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西門子SIEMENS

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西門慶
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發(fā)表于:2003/12/24 17:31:00
#0樓
自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中PLC的正確選擇

張渤(沈陽(yáng)水業(yè)有限公司水廠)

摘  要:隨著PLC在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,對(duì)PLC的正確選型非常重要。從工作量、工作環(huán)境、通信網(wǎng)絡(luò)、編程、與監(jiān)控系統(tǒng)的通信、可延性、售后服務(wù)與技術(shù)支持、性價(jià)比等八個(gè)方面提出了在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)PLC選型的看法。

關(guān)鍵詞:控制;系統(tǒng)設(shè)計(jì);可編程控制器;選型

可編程控制器(programmable logical controller,簡(jiǎn)稱PLC)已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中,并且在
自動(dòng)控制系統(tǒng)中起著非常重要的作用。所以,對(duì)PLC的正確選擇是非常重要的。

面對(duì)眾多生產(chǎn)廠家的各種類型PLC,它們各有優(yōu)缺點(diǎn),能夠滿足用戶的各種需求,但在形態(tài)、組成、功能、網(wǎng)絡(luò)、編程等方面各不相容,沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),無(wú)法進(jìn)行橫向比較。下面提出在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)PLC選型的一些看法,可以在挑選PLC時(shí)作為參考。

可以通過(guò)以下幾方面的比較,挑選到適合的產(chǎn)品。

一、工作量

這一點(diǎn)尤為重要。在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初,就應(yīng)該對(duì)控制點(diǎn)數(shù)(數(shù)字量及模擬量)有一個(gè)準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì),這往往是選擇PLC的首要條件,一般選擇比控制點(diǎn)數(shù)多10%~30%的PLC。這有幾方面的考慮:

1、可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中遺漏的點(diǎn);

2、能夠保證在運(yùn)行過(guò)程中個(gè)別點(diǎn)有故障時(shí),可以有替代點(diǎn);

3、將來(lái)增加點(diǎn)數(shù)的需要。

二、工作環(huán)境

工作環(huán)境是PLC工作的硬性指標(biāo)。自控系統(tǒng)將人們從繁忙的工作和惡劣的環(huán)境中解脫出來(lái),就要求自控系統(tǒng)能夠適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境,諸如溫度、濕度、噪音、信號(hào)屏蔽、工作電壓等,各款PLC不盡相同。一定要選擇適應(yīng)實(shí)際工作環(huán)境的產(chǎn)品。

三、通信網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)在PLC已不是簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)控制,PLC遠(yuǎn)端通信已成為控制系統(tǒng)必須解決的問(wèn)題,但各廠家制定的通信協(xié)議千差萬(wàn)別,兼容性差。在這一點(diǎn)上主要考慮以下方面:

1、同一廠家產(chǎn)品間的通信。各廠家都有自己的通信協(xié)議,并且不止一種。這在大、中型機(jī)上表現(xiàn)明顯,而在小、微型機(jī)上不盡相同,一些廠家出于容量、價(jià)格、功能等方面考慮,往往沒(méi)有或者有與其它協(xié)議不同,而且比較簡(jiǎn)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(chǎn)品間的通信。若所進(jìn)行的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)屬于對(duì)已有的自控系統(tǒng)進(jìn)行部分改造,而所選擇的是與原系統(tǒng)不同的PLC,或者設(shè)計(jì)中需要2個(gè)或2個(gè)以上的PLC,而選用了不同廠家的產(chǎn)品,這就需考慮不同廠家產(chǎn)品之間的通信問(wèn)題;

3、是否有利于將來(lái)。由于各廠家制定的通信協(xié)議各不相同,國(guó)際上也無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),所以在PLC選型上受到很大限制。就要考慮影響面大、有發(fā)展的、功能完備、接近通用的通信協(xié)議。

四、編程

程序是整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的“心臟”,程序編制的好壞直接影響到整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)作。編程器及編程軟件有些廠家要求額外購(gòu)買,并且價(jià)格不菲,這一點(diǎn)也需考慮在內(nèi)。

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(guī)格型號(hào),大型編程器功能完備,適合各型號(hào)PLC,價(jià)格高;小型編程器結(jié)構(gòu)小巧,便于攜帶,價(jià)格低,但功能簡(jiǎn)單,適用性差;另一種是使用依托個(gè)人電腦應(yīng)用平臺(tái)的編程軟件,現(xiàn)已被大多數(shù)生產(chǎn)廠家采用。各生產(chǎn)廠家由于各自的產(chǎn)品不同,往往只研制出適合于自己產(chǎn)品的編程軟件,而編程軟件的風(fēng)格、界面、應(yīng)用平臺(tái)、靈活性、適應(yīng)性、易于編程等都只有在用戶親自操作之后才能給予評(píng)價(jià)。

2、編程語(yǔ)言

編程語(yǔ)言最為復(fù)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(yǔ)言:

(1)梯形圖

這是PLC廠家采用最多的編程語(yǔ)言,最初是由繼電器控制圖演變過(guò)來(lái)的,比較簡(jiǎn)單,對(duì)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(jié)構(gòu),并與狀態(tài)定位處理或機(jī)器控制應(yīng)用相互協(xié)調(diào);

(3)功能塊圖

它提供了一個(gè)有效的開發(fā)環(huán)境,并且特別適用于過(guò)程控制應(yīng)用;

(4)結(jié)構(gòu)化文本

這是一種類似用于計(jì)算機(jī)的編程語(yǔ)言,它適用于對(duì)復(fù)雜算法及數(shù)據(jù)處理;

(5)指令表

它為優(yōu)化編碼性能提供了一個(gè)環(huán)境,與匯編語(yǔ)言非常相似。

廠家提供的編程軟件中一般包括一種或幾種編程語(yǔ)言,如TE公司的XTEL編程軟件可以使用梯形圖(Ladder)、順序功能圖(Grafcet)、結(jié)構(gòu)化文本(Literal)3 種編程語(yǔ)言;Siemens公司的Step7編程軟件可以使用梯形圖(Ladder)、指令表(STL)兩種編程語(yǔ)言;Modicon公司的Modsoft編程軟件只使用梯形圖(984 梯形)一種編程語(yǔ)言,而另一個(gè)Concept編程軟件可以使用5種編程語(yǔ)言,依次為梯形圖(LD)、順序功能圖(SFC)、功能塊圖(FBD)、結(jié)構(gòu)化文本(ST)、指令表(IL)。同一編程軟件下的編程語(yǔ)言大多數(shù)可以互換,一般選擇自己比較熟悉的編程語(yǔ)言。

3、存儲(chǔ)器

PLC存儲(chǔ)器是保存程序和數(shù)據(jù)的地方,分內(nèi)制式和外插式兩種,存儲(chǔ)器容量在512~128M字節(jié)之間,一定要根據(jù)實(shí)際情況選取足夠大的存儲(chǔ)器,并且要求有一部分空余作為緩存。

PLC存儲(chǔ)器按照類型可分隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可擦除只讀存儲(chǔ)器(EPROM)等。RAM可以任意讀寫,在掉電后程序只能保持一段時(shí)間,最適合于在自控系統(tǒng)調(diào)試時(shí)使用。ROM只能讀不能寫,程序是由廠家或開發(fā)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(guò)特殊的方式(如紫外線)可以擦除再寫,適合于應(yīng)用在長(zhǎng)時(shí)間工作而改動(dòng)不大的系統(tǒng)中。

4、易于更改

PLC較繼電器控制的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于它可以根據(jù)實(shí)際需要任意更改控制結(jié)構(gòu)(或控制過(guò)程),這就要求更改程序方便快捷。

5、是否有專用模塊

部分生產(chǎn)廠家的PLC產(chǎn)品提供一些專用模塊,如通信模塊、PID控制模塊、計(jì)數(shù)器模塊、模擬輸入/輸出模塊等。在軟件上也提供了與此相對(duì)應(yīng)的程序塊,往往只是簡(jiǎn)單的輸入一些參數(shù)就能實(shí)現(xiàn),便于用戶編程。

五、與監(jiān)控系統(tǒng)的通信

1、人機(jī)對(duì)話操作臺(tái)。這是監(jiān)控系統(tǒng)的早期產(chǎn)品類型,是生產(chǎn)廠家專為自己的PLC產(chǎn)品設(shè)計(jì)的,最適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能少,面板控制,操作較易,現(xiàn)仍然廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)中。其優(yōu)點(diǎn)是在遠(yuǎn)端控制失效的時(shí)候,仍能很好地控制現(xiàn)場(chǎng)。

2、隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展,依靠PC(包括工控機(jī))的監(jiān)控系統(tǒng)越來(lái)越多地應(yīng)用在自控系統(tǒng)中,這種監(jiān)控系統(tǒng)一種是PLC開發(fā)商專為自己的(或特定的)產(chǎn)品量身定做的;另一種是軟件開發(fā)公司開發(fā)的適合大多數(shù)PLC產(chǎn)品的監(jiān)控系統(tǒng)。前一種與PLC產(chǎn)品的相容性強(qiáng),能夠根據(jù)PLC產(chǎn)品的特點(diǎn)制定相應(yīng)的控制方案,應(yīng)該說(shuō)仍以PLC為中心;后一種則拋開了PLC產(chǎn)品,注重計(jì)算機(jī)在圖像、動(dòng)畫、聲音、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)等方面的優(yōu)勢(shì),給二次開發(fā)人員提供了較寬松的開發(fā)條件,往往可以制作出優(yōu)秀的監(jiān)控系統(tǒng),只要有相應(yīng)的通信協(xié)議(目前已擁有了絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家的通信協(xié)議),就可以與各種類型PLC相連,是當(dāng)今自控系統(tǒng)首選。所以,在這方面應(yīng)考慮所選的PLC與監(jiān)控系統(tǒng)的通信方式是否可行。

六、可延性

這里包括三個(gè)方面含義:

1、產(chǎn)品壽命。大致可以保證所選擇的PLC的使用年限,盡量購(gòu)買生產(chǎn)日期較近的產(chǎn)品;

2、產(chǎn)品連續(xù)性。生產(chǎn)廠家對(duì)PLC產(chǎn)品的不斷開發(fā)升級(jí)是否向下兼容,這決定是否有利于現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)將來(lái)新增加功能的應(yīng)用。

3、產(chǎn)品的更新周期。當(dāng)某一種型號(hào)PLC(或PLC模塊)被淘汰后,生產(chǎn)廠家是否能夠保證有足夠的備品(或備件)。這時(shí)應(yīng)考慮選擇當(dāng)時(shí)比較新型的PLC。

七、售后服務(wù)與技術(shù)支持

1、選擇好的公司產(chǎn)品;

2、選擇信譽(yù)好的代理商;

3、是否有較強(qiáng)的售后服務(wù)與技術(shù)支持。

八、性價(jià)比

相對(duì)于自控系統(tǒng)性能的好壞優(yōu)先于價(jià)格的選擇。只是在前面幾項(xiàng)比較接近,又不易選擇時(shí),才考慮價(jià)格因數(shù),選擇性價(jià)比比較高的產(chǎn)品。

在實(shí)際選型過(guò)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(xiàng)是必須考慮的,而存在的問(wèn)題也必須通過(guò)其它替代方式加以解決。

一般來(lái)說(shuō)通過(guò)前5項(xiàng)的比較,已可確定2~3種產(chǎn)品,再考慮到后幾項(xiàng),便可選中較滿意的PLC。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,PLC產(chǎn)品也一定會(huì)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。那時(shí),挑選PLC將不再是困難的事情。
2750
tigerwu
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發(fā)表于:2003/12/24 22:17:00
#1樓
好!
自由自在     自然自我
2542
老獅子 版主
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發(fā)表于:2003/12/24 23:52:00
#2樓
扼要...精闢......頂
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959
longzs2003
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發(fā)表于:2004/1/2 8:23:00
#3樓
寫的好,頂一下。
976
linhbo
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發(fā)表于:2004/1/2 9:57:00
#4樓
不錯(cuò)
3042
mole1979
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發(fā)表于:2004/1/2 10:08:00
#5樓
學(xué)到了,狂頂!!!!!!!!!!!!1
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karl 版主
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發(fā)表于:2004/1/12 11:50:00
#6樓
超級(jí)新手指南。很遺憾有些謬誤在里面,例如工作量計(jì)算就不太對(duì)。但對(duì)初學(xué)者還是很富裕的。
.
894
alex98
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發(fā)表于:2004/1/12 11:59:00
#7樓
hao 謝謝?。?!1
1058
lion_1978
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發(fā)表于:2004/1/12 17:54:00
#8樓
頂!
灌水是高尚的!
1040
qinxiaohong
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發(fā)表于:2004/1/29 21:25:00
#9樓
啊----------頂頂頂!

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