鄭州繼飛機(jī)電設(shè)備有限公司

保壓電氣柜-上街區(qū)電氣柜-繼飛機(jī)電 ：

第yi：PLC是可以工作在極其惡劣的電磁環(huán)境中的

我們都在宣傳片中見過(guò)三江源地區(qū)的藏羚羊，它們生活在極其惡劣的環(huán)境中。如果把我們內(nèi)地的普通山羊放到這里，不出三天，普通山羊恐怕就見牛克斯了。

如果我們把計(jì)算機(jī)直接放到PLC工作的環(huán)境中，無(wú)需太久，這些計(jì)算機(jī)將死機(jī)甚至燒毀。

在ABB的早期工程中，我們就是把工業(yè)控制計(jì)算機(jī)直接放在變電站開關(guān)柜中，用來(lái)實(shí)施測(cè)控和數(shù)據(jù)處理。然而，用不了多久，電源故障和硬盤故障，還有輸入輸出接口的故障就接踵而來(lái)，讓人煩不勝煩。直到我們用PLC替換下這些工控機(jī)，事情才算完。

這叫做抵御電磁騷擾EMC的能力，PLC可達(dá)三級(jí)甚至四級(jí)，而計(jì)算機(jī)能達(dá)到二級(jí)就算很不錯(cuò)了。

抵御EMC電磁騷擾，會(huì)有許多措施。例如隔離技術(shù)、接地技術(shù)等等都是。

第二：PLC的程序是一行行順序執(zhí)行的，它不會(huì)陷入死循環(huán)

我們?cè)诰帉懹?jì)算機(jī)程序時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇見循環(huán)。如果一個(gè)循環(huán)子程序設(shè)計(jì)不恰當(dāng)，或者條件引起了程序返回，有可能進(jìn)入到死循環(huán)中，系統(tǒng)當(dāng)然就死機(jī)了。

然而，PLC的程序是一條接一條順序執(zhí)行的，只有到了程序末尾才會(huì)回頭。在程序中任何部位，若條件滿足，可以實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，但程序還是一條接一條順序執(zhí)行。

如此一來(lái)，PLC幾乎不會(huì)死機(jī)。這也是PLC區(qū)別于普通計(jì)算機(jī)的根本特性。

基于此，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)PLC的可靠性極高，這是普通計(jì)算機(jī)完全不能比擬的。

第三：冗余配置

所謂冗余配置，就是在控制過(guò)程中存在主機(jī)和從機(jī)，它們依靠握手線關(guān)聯(lián)，并共享資源和信息。

如果是計(jì)算機(jī)，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)問題時(shí)，切換到從機(jī)的時(shí)間較長(zhǎng)。但對(duì)于PLC，我們可以在機(jī)架上安排2套CPU作為主從控制，它們之間的轉(zhuǎn)換僅幾個(gè)時(shí)鐘周期即可完成。

例如我們的控制對(duì)象是汽輪機(jī)，它的轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)。我們不妨假定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就是工頻周期，也即每分鐘3000轉(zhuǎn)。如果我們對(duì)汽輪機(jī)實(shí)施DCS監(jiān)控，在現(xiàn)場(chǎng)層面我們只能選用帶冗余配套的PLC，絕bu可能使用計(jì)算機(jī)。一旦PLC的主機(jī)發(fā)生故障，它立刻就轉(zhuǎn)入從機(jī)控制，對(duì)于受控對(duì)象來(lái)說(shuō)幾乎感覺不到，過(guò)載保護(hù)電氣柜，但計(jì)算機(jī)就未必可以實(shí)現(xiàn)類似功能了。

事實(shí)上，上街區(qū)電氣柜，帶冗余配套的PLC系統(tǒng)就屬于規(guī)模較大的PLC。從題主的描述看，似乎連邊都沒沾上。

第四：PLC的程序特點(diǎn)

PLC的程序規(guī)模都不大，一般才幾千字節(jié)，能上萬(wàn)字節(jié)就算很大的程序了。

PLC有許多輸入輸出接口，以及各種類型的變量，這些都需要專門設(shè)置地址，以便在程序中使用。

我們看下圖，此圖是用PLC國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3模塊化編程語(yǔ)言寫成的：

圖1：某地鐵配電控制系統(tǒng)PLC的輸入接口參數(shù)定義程序和延遲判誤程序

在圖1中，我們?cè)谧髠?cè)看到了許多輸入?yún)⒘?，它們的末尾都有_s的標(biāo)識(shí)，這些就是開關(guān)量輸入?yún)?shù)，它們不但有地址，還有名稱。這是必須的，否則程序無(wú)法辨識(shí)和使用它們。

我們由圖1的程序看到，這種編程方法比所謂的C語(yǔ)言方便得多。事實(shí)上，每一個(gè)功能塊就相當(dāng)于一段C語(yǔ)言。例如TON模塊，它是延遲模塊，如果用C語(yǔ)言，怎么也要若干語(yǔ)句行，但這里僅僅只是一個(gè)程序模塊而已。何者更方便一看便知。

我們?cè)倏聪聢D：

圖2：PLC的16位字解析為單個(gè)開關(guān)量的程序段

圖2中，程序開頭的AND（與邏輯模塊）實(shí)施程序轉(zhuǎn)移。當(dāng)條件滿足時(shí)，AND啟動(dòng)子程序入口。

在圖2中，我們看到了UNPACK16模塊，它的任務(wù)是把一個(gè)16位的字解析為16個(gè)開關(guān)量，供下一步程序使用。

我們很容易想到，這個(gè)UNPACK16模塊若用C語(yǔ)言來(lái)寫，又會(huì)有何種形式？何者更方便？

我們看下圖：

圖3：數(shù)據(jù)交換的RS485接口定義和MODBUS通信管理

圖3是PLC對(duì)系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)交換的定義、數(shù)據(jù)采集和管理。圖中的一個(gè)個(gè)模塊就是處理MODBUS通信協(xié)議數(shù)據(jù)的，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集輪巡操作。

這些模塊用C語(yǔ)言該如何寫？是不是會(huì)麻煩很多？

我們看到，PLC程序的便捷性是C語(yǔ)言無(wú)法比擬的。

第五：PLC的工作范圍

PLC的內(nèi)存不大，盡管它的可靠性很高，但PLC不能用于較大的計(jì)算。我曾經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)一個(gè)PLC程序，用于浮點(diǎn)數(shù)的乘法，麻煩得很，后不得不使用模塊配合查表來(lái)解決問題。

PLC的內(nèi)部其實(shí)就是單片機(jī)，只不過(guò)整個(gè)PLC的單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的EMC測(cè)試，而操作系統(tǒng)和編程系統(tǒng)也進(jìn)行了優(yōu)化，方便我們這些編程者使用。

既然PLC只是一臺(tái)單片機(jī)系統(tǒng)，可想而知它與計(jì)算機(jī)不在同一個(gè)技術(shù)水平上。計(jì)算機(jī)能夠完成的工作，哪怕只是一篇WORD文檔的寫作，用PLC絕bu可能完成。但PLC能夠輕松實(shí)現(xiàn)的控制功能，用計(jì)算機(jī)雖然也能勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)，但效果極差，且可靠性極低，尺寸也巨大。

如此看來(lái)，PLC與計(jì)算機(jī)的工作特性不一樣，適用的工作對(duì)象當(dāng)然也不一樣。

所以，題主拿計(jì)算機(jī)的C語(yǔ)言來(lái)比擬PLC的編程語(yǔ)言，并不合適。

另外，題主所謂的規(guī)模較大的PLC，這個(gè)定義不明確，保溫電氣柜，也是沒有意義的。

plc大致分為繼電器型和晶體管型的，其區(qū)別大致如下：

1，負(fù)載電壓、電流不同。晶體管型PLC用一般用DC24V，電流為0.2A-0.3A。繼電器型PLC可選為DC24V，220V 電流為2A左右。

2，驅(qū)動(dòng)能力不同。晶體管型的PLC需要加中間繼電器等一些原件來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而繼電器型不用。

3，響應(yīng)速度上來(lái)說(shuō)，晶體管型PLC響應(yīng)速度較快，一般在10ms左右，而繼電器型PLC相對(duì)就比較慢了。

4，保壓電氣柜，在額定工作的情況下，繼電器型PLC的觸點(diǎn)有使用壽命，而晶體管型PLC在理論上來(lái)說(shuō)只有老化情況。

5，受觸點(diǎn)所限制，繼電器型的plc在使用久了之后，觸點(diǎn)會(huì)有毛刺，進(jìn)一步導(dǎo)致信號(hào)的不純凈。而晶體管型不存在這個(gè)問題，同時(shí)在選用脈沖輸出的情況下只有晶體管型PLC能完成。

然后，就是高手為什么要推薦晶體管型的PLC了，對(duì)比下來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)其實(shí)在追求自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和復(fù)雜性上來(lái)說(shuō)，晶體管型的PLC無(wú)疑能承擔(dān)更多工作。

前面的答案，從理論上回答了。

請(qǐng)?jiān)试S我講一個(gè)悲傷的長(zhǎng)故事T_T

我是一名非標(biāo)設(shè)備管理員，有一臺(tái)中型的組裝自動(dòng)化設(shè)備，動(dòng)作節(jié)拍為6秒，節(jié)省員工4個(gè)。廠家已經(jīng)調(diào)試了1年多了。終于可以完全正常工作，不需要廠家跟蹤了﹨^(qū)O^/

在這里先說(shuō)說(shuō)設(shè)備的情況：使用某國(guó)產(chǎn)繼電器式PLC 2個(gè)，繼電器式輸入輸出模塊6個(gè)，約400個(gè)點(diǎn)（沒去實(shí)數(shù)）PLC輸出直接連氣動(dòng)電磁閥。PLC程序約1萬(wàn)6千行（梯形圖）

在正式使用，不到三個(gè)月。設(shè)備無(wú)故停機(jī)了。-_-||。從沒有反應(yīng)動(dòng)作的氣缸開始查： 確定對(duì)應(yīng)的電磁閥，PLC輸出點(diǎn)。

1、確定電磁閥氣路是否正?！?/p>

2、PLC輸出點(diǎn)是否有亮燈——有亮，表明程序沒有錯(cuò)。

3、PLC連接電磁閥線路是否正常——沒有斷路。初步表明電磁閥線圈（電路）壞了。

4、更換電磁閥后試機(jī)——正常(≧▽≦)用時(shí)1小時(shí)。

5、(┯_┯)，1個(gè)小時(shí)后，故障再次出現(xiàn)。用時(shí)10分鐘

6、再次更換電磁閥，又好了。*^_^*

7、(T＿T)/~~，1個(gè)小時(shí)后，又出現(xiàn)了。

8、開始對(duì)PLC到電磁閥的電線進(jìn)行測(cè)試。PLC的輸出上有24v，電磁閥上沒有。通過(guò)與電qi工程師的討論。得出的是PLC的觸點(diǎn)有問題。

下面算下接點(diǎn)的壽命，一天10個(gè)小時(shí)工作，一年就是365*10*3600/6=2190000。這么多質(zhì)量一般的繼電器觸點(diǎn)當(dāng)然會(huì)壞。

下面才是悲傷的開始::>_與廠家溝通，因在保修期內(nèi)，廠家自己要將所有的PLC更換能晶體管型。不用我去換^_^

買PLC時(shí)間用了4天的時(shí)間，我們有臨時(shí)的解決方案，不用停gong，只是低效工作。

廠家需要電工更換PLC，400個(gè)點(diǎn)啊，還不能接錯(cuò)。這個(gè)工作終用時(shí)4天。

電qi工程師寫入程序和調(diào)試（因?yàn)槌绦蛞殉墒欤钑r(shí)比較少）用時(shí)1天。

我們的設(shè)備終維修用了半天，低效工作4天，停gong4天。

總體上是浪費(fèi)時(shí)間，浪費(fèi)錢。

如果這一切，都是你去做的話，有可能會(huì)在樓頂見到你的身影(┬＿┬)

從這個(gè)故事了看出為什么高手推薦晶體管式的PLC，所以對(duì)于要求高的地方用晶體管，會(huì)少好多后顧之憂。

西門子在多個(gè)PLC之間組網(wǎng)方面有優(yōu)勢(shì)，如果要上千個(gè)點(diǎn)的話，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)西門子的好（這是公司里的電氣說(shuō)，謹(jǐn)代表個(gè)人意見）

1.晶體管型比繼電器型響應(yīng)速度快，而且前者比后者使用壽命長(zhǎng)。

2.現(xiàn)在很PLC都集成了脈沖輸出功能。晶體管型輸出既能當(dāng)脈沖點(diǎn)輸出，也能當(dāng)普通IO點(diǎn)輸出，而繼電器型只能當(dāng)IO點(diǎn)輸出。

不同的負(fù)載情況晶體管輸出和繼電器輸出各有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，不分負(fù)載情況只推薦晶體管輸出的人稱不上高手。

晶體管輸出壽命長(zhǎng)一些，還有如果你要輸出脈沖的話，繼電器輸出是辦不到的。

PLC的容量包括I／O點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面。

(一)I／O點(diǎn)數(shù)的選擇

PLC平均的I／O點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I／O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的I／O點(diǎn)少，但必須留有一定的裕量。

通常I／O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10％~15％的裕量來(lái)確定。

(二) 存儲(chǔ)容量的選擇

用戶程序所需的存儲(chǔ)容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差25％之多，所以對(duì)于初學(xué)者應(yīng)該在存儲(chǔ)容量估算時(shí)多留裕量。

PLC的I／O點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲(chǔ)容量后，再加20％~30％的裕量。

存儲(chǔ)容量（字節(jié)）＝開關(guān)量I／O點(diǎn)數(shù)×10 ＋ 模擬量I／O通道數(shù)×100

另外，在存儲(chǔ)容量選擇的同時(shí)，注意對(duì)存儲(chǔ)器的類型的選擇。

PLCI/O模塊的選擇步驟與原則

一般I／O模塊的價(jià)格占PLC價(jià)格的一半以上。PLC的I／O模塊有開關(guān)量I／O模塊、模擬量I／O模塊及各種特殊功能模塊等。不同的I／O模塊，其電路及功能也不同，直接影響PLC的應(yīng)用范圍和價(jià)格，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要加以選擇。

（一）開關(guān)量I／O模塊的選擇

1. 開關(guān)量輸入模塊的選擇

開關(guān)量輸入模塊是用來(lái)接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：

1）輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)

開關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。

開關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來(lái)考慮。話?Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如5Ｖ輸入模塊遠(yuǎn)不得超過(guò)１０米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。

2）輸入接線方式

開關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式，

匯點(diǎn)式的開關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（COM）；而分組式的開關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的。分組式的開關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入信號(hào)之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。

3）注意同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量

對(duì)于選用高密度的輸入模塊(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等)，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過(guò)輸入點(diǎn)數(shù)的60％。

4）輸入門檻電平

為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱PLC說(shuō)明書。

2. 開關(guān)量輸出模塊的選擇

開關(guān)量輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：

1）輸出方式

開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。

繼電器輸出的價(jià)格便宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過(guò)1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。

對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無(wú)觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。

2）輸出接線方式

開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式，

分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時(shí)主要根據(jù)PLC輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級(jí)的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。

3）驅(qū)動(dòng)能力

開關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于PLC外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來(lái)選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。

4）注意同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量

選擇開關(guān)量輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過(guò)的電流值，如一個(gè)220V／2A的８點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)輸出點(diǎn)可承受2A的電流，但輸出公共端允許通過(guò)的電流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般來(lái)講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60％。

5)輸出的上限電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)

開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)，特別是輸出的上限電流。另外，晶閘管的上限輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。

（二）模擬量I／O模塊的選擇

模擬量I／O模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與PLC內(nèi)部總線相連，同時(shí)為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A／D）模塊是將現(xiàn)場(chǎng)由傳感器檢測(cè)而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出(D／A)模塊是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)輸出。

典型模擬量I／O模塊的量程為-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根據(jù)實(shí)際需要選用， 同時(shí)還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。

一些PLC制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來(lái)直接接收低電平信號(hào)（如RTD、熱電偶等信號(hào)）。

(三)特殊功能模塊的選擇

目前，PLC制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I／O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I／O模塊，如高速計(jì)數(shù)器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等。