[轉載] 自控系統設計中PLC的正確選擇

摘 要:隨著PLC在工業自動控制系統中的應用越來越廣泛,對PLC的正確選型非常重要。從工作量、工作環境、通信網路、編程、與監控系統的通信、可延性、售後服務與技術支援、性價比等八個方面提出了在自動控制系統設計中對PLC選型的看法。

關鍵字:控制;系統設計;可編程控制器;選型

可編程控制器(programmable logical controller,簡稱PLC)已經越來越多地應用於工業控制系統中,並且在自動控制系統中起著非常重要的作用。所以,對PLC的正確選擇是非常重要的。

面對眾多生產廠家的各種類型PLC,它們各有優缺點,能夠滿足用戶的各種需求,但在形態、組成、功能、網路、編程等方面各不相容,沒有一個統一的標準,無法進行橫向比較。下面提出在自動控制系統設計中對PLC選型的一些看法,可以在挑選PLC時作為參考。

可以通過以下幾方面的比較,挑選到適合的產品。
一、工作量
這一點尤為重要。在自動控制系統設計之初,就應該對控制點數(數字量及類比量)有一個準確的統計,這往往是選擇PLC的首要條件,一般選擇比控制點數多10%~30%的PLC。這有幾方面的考慮:
1、可以彌補設計過程中遺漏的點;
2、能夠保證在運行過程中個別點有故障時,可以有替代點;
3、將來增加點數的需要。

二、工作環境
工作環境是PLC工作的硬性指標。自控系統將人們從繁忙的工作和惡劣的環境中解脫出來,就要求自控系統能夠適應複雜的環境,諸如溫度、濕度、噪音、信號遮罩、工作電壓等,各款PLC不盡相同。一定要選擇適應實際工作環境的產品。

三、通信網路
現在PLC已不是簡單的現場控制,PLC遠端通信已成為控制系統必須解決的問題,但各廠家制定的通信協議千差萬別,相容性差。在這一點上主要考慮以下方面:
1、同一廠家產品間的通信。各廠家都有自己的通信協議,並且不止一種。這在大、中型機上表現明顯,而在小、微型機上不盡相同,一些廠家出於容量、價格、功能等方面考慮,往往沒有或者有與其他協議不同,而且比較簡單的通信。所以,在這方面主要考慮的是同一廠家不同類型PLC之間的通信;
2、不同廠家產品間的通信。若所進行的自動控制系統設計屬於對已有的自控系統進行部分改造,而所選擇的是與原系統不同的PLC,或者設計中需要2個或2個以上的PLC,而選用了不同廠家的產品,這就需考慮不同廠家產品之間的通信問題;
3、是否有利於將來。由於各廠家制定的通信協議各不相同,國際上也無統一標準,所以在PLC選型上受到很大限制。就要考慮影響面大、有發展的、功能完備、接近通用的通信協議。

 

四、編程
程式是整個自動控制系統的“心臟”,程式編制的好壞直接影響到整個自動控制系統的運作。編程器及編程軟體有些廠家要求額外購買,並且價格不菲,這一點也需考慮在內。
1、編程方法
一種是使用廠家提供的專用編程器。也分各種規格型號,大型編程器功能完備,適合各型號PLC,價格高;小型編程器結構小巧,便於攜帶,價格低,但功能簡單,適用性差;另一種是使用依託個人電腦應用平臺的編程軟體,現已被大多數生產廠家採用。各生產廠家由於各自的產品不同,往往只研製出適合於自己產品的編程軟體,而編程軟體的風格、介面、應用平臺、靈活性、適應性、易於編程等都只有在用戶親自操作之後才能給予評價。
2、編程語言
編程語言最為複雜,多種多樣,看似相同,但不通用。最常用的可以劃分為以下5類編程語言:
(1)梯形圖
這是PLC廠家採用最多的編程語言,最初是由繼電器控制圖演變過來的,比較簡單,對離散控制和互鎖邏輯最為有用;
(2)順序功能圖
它提供了總的結構,並與狀態定位處理或機器控制應用相互協調;
(3)功能塊圖
它提供了一個有效的開發環境,並且特別適用于程序控制應用;
(4)結構化文本
這是一種類似用於電腦的編程語言,它適用於對複雜演算法及資料處理;
(5)指令表
它為優化編碼性能提供了一個環境,與組合語言非常相似。
廠家提供的編程軟體中一般包括一種或幾種編程語言,如TE公司的XTEL編程軟體可以使用梯形圖(Ladder)、順序功能圖(Grafcet)、結構化文本(Literal)3 種編程語言;Siemens公司的Step7編程軟體可以使用梯形圖(Ladder)、指令表(STL)兩種編程語言;Modicon公司的Modsoft編程軟體只使用梯形圖(984 梯形)一種編程語言,而另一個Concept編程軟體可以使用5種編程語言,依次為梯形圖(LD)、順序功能圖(SFC)、功能塊圖(FBD)、結構化文本(ST)、指令表(IL)。同一編程軟體下的編程語言大多數可以互換,一般選擇自己比較熟悉的編程語言。
3、記憶體
PLC記憶體是保存程式和資料的地方,分內制式和外插式兩種,記憶體容量在512~128M位元組之間,一定要根據實際情況選取足夠大的記憶體,並且要求有一部分空余作為緩存。
PLC記憶體按照類型可分隨機記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可擦除唯讀記憶體(EPROM)等。RAM可以任意讀寫,在掉電後程式只能保持一段時間,最適合於在自控系統調試時使用。ROM只能讀不能寫,程式是由廠家或開發商事先固化的,不能更改,即使失電也不丟失。EPROM與ROM只是EPROM通過特殊的方式(如紫外線)可以擦除再寫,適合於應用在長時間工作而改動不大的系統中。
4、易於更改
PLC較繼電器控制的另一個優勢在於它可以根據實際需要任意更改控制結構(或控制過程),這就要求更改程式方便快捷。
5、是否有專用模組
部分生產廠家的PLC產品提供一些專用模組,如通信模組、PID控制模組、計數器模組、類比輸入/輸出模組等。在軟體上也提供了與此相對應的程式塊,往往只是簡單的輸入一些參數就能實現,便於用戶編程。

 

五、與監控系統的通信
1、人機對話操作臺。這是監控系統的早期產品類型,是生產廠家專為自己的PLC產品設計的,最適合於點對點控制。結構簡單,功能少,面板控制,操作較易,現仍然廣泛地應用於現場控制系統中。其優點是在遠端控制失效的時候,仍能很好地控制現場。
2、隨著電腦的不斷發展,依*PC(包括工控機)的監控系統越來越多地應用在自控系統中,這種監控系統一種是PLC開發商專為自己的(或特定的)產品量身定做的;另一種是軟體發展公司開發的適合大多數PLC產品的監控系統。前一種與PLC產品的相容性強,能夠根據PLC產品的特點制定相應的控制方案,應該說仍以PLC為中心;後一種則拋開了PLC產品,注重電腦在圖像、動畫、聲音、網路、資料等方面的優勢,給二次開發人員提供了較寬鬆的開發條件,往往可以製作出優秀的監控系統,只要有相應的通信協議(目前已擁有了絕大多數生產廠家的通信協議),就可以與各種類型PLC相連,是當今自控系統首選。所以,在這方面應考慮所選的PLC與監控系統的通信方式是否可行。

 

六、可延性
這裏包括三個方面含義:
1、產品壽命。大致可以保證所選擇的PLC的使用年限,儘量購買生產日期較近的產品;
2、產品連續性。生產廠家對PLC產品的不斷開發升級是否向下相容,這決定是否有利於現系統對將來新增加功能的應用。
3、產品的更新週期。當某一種型號PLC(或PLC模組)被淘汰後,生產廠家是否能夠保證有足夠的備品(或備件)。這時應考慮選擇當時比較新型的PLC。

 

七、售後服務與技術支援
1、選擇好的公司產品;
2、選擇信譽好的代理商;
3、是否有較強的售後服務與技術支援。

 

八、性價比
相對於自控系統性能的好壞優先於價格的選擇。只是在前面幾項比較接近,又不易選擇時,才考慮價格因數,選擇性價比比較高的產品。
在實際選型過程中,往往受到多方面的制約,不一定要考慮以上全部方面,但其中有些項是必須考慮的,而存在的問題也必須通過其他替代方式加以解決。
一般來說通過前5項的比較,已可確定2~3種產品,再考慮到後幾項,便可選中較滿意的PLC。隨著科學技術的不斷發展,PLC產品也一定會有一個統一的標準。那時,挑選PLC將不再是困難的事情。