水工業(yè)行業(yè)PLC的選型探討

　　在PLC系統設計時(shí)，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點(diǎn)和應用要求是設計選型的主要依據。PLC及有關(guān)設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統形成一個(gè)整體，易于擴充其功能的原則選型。所選用PLC應是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績(jì)、成熟可靠的系統，PLC的系統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設計選型和估算時(shí)，應詳細分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍，確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據控制要求，估算輸人輸出點(diǎn)數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設計相應的控制系統。
　　1 、輸入輸出(I/O)點(diǎn)數的估算
　　I/O點(diǎn)數估算時(shí)應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點(diǎn)數，再增加10%-20%的可擴展余量后，作為輸人輸出點(diǎn)數估算數據。實(shí)際訂貨時(shí)CONTROL ENGINEERING China版權所有，還需根據制造廠(chǎng)商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸人輸出點(diǎn)數進(jìn)行圓整。
　　2 、存儲器容量的估算
　　存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶(hù)應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶(hù)應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時(shí)能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來(lái)替代。
　　存儲器內存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點(diǎn)數的10-15倍CONTROL ENGINEERING China版權所有，加上模擬I/O點(diǎn)數的100倍，以此數為內存的總字數(16位為一個(gè)字)，另外再按此數的25%考慮余量。
　　3 、控制功能的選擇
　　該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。
　　3.1 運算功能
　　簡(jiǎn)單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時(shí)和計數功能;普通PLC的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能;較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等;大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著(zhù)開(kāi)放系統的出現，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠(chǎng)或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數據通信的功能。設計選型時(shí)應從實(shí)際應用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數應用場(chǎng)合，只需要邏輯運算和計時(shí)計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時(shí)，才使用代數運算，數值轉換和PID運算等。要顯示數據時(shí)需要譯碼和編碼等運算。
　　3.2 控制功能
　　控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專(zhuān)用的智能輸人輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。
　　3.3 通信功能
　　大中型PLC系統應支持多種現場(chǎng)總線(xiàn)和標準通信協(xié)議(如TCP/IP),需要時(shí)應能與工廠(chǎng)管理網(wǎng)(TCP/IP)相連接。通信協(xié)議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò )。
　　PLC系統的通信接口應包括串行和并行通信接口(RS-232C/422A/423/485), RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等;大中型PLC通信總線(xiàn)(含接口設備和電纜)應1:1冗余配置，通信總線(xiàn)應符合國際標準，通信距離應滿(mǎn)足裝置實(shí)際要求。
　　PLC系統的通信網(wǎng)絡(luò )中，上級的網(wǎng)絡(luò )通信速率應大于1 Mbps，通信負荷不大于60 0 o o PLC系統的通信網(wǎng)絡(luò )主要形式有下列幾種形式:1) PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò );2)1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構成主從式PLC網(wǎng)絡(luò );3) PLC網(wǎng)絡(luò )通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò )接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng);4)專(zhuān)用PLC網(wǎng)絡(luò )(各廠(chǎng)商的專(zhuān)用PLC通信網(wǎng)絡(luò ))
　　為減輕CPU通信任務(wù)，根據網(wǎng)絡(luò )組成的實(shí)際需要，應選擇具有不同通信功能的(如點(diǎn)對點(diǎn)、現場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng))通信處理器。
　　3.4 編程功能
　　PLC的編程有離線(xiàn)編程和在線(xiàn)編程兩種，設計時(shí)應根據應用要求合理選用。離線(xiàn)編程方式:PLC和編程器公用一個(gè)CPU,編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現場(chǎng)設備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現場(chǎng)設備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線(xiàn)編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。
　　在線(xiàn)編程方式:CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內與編程器進(jìn)行數據交換，編程器把在線(xiàn)編制的程序或數據發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型PLC中常采用。
　　5種標準化編程語(yǔ)言:順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表(IL)、結構文本(ST)兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應遵守其標準(IEC61131-3 )，同時(shí)，還應支持多種語(yǔ)言編程形式，如C, Basi。等，以滿(mǎn)足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。
　　3.5 診斷功能
　　PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過(guò)軟件對PLC內部的性能和功能進(jìn)行診斷是內診斷，通過(guò)軟件對PLC的CPU與外部輸人輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。
　　PLC的診斷功能的強弱控制工程網(wǎng)版權所有，直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。