鄭州繼飛機(jī)電設(shè)備有限公司

金水區(qū)自動(dòng)化控制柜-保溫自動(dòng)化控制柜-繼飛機(jī)電 ：

PLC硬件選型

PLC的選型是工程技術(shù)人員根據(jù)前期項(xiàng)目分析和項(xiàng)目難點(diǎn)的預(yù)期來(lái)選擇合適PLC，主要依據(jù)以下原則。

一、先特殊后一般原則

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，大多數(shù)工程項(xiàng)目中制約PLC選型的因素主要集中在幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)上，所以應(yīng)遵循先特殊后一般的原則選擇PLC。

所謂特殊即項(xiàng)目有哪些特殊的控制要求，不同控制類型有著不同的首要制約因素。如順序控制中，CPU的程序容量和I/O點(diǎn)的擴(kuò)展能力為PLC選型的主要因素。過(guò)程控制中，則以控制模擬量的數(shù)量和模擬量的精度作為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行選型。在較為簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)控制中，PLC需要接收來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)編碼器送回的位置信號(hào)并相應(yīng)地發(fā)出一定頻率的脈沖來(lái)控制伺服電機(jī)，因此PLC處理數(shù)據(jù)的速度、輸入端接收高速脈沖的能力和輸出端高速脈沖的發(fā)送能力將成為PLC選型的首要因素。而在大型復(fù)合項(xiàng)目中，需使用不同的PLC組網(wǎng)，因此PLC支持的網(wǎng)絡(luò)類型則成為PLC選型的首要因素。

工程技術(shù)人員需按照本項(xiàng)目的核心需求，將不同的控制要求按照從特殊到一般的順序進(jìn)行排列，如此選型將事半功倍，更可降低工程的整體難度。

二、由下至上原則

由下至上原則的目的是將PLC選型的性價(jià)比大化。目前多數(shù)廠家的PLC產(chǎn)品分成多個(gè)系列。當(dāng)工程技術(shù)人員選型時(shí)，保溫自動(dòng)化控制柜，按照第yi步從特殊到一般的選型順序，從低款PLC開(kāi)始，逐一對(duì)照性能參數(shù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)不滿足要求時(shí)，考慮較高一款產(chǎn)品。以此類推，直至選取全部滿足要求的PLC型號(hào)。如若由上至下選型，則會(huì)使PLC功能浪費(fèi)，造成大馬拉小車。

三、PLC開(kāi)關(guān)量輸入/輸出單元的選擇

PLC的開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)是用來(lái)接受現(xiàn)場(chǎng)傳感器所輸入的電平信號(hào)，開(kāi)關(guān)時(shí)輸出點(diǎn)的作用根據(jù)內(nèi)部的控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

（1）開(kāi)關(guān)量輸入端子的選擇?，F(xiàn)在市面上PLC輸入點(diǎn)均為晶體管輸入，使用者只需要根據(jù)前期預(yù)估的輸入點(diǎn)數(shù)量選擇即可。但是這里需要注意，因PLC端接線類型不同，分別有NPN和PNP兩種輸入方式，其意義是輸入端是以低電平有效還是以高電平有效，一旦確定輸入端的接線類型，則需選用相同類型輸入的傳感器，即NPN和PNP型的傳感器不能共用一個(gè)PLC的輸入端子。

現(xiàn)在市面上PLC輸入端子多為直流24V的輸入電壓，如果需要其將他電壓規(guī)格的傳感器接入到PLC，需用繼電器做相應(yīng)的隔離，保證接入PLC輸入端的信號(hào)為直流24V電壓。

（2）開(kāi)關(guān)量輸出端子的選擇。PLC開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)的類型主要為繼電器型輸出和晶體管輸出兩種。

1）繼電器輸出型。繼電器輸出負(fù)載能力好，能夠短時(shí)間承受較高過(guò)電壓和過(guò)電流，有較強(qiáng)的隔離作用。但是由于繼電器內(nèi)部為機(jī)械觸點(diǎn)，動(dòng)作壽命有限，所以只能用于連接動(dòng)作頻率較低且不需要高速脈沖輸出的場(chǎng)合。

2）晶體管輸出型。晶體管型輸出是以通過(guò)控制其內(nèi)部三極管的導(dǎo)通為手段，來(lái)達(dá)到控制輸出端子通斷目的，并且其內(nèi)部并沒(méi)有機(jī)械觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，所以相比于繼電器輸出觸點(diǎn)，晶體管輸出觸點(diǎn)壽命長(zhǎng)，動(dòng)作頻率高，不易損壞，缺點(diǎn)為負(fù)載能力較差。

（3）開(kāi)關(guān)量輸出端子選型的注意事項(xiàng)

類似于輸入端，晶體管輸出端子也分為NPN型和PNP型兩種。一旦型號(hào)確定則只能按照同種接線方式連接負(fù)載。

在實(shí)際應(yīng)用中，建議工程技術(shù)人員多選用晶體管輸出型PLC，并在輸出端使用繼電器連接外部負(fù)載，形成對(duì)于下游負(fù)載設(shè)備的電氣隔離，這樣的組合綜合了晶體管壽命長(zhǎng)和繼電器負(fù)載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。如果現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)電氣故障，PLC輸出端子將會(huì)因受到隔離繼電器保護(hù)而免受損壞，只需要更換損壞的繼電器即可。而一旦繼電器輸出型PLC端子損壞，將無(wú)法修復(fù)損壞端子。

四、先內(nèi)置后擴(kuò)展原則

隨著PLC的不斷更新?lián)Q代，特別是小型機(jī)功能的不斷增強(qiáng)，PLC單機(jī)已內(nèi)置了許多擴(kuò)展模塊的功能，如模擬量功能，通信功能等。因此，選型時(shí)盡可能選用內(nèi)置功能多的PLC，既降低了成本，又節(jié)省控制柜空間，更可以簡(jiǎn)化設(shè)置和編程工作量。

五、PLC選型冗余量的把握

由于前期預(yù)估、現(xiàn)場(chǎng)施工改動(dòng)和后期維護(hù)升級(jí)的需要，PLC選型需考慮一定的冗余量。主要考慮I/O點(diǎn)的數(shù)量，較小的工程控制在20%的冗余范圍；較大的工程控制在5%～10%。其它如模擬量，通信和總線功能的冗余問(wèn)題，需工程技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)硬件配置靈活把握，如果控制功能均為PLC內(nèi)置的，則需更換高一級(jí)單機(jī)PLC；若控制功能是通過(guò)擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)的，則考慮冗余時(shí)僅需更新相應(yīng)模塊即可。

隨著自動(dòng)化行業(yè)的飛速的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)，而抗干擾能力又是其中的關(guān)鍵所在。PLC的安裝一般在控制室、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和電機(jī)設(shè)備上，由于所處環(huán)境條件特殊，所以經(jīng)常會(huì)受到干擾。要提高PLC的抗干擾性，銷售自動(dòng)化控制柜，只能從設(shè)計(jì)源頭出發(fā)。

影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源和一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動(dòng)的部位就是噪聲源，即干擾源。PLC控制系統(tǒng)干擾類型通常分為干擾產(chǎn)生的原因、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)。這其中就包括放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲；持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲；共模干擾和差模干擾。這些噪聲的干擾是PLC控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要原因，直接影響機(jī)器設(shè)備的精度、準(zhǔn)度。

了解了PLC控制系統(tǒng)干擾類型，就要明白其來(lái)源是哪些？PLC控制系統(tǒng)干擾來(lái)源主要分為六個(gè)方面：

空間輻射gan擾——電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程、雷電、無(wú)線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的干擾，過(guò)載保護(hù)自動(dòng)化控制柜，通常稱為輻射gan擾，分布極為復(fù)雜。

系統(tǒng)外引線干擾——主要通過(guò)電源和信號(hào)線引入，通常稱為傳導(dǎo)干擾。

電源干擾——PLC 系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電，電網(wǎng)的高覆蓋會(huì)受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。

信號(hào)線引入干擾——與PLC 控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類信號(hào)之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。

接地系統(tǒng)混亂干擾——接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一，而錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC 系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。

PLC系統(tǒng)內(nèi)部干擾——主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路互輻射及其對(duì)模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。

了解這些后，我們要做的就是如何避免這些干擾？有些干擾是我們?nèi)肆簳r(shí)無(wú)法左右的，但有些干擾我們卻能很好的避免。就是選用隔離性能較好的設(shè)備、選用優(yōu)良的電源、動(dòng)力線和信號(hào)線走線要更加合理等等。但相對(duì)成本比較高昂，技術(shù)水平要求相對(duì)較高。當(dāng)然也有經(jīng)濟(jì)有效的辦法，比如利用信號(hào)隔離器這種產(chǎn)品解決干擾問(wèn)題。只要在有干擾的地方，輸入端和輸出端中間加上這種產(chǎn)品，就可有效解決干擾問(wèn)題。而且使用簡(jiǎn)單方便，技術(shù)難度低、成本低廉，一般企業(yè)工廠都可以駕馭。

解決PLC控制系統(tǒng)干擾問(wèn)題根本的環(huán)節(jié)是預(yù)見(jiàn)，只有理清其來(lái)源，才能更好的去解決其干擾問(wèn)題。

PLC外接急停按鈕的常閉觸點(diǎn)，為什么梯形圖中用的是常開(kāi)觸點(diǎn)？

PLC外部的硬件輸入電路與梯形圖中對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)是通過(guò)輸入過(guò)程映像寄存器聯(lián)系起來(lái)的。在掃描循環(huán)的輸入處理階段，PLC讀取I0.0端子外接的輸入電路的接通/斷開(kāi)狀態(tài)。外部輸入電路接通時(shí)，I0.0對(duì)應(yīng)的輸入過(guò)程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，反之亦反。

CPU實(shí)際上只知道外部輸入電路的通、斷，并不知道外部的輸入電路是什么觸點(diǎn)，或者是多個(gè)觸點(diǎn)組成的串并聯(lián)電路。輸入模塊可以外接常開(kāi)觸點(diǎn)，金水區(qū)自動(dòng)化控制柜，也可以外接常閉觸點(diǎn)。不管外接的是什么觸點(diǎn)，在梯形圖中，可以使用輸入點(diǎn)的常開(kāi)觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)。

如果在PLC的外部接線圖中，I0.0端子外接急停按鈕的常開(kāi)觸點(diǎn)，按下急停按鈕，I0.0對(duì)應(yīng)的輸入過(guò)程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，因此梯形圖中應(yīng)使用I0.0的常閉觸點(diǎn)。

如果在PLC的外部接線圖中，I0.0端子外接急停按鈕的常閉觸點(diǎn)，未按急停按鈕，它的常閉觸點(diǎn)閉合，I0.0對(duì)應(yīng)的輸入過(guò)程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。按下急停按鈕，它的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，I0.0對(duì)應(yīng)的輸入過(guò)程映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，因此梯形圖中應(yīng)使用I0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)。

綜上所述，可知I0.0端子外接急停按鈕的常閉觸點(diǎn)時(shí)，梯形圖中應(yīng)使用I0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)。

如果在PLC的外部接線圖中，全部使用常開(kāi)觸點(diǎn)，梯形圖與對(duì)應(yīng)的繼電器電路圖中觸點(diǎn)的常開(kāi)、常閉類型完全相同。建議在一般情況下盡量用常開(kāi)觸點(diǎn)提供PLC的輸入信號(hào)。

急停按鈕和用于安全保護(hù)的限位開(kāi)關(guān)的硬件常閉觸點(diǎn)比常開(kāi)觸點(diǎn)更為可靠。如果外接的急停按鈕的常開(kāi)觸點(diǎn)接觸不好或線路斷線，緊急情況時(shí)按急停按鈕不起作用。如果PLC外接的是急停按鈕的常閉觸點(diǎn)，出現(xiàn)上述問(wèn)題時(shí)將會(huì)使設(shè)備停機(jī)，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理觸點(diǎn)的問(wèn)題。