產過程的聯系大部分是通過I/O接口模塊來實現的。通過I/O接口模塊可以檢測被控生產過程的各種參數，并以這些現場數據作為控制信息對被控對象進行控制。同時通過I/O接口模塊將控制器的處理結果送給被控設備或工業生產過程，從而驅動各種執行機構來實現控制。常用的輸入/輸出類型見表3-4。序號類型描述1數字量輸入/輸出通過標準的輸入/輸出接口可從傳感器和開關（如按鈕、光電傳感器等）及控制設備（如指示燈、氣缸等）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。表3PLC的輸入/輸出類型（1）6/19一PLC設備選型方法輸入/輸出選擇序號類型描述2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備。這些接口的典型量程為-10~+10V、0~+10V、4~20mA或10~50mA。3特殊功能輸入/輸出在選擇一臺PLC時，用戶可能會面臨一些特殊類型且不能用標準I/O實現的I/O限定。如定位、快速輸入、頻率等。有些特殊接口模塊自身能處理一部分現場數據，從而使CPU從耗時的任務處理中解脫出來。4智能式輸入/輸出一般智能式輸入/輸出模塊本身帶有處理器，可對輸入或輸出信號作預先規定的處理，并將處理結果送人CPU或直接輸出，這樣可提高PLC的處理速度并節省存儲器的容量。表4PLC的輸入/輸出類型（2）7/19一PLC設備選型方法輸入/輸出選擇根據控制系統的要求確定所需要的I/O點數時，應再增加10%~20%的備用量，以便隨時增加控制功能。對于一個控制對象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，I/O點數也應有所不同。PLC存儲器類型及容量選擇PLC系統所用的存儲器基本上由PROM、E-PROM及RAM

三種類型組成，存儲容量則隨機器的大小變化，一般小型機的最大存儲能力低于6KB，中型機的最大存儲能力可達64KB，大型機的最大存儲能力可達上兆字節。使用時可以根據程序及數據的存儲需要來選用合適的機型，必要時可專門進行存儲器的擴充設計。8/19一PLC設備選型方法PLC存儲器類型及容量選擇PLC的存儲器容量選擇和計算的方法有兩種。第一種是根據編程使用的節點數精確計算存儲器的實際使用容量。第二種是估算法，用戶根據控制規模和應用目的，按照下表的公式進行估算。一般會留有25%~30%的余量。序號控制目的公式說明1代替繼電路M=Km*(10DI+5DO)DI為數字（開關）量輸入信號；DO為數字（開關）量輸出信號；AI為模擬量輸入信號；Km為每個接點所點存儲器字節數；M為存儲器容量。2模擬量控制M=Km*(10DI+5DO+100AI)3多路采樣控制M=Km*[10DI+5DO+100AI+（1+采樣點*0.25)]。表5PLC容量估算公式9/19一PLC設備選型方法軟件選擇在進行PLC選型時，編程軟件的功能也應做相應了解。對于不同的PLC編程軟件，其指令集不一樣。一個應用系統可能包括需要復雜數學計算和數據處理操作的特殊控制或數據采集功能。指令集的選擇將決定實現軟件任務的難易程度。可用的指令集將直接影響實現控制程序所需的實際和程序執行時間。在進行PLC選擇時，其編程軟件的可操作性也應作考慮。10/19一PLC設備選型方法支撐技術條件的考慮在選用PLC時，有無支撐技術條件同樣是重要的選擇依據。支撐技術條件包括的內容見表6-7。序號支撐條件描述1編程手段便攜式簡易編程器主要用于小型PLC，其控制規模小，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。2進行程序文本處理簡單程序文本處理以及圖、參量狀態和位置的處理，包括打印梯形邏輯；程序標注，包括觸點和線圈的賦值名、網絡注釋等，這對用戶或軟件工程師閱讀和調試程序非常有用。表6支撐技術條件（1）11/19一PLC設備選型方法支撐技術條件的考慮序號支撐條件描述3程序儲存方式對于技術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，取決于所選機型的技術條件。4通信軟件包對于網絡控制結構或需用上位計算機管理的控制系統，有無通信軟件包是選用PLC的主要依據。通信軟件包通常和通信硬件一起使用，如調制解調器等。表7支撐技術條件（2）12/19一PLC設備選型方法PLC的環境適應性由于PLC通常直接用于工業控制，生產廠商都把它設計成具備能在惡劣的環境條件下可靠地工作的能力。盡管如此，每種PLC都有自己的環境技術條件，用戶在選用時，特別是在設計控制系統時，對環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8的環境條件下可靠工作。13/19一PLC設備選型方法PLC的環境適應性序號項目描述1溫度工作溫度范圍為0~55℃，最高為60℃，貯存溫度范圍為-40~+85℃。2濕度相對濕度5%~95%無凝潔霜。3振動和沖擊滿足國際電工委員會標準。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環境周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體。表8PLC的工作環境14/19二工作站PLC選型序號特性CPU1211CCPU1212CCPU1214C1本機數字量I/O本機模擬量輸入點6/428/6214/1022脈沖捕獲輸入點數68143擴展模塊個數無284上升沿/下降沿中斷點數6/68/812/12表9S7-1200CPU區別（1）根據方案適配，初步確定使用西門子S7-1200系列的PLC。下面針對S7-1200系列的PLC進行型號選擇。對于S7-1200系列的PLC，有三個型號的CPU，三種CPU對比見表9-10。15/19序號特性CPU1211CCPU1212CCPU1214C5集成/可擴展的工作存儲器集成/可擴展的裝載存儲器25KB/不可擴展1MB/24MB25KB/不可擴展1MB/24MB50KB/不可擴展2MB/24MB6高速脈沖輸出點數/最高頻率2點/100kHz(DC/DC/DC型)7操作員監控功能無有有8傳感器電源輸出電流/mA3003004009外形尺寸/mm90*100*7590*100*75110*100*75表10S7-1200CPU區別（2）二工作站PLC選型16/19序號類別輸入輸出1總控PLC1急停E-STOP1I100.0綠色指示燈1Q100.02啟動I100.1綠色指示燈2Q100.13停止I100.2紅色指示燈1Q100.24紅色帶燈按鈕I100.3紅色指示燈2Q100.35紅色帶燈自鎖按鈕I100.4-6總控PLC2急停E-STOP2I102.0三色燈黃燈Q102.07-三色燈蜂鳴器Q102.18-三色燈綠燈Q102.29-三色燈紅燈Q102.310-壓裝單元步進電機脈沖Q102.411-壓裝單元步進電機方向Q102.5表11IO規劃表（1）根據工作站的IO點數進行CPU選擇。工作站的初始IO規劃分配見表11-12。二工作站PLC選型17/19序號類別輸入輸出12執行單元PLC3Limit+I0.0RootServoPulseQ0.013DogI0.1RootServoSIGNQ0.114Limit-I0.2ServoResQ0.215ServoInpI0.3ServoSonQ0.316ServoRedI0.4ServoInpQ0.417ServoAlmI0.5-18模擬量輸入IW64

19模擬量輸入IW66

表12IO規劃表（2）二工作站PLC選型18/19