PLC硬件选型

PLC的选型是工程技术人员根据前期项目分析和项目难点的预期来选择合适PLC，主要依据以下原则。

一、先特殊后一般原则

根据工程经验，大多数工程项目中制约PLC选型的因素主要集中在几个关键点上，所以应遵循先特殊后一般的原则选择PLC。

所谓特殊即项目有哪些特殊的控制要求，不同控制类型有着不同的首要制约因素。如顺序控制中，CPU的程序容量和I/O点的扩展能力为PLC选型的主要因素。过程控制中，则以控制模拟量的数量和模拟量的精度作为出发点进行选型。在较为简单的运动控制中，PLC需要接收来自现场编码器送回的位置信号并相应地发出一定频率的脉冲来控制伺服电机，因此PLC处理数据的速度、输入端接收高速脉冲的能力和输出端高速脉冲的发送能力将成为PLC选型的首要因素。而在大型复合项目中，需使用不同的PLC组网，因此PLC支持的网络类型则成为PLC选型的首要因素。

工程技术人员需按照本项目的核心需求，将不同的控制要求按照从特殊到一般的顺序进行排列，如此选型将事半功倍，更可降低工程的整体难度。

二、由下至上原则

由下至上原则的目的是将PLC选型的性价比大化。目前多数厂家的PLC产品分成多个系列。当工程技术人员选型时，按照第yi步从特殊到一般的选型顺序，从低款PLC开始，逐一对照性能参数。当发现不满足要求时，考虑较高一款产品。以此类推，直至选取全部满足要求的PLC型号。如若由上至下选型，则会使PLC功能浪费，造成大马拉小车。

三、PLC开关量输入/输出单元的选择

PLC的开关量输入点是用来接受现场传感器所输入的电平信号，开关时输出点的作用根据内部的控制信号来驱动外部负载。

（1）开关量输入端子的选择。现在市面上PLC输入点均为晶体管输入，使用者只需要根据前期预估的输入点数量选择即可。但是这里需要注意，因PLC端接线类型不同，分别有NPN和PNP两种输入方式，其意义是输入端是以低电平有效还是以高电平有效，一旦确定输入端的接线类型，则需选用相同类型输入的传感器，即NPN和PNP型的传感器不能共用一个PLC的输入端子。

现在市面上PLC输入端子多为直流24V的输入电压，如果需要其将他电压规格的传感器接入到PLC，需用继电器做相应的隔离，保证接入PLC输入端的信号为直流24V电压。

（2）开关量输出端子的选择。PLC开关量输出点的类型主要为继电器型输出和晶体管输出两种。

1）继电器输出型。继电器输出负载能力好，能够短时间承受较高过电压和过电流，有较强的隔离作用。但是由于继电器内部为机械触点，动作寿命有限，所以只能用于连接动作频率较低且不需要高速脉冲输出的场合。

2）晶体管输出型。晶体管型输出是以通过控制其内部三极管的导通为手段，来达到控制输出端子通断目的，并且其内部并没有机械触点结构，管城回族区电气柜，所以相比于继电器输出触点，晶体管输出触点寿命长，动作频率高，不易损坏，缺点为负载能力较差。

（3）开关量输出端子选型的注意事项

类似于输入端，晶体管输出端子也分为NPN型和PNP型两种。一旦型号确定则只能按照同种接线方式连接负载。

在实际应用中，建议工程技术人员多选用晶体管输出型PLC，并在输出端使用继电器连接外部负载，形成对于下游负载设备的电气隔离，这样的组合综合了晶体管寿命长和继电器负载能力强的优点。如果现场出现电气故障，PLC输出端子将会因受到隔离继电器保护而免受损坏，只需要更换损坏的继电器即可。而一旦继电器输出型PLC端子损坏，将无法修复损坏端子。

四、先内置后扩展原则

随着PLC的不断更新换代，特别是小型机功能的不断增强，PLC单机已内置了许多扩展模块的功能，如模拟量功能，通信功能等。因此，选型时尽可能选用内置功能多的PLC，既降低了成本，又节省控制柜空间，更可以简化设置和编程工作量。

五、PLC选型冗余量的把握

由于前期预估、现场施工改动和后期维护升级的需要，PLC选型需考虑一定的冗余量。主要考虑I/O点的数量，较小的工程控制在20%的冗余范围；较大的工程控制在5%～10%。其它如模拟量，通信和总线功能的冗余问题，需工程技术人员根据现场硬件配置灵活把握，如果控制功能均为PLC内置的，则需更换高一级单机PLC；若控制功能是通过扩展模块实现的，则考虑冗余时仅需更新相应模块即可。

1. 分析被控对象

分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电之间的配合，确定被控对象对PLC控制系统的控制要求。根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作(动作顺序、动作条件、必须的保护和连锁等)、操作方式(手动、自动、连续、单周期、单步等)

2. 确定输入/输出设备

根据系统的控制要求，确定系统所需的输入设备（如：按钮、位置开关、转换开关等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯等）。据此确定PLC的I/O点数。

3. 选择PLC

包括PLC的机型、容量、I/O模块、电源的选择。

4. 分配I/O点

分配PLC的I/O点，画出PLC的I/O端子与输入/输出设备的连接图或对应表。（可结合第2步进行）。

5. 设计软件及硬件

进行PLC程序设计，进行控制柜（台）等硬件及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短，而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制电路后才能进行施工设计。

其中PLC程序设计的一般步骤在上一课题中已进行介绍。

其中硬件设计及现场施工的步骤如下：

1) 设计控制柜及操作面板电器布置图及安装接线图。

2) 设计控制系统各部分的电气互连图。

3) 根据图纸进行现场接线，并检查。

6. 联机调试

联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。

7. 整理技术文件

包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。

PLC的学习需要循序渐进，理论结合实际学习效率加倍。

如果现在有个项目，需要MODBUS控制五个变频器，那该怎么办？

也许你会说，这还不简单，把前面的通信程序复zhi五遍不就行了？理论上，这是可行的，但却是不可行的，为什么呢？因为串口在同一时间，只能进行一次数据交互。这个一次，是指一次读或是写操作。这就好比一个很窄的路口，一次只能通过一辆汽车，如果五辆汽车一起通过，势必会引起堵塞，一辆也过不去，调试电气柜，但我们需要过五辆怎么办？那就需要交通灯或是交指挥交通，通信也一样，也需要有交通灯或是交，而在MODBUS通信中，就需要我们自己来当交，批发电气柜，通过程序控制通信流程，这就是轮询方式。

而MODBUS通信实现轮询，有两个常用的方法。

1 时间间隔法

所谓时间间隔法，就是每个操作分配一个固定的时间，比如第yi秒写入频率，第二秒读取频率，第三秒读取电流，当然，这个时间是要根据实际情况来设置的，我们看一个例子：

图一时间间隔

如图一所示，这是一个BLINK 和计数器两个功能块组成的程序，BLINK产生一个50毫秒的脉冲，而计数器对此脉冲进行计数，因此，计数器的当前计数值CV 也就是图中黄色荧光笔部分，就会从1 到6每隔50毫秒递增一次。这样，就为每一次操作分配了50毫秒的时间。

图二 利用时间间隔触发通信

如图二，红色圆圈部分，当数值等于1的时候，我们写入地址0002，当数值等于2的时候，我们读取103，依次类推。黄色荧光笔部分是触发路径。

2 功能块触发法

功能块触发法，是利用功能块的状态参数来触发下一次通信，也就是我在介绍通信的时候使用的BUSY信号。

图三 利用BUSY信号触发下一次读写

如图三所示，当写入0002通信完成后，利用BUSY信号来触发下一次通信，读取103的值。图中黄色荧光笔的部分，就是触发路径，当上一个通信功能块的BUSY信号产生下降沿的时候，证明这次通信已经完成，安装电气柜，以此来触发下一次通信

以上，就是两种常用的轮询方法，它们各有优缺点，的方式就是两者结合。利用时间间隔，这个时间间隔的设置就很讲究，时间太短，可能通信还没完成，时间太长影响效率。而利用功能块的BUSY信号，可以很好解决这个问题，但是，一旦一个环节通信出错，BUSY信号无法给出，就会造成后面的通信无法进行，那么该如何结合呢？那就是用时间间隔来确定从站之间的通信间隔，而同一个从站的读写就用功能块信号触发，这样即使通信有错误，也只是影响一个从站。

我们为每个从站分配30毫秒的时间，那么轮询10个从站只需要300毫秒，这基本能满足我们的需求，而又能保证每个站的通信时间。因为超过10个从站，就不建议用MODBUS通信了，那样就要考虑使用总线了。而一个从站内部，要读写多次的时候，就用BUSY信号触发。这样，即使一个从站通信出现问题，也不会影响下一个从站的通信。