PLC系统设计的几点思考

【摘 要】本文介绍了PLC系统设计时应当考虑的几个问题，重点从PLC型号的选择，输入输出点的角度概括了设计PLC系统时应当注意的问题。

【关键词】PLC；系统；型号；输入；输出

一、PLC型号的选择

在作出系統控制方案的决策之前，要详细了解被控制对象的控制要求，从而决定是否选用PLC进行控制。在控制系统逻辑关系较复杂（需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等）、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行数据处理和信息管理（有数据运算、模拟量的控制、PID调节等）、系统要求有较高的可靠性和稳定性、准备实现工厂自动化联网等情况下，使用PLC控制是很有必要的。

（1）对输入/输出点的选择。盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。要先弄清楚控制系统的I/O总点数，再按实际所需总点数的15%-20%留出备用量（为系统改造等留有余地）后确定所需PLC的点数。

另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点的驱动能力也是有限的，有的PLC其每点输出的电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般PLC的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。

PLC的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种PLC平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离，则应该选择前两种输出方式的PLC。

（2）对存储容量的选择。对于用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关进行控制的系统中，可以用输入总点数乘以10字/点+输出总点数乘以5字/点来估算；计数器/定时器按（3-5）字/个估算；有运算处理时按（5-10）字/量估算；在有模拟量输入/输出的系统中，可以按每输入/输出一路模拟量约需（80-100）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口20字以上的数量粗略估算。最后，一般按估量容量的50%-100%留有容量。

（3）对I/O响应时间设计的选择。PLC的I/O响应时间包括输入电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在2-3个扫描周期）等。对开关量控制的系统，PLC和I/O响应时间一般都能满足实际工程的要求。可不必考虑I/O响应问题。但对模拟量控制的系统，特别是闭环系统就要考虑这个问题。

（4）根据输出负载的特点选型。不同的负载对PLC的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的PLC有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的PLC。

（5）对在线和离线编程的选择。离线编程指主机和编程器共用一个CPU，通过编程器的方式选择开关来选择PLC的编程、监控和运行工作状态。编程状态时，CPU只为编程器服务，而不对现场进行控制。专用编程器属于这种情况。在线编程是指主机和编程器各有一个CPU，主机的CPU完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序即能实现离线编程。在线编程需购置计算机，并配置编程软件。采用哪种编程方法应根据需要决定。

（6）根据是否联网通信选型。若PLC控制的系统需要联入工厂自动化网络，则PLC需要通信联网功能，即要求PLC应具有连接其他PLC、上位计算机及CRT等接口。大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。

（7）对PLC结构形式的选择。在相同功能和相同I/O点数据的情况下，整体式模块式价格低。但模块具有功能扩展灵活、维修方便（换模块）、容易判断故障等优点，要按实际需要选择PLC的结构形式。

二、分配输入/输出点

一般输入点和输入信号、输出点和输出控制是一一对应的。分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。

在个别情况下，也有两个信号用一个输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线（如两个触点先串或并联），然后在接到输入点。

（1）确定I/O通道范围。不同型号的PLC，其输入/输出通道的范围是不一样，应根据所选的PLC型号，查阅相应的编程手册。

（2）内部辅助继电器。内部辅助继电器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其他继电器、定时器/计数器时作数据存储或数据处理用。从功能上讲，内部辅助继电器相当于传统电控柜中的中间继电器。未分配模块的输入/输出继电器区以及使用1：1连接时连接继电器区等均可作为内部辅助继电器使用。根据程序设计的需要，应合理安排PLC的内部辅助继电器。

（3）分配定时器/计数器。

（4）梯形图

作者简介：赵建伟，男，高级工程师，四川威远人，主要从事为机电一体化技术方面的教学与研究工作。