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(kāi)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(xiě)，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(xiě)，程序是由廠家或開(kāi)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(xiě)，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(kāi)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(kāi)發(fā)公司開(kāi)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(kāi)了PLC產(chǎn)品，注重計(jì)算機(jī)在圖像、動(dòng)畫(huà)、聲音、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)等方面的優(yōu)勢(shì)，給二次開(kāi)發(fā)人員提供了較寬松的開(kāi)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(kāi)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。
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