第六章 PLC应用中的若干问题
PLC的使用及其型号选择
工业控制现在趋向于使用可编程控制器。PLC的高可靠性、高抗干扰性、很强的自我纠错和自我诊断能力已受到人们的普遍欢迎。而事实上PLC在实际应用中的引入对整个系统而言确实是大有裨益，但是在实际应用中也不是处处都适宜使用PLC。一方面其价格相对较高(最小配置也达千元以上)，盲目使用会使系统造价偏高；另一方面在某些控制系统中使用PLC中未必适合，比如下列情况就没必要使用PLC：
被控制系统很简单，I/O点数很少。
I/O点数虽多，但控制并不复杂，各部分的联系很少，此种情况使用用继电器控制即可。
在下列情况则应选用PLC：
系统的I/O点数很多，控制复杂，若用继电器控制，要用大量的中间继电器、时间继电器和接触器等器件；
可靠性要求较高，继电器控制无法达到；
工艺流程/产品品种常变，需要经常改变控制电路的结构或修改多项控制参数；
多台设备的系统需要用同一个控制器控制；
用继电器控制的费用低于PLC，但两者的费用已是同一数量级时。
PLC型号的选择
在确定系统中使用PLC后，就必须进行PLC的选型工作。进行选型工作时，应该从以下几个方面进行综合考虑：
1．I/O点数问题
I/O点数是决定PLC选型的最重要因素之一，一般而言：
当控制对象I/O点在60点之内，I/O点数比为3/2时选用整体式(小型)PLC较为经济；
当控制对象I/O点在100—200点左右，选用小型模块式的较为合理；
当控制对象I/O点在300点左右时，选中型PLC；
当控制对象I/O点在Y0点以上时就必须选用大型PLC。
2．I/O类型问题
I/O类型也是决定PLC选型的重要因素之一，一般而言，多数小型PLC只具有开关量I/O；PID、A/D、D/A、位控等功能一般只有大、中型PL C才有。
3．联网通信问题
联网通讯是影响PLC选型的重要因素之一，多数小型机提供较简单的RS-232通讯口，少数小型PLC没有通讯功能。而大中型PLC一般都有各种标准的通信模块可供选择。必须根据实际情况选择适当的通信手段，然后决定PLC的选型。
4．系统响应时间问题
系统响应时间也是影响PLC选型的重要因素之一。一般而言，小型PLC扫描时间为10—20ms/kb；中型PLC扫描时间为几ms/kb；大型PLC扫描时间在1ms/kb以下。而系统响应时间约为2倍的扫描周期。根据实际要求进行分析，选择恰当的响应时间和PLC。
5．可靠性问题
应从系统的可靠性角度，决定PLC的类型和组网形式。比如对可靠性要求极高的系统，可考虑选用双CPU型PLC或冗余控制系统/热备用系统。
6．程序存贮器问题
在PLC选型过程中，PLC内存容量、型式也是必须考虑的重要因素。
通常的计算方法是：I/O点数×8(开关量)+100×模拟量通道数(模拟量)+120×(1+采样点数×0.25)(多路采样控制)
内存型式有CMOS(电容/电池保护的)、EPROM和E2PROM
总之，进行PLC选型时，不要盲目地追求过高的性能指标。另外，I/O点数，存贮容量应留有一定的余量以便实际工作中的调整。
开关量I/O模块的选择
确定下PLC的型号以后，就必须对各种模块进行选型，开关量模块的选型主要涉及到如下几个问题：
1.外部接线方式问题
I/O模块一般分为独立式、分组式和汇点式。通常，独立式的点均价格较高，如果实际系统中开关量输入信号之间不需隔离可考虑选择后两种。
2.点数问题
前面所说，点数是影响PLC选型的重要因素，同样在进行I/O模块的选型时也必须根据具体点数的多少选择恰当的I/O模块。通常I/O模块有4、8、16、24、32、64点几种。一般而言，点数多的点均价就低。
3.开关量输入模块
通常的开关量输入模块类型有有源输入、无源输入、光电接近传感器等输入。进行开关量输入模块的选型时必须根据实际系统运行中的要求综合考虑。当然，具体到有源输入模块还分为AC输入、DC输入和TTL电平输入。
AC电压等级24V、120V、220V
DC电压等级24V、48V、10~60V
AC/DC电压等级24V。
4.开关量输出模块
通常的开关量输出模块类型有继电器输出、可控硅输出和晶体管输出。在开关量输出模块的选型过程中，必须根据实际系统运行要求及要求输出的电压等级进行相应的选型。
编程手段的选择
PLC编程手段也是影响PLC选型的一个重要因素，一般常用的编程手段有如下几种：
便携式简易编程器：一般的应用场合选它较多，特别是当控制规模小，程序简单的情况下，使用较为合适。
图形(GP)编程器：此种编程方法适用于中、大型PLC，此方法除具有输入、调试程序功能外，还具有打印程序等功能。但价较高，一般情况不必采用。
PC机及编程软件包：这是PLC的一种很好的编程方法，具有功能强、成本低(因为很普及)以及使用方便等特点。
降低PLC系统费用的方法
一般，PLC系统的价格约有40—60%的费用是用于I/O模块及其辅助设备(如电源、扩展机架等)，当前PLC的I/O点均价高达100元/点左右。所以减少所需I/O点数是降低PLC系统费用的主要措施之一。
减少模块的数量
模块数的减少，可减少扩展机架和扩展电源的数量，从而达到减少造价的目的。同时I/O模块应该尽量选用点数多的、汇点式的，使其点均价降低。
减少输入点
减少输入点可以有效的减少与此相关的费用，具体操作实施要在系统设计过程中统筹安排，主要体现在软硬件的调整上。常用的方法有如下几种：
操作功能相同的输入信号合并
如下图所示，左边的示意图从功能上可用右图替代，而且减少了一个输入点。
去掉多余的输入信号
在实际系统集成的过程中，有许多冗余接线完成的功能，通过适当调整接线、程序，所完成的功能相同，但却少开销了PLC的输入点。如下图所示，左图中两位开关处于上/下触点表示的分别是手动/自动状态，而右图完成的功能与左图相同，只是程序稍作改动。
无需接入PLC的信号不要接入
图6-3所示，左图中开关K断 / 合分别导致交流接触器C的线圈激励/不激励。相同的功能可简单地由右图完成，无需开销PLC的I/O点。
矩阵输入
实际应用中，有许多冗余接线完成的功能，通过接线、程序的适当调整，所完成的功能相同。如下图所示，左图的PLC接线、程序占用9个输入点，而改成右图后，占用3个输入点和3个输出点（输出模块是继电器型的），总量上少用了3个点。工作原理是：M20--M22轮流为“1”状态，从输入端X1--X3分时输入3组开关的状态。因为输出电路的公共点COM与输入电路的公共点E+连在一起，M20为“1”状态时读入1K-3 K的状态，设1K接通，电流从M20端流出，经1K流入X1端，使输入点X1变为“1”状态。在梯形图中，将M20和X1的常开触点串联，对应于1K提供的输入量。M21为“1”状态时，读入4K-6K的状态；M22为“1”状态时，读入7K-9 K的状态。
右图是控制对应的梯形图，该梯形图使用了移位寄存器，移位脉冲的周期(0.01s)应大于PLC的扫描周期。1K-9 K的变位速度应慢于0.1s。
减少输出点
状态指示灯与输出命令并联
注意：并联时指示灯与负载的
额定电压应相同，总电流不应超过PLC允许的值。
数字显示器代替指示灯
用PLC的一个输出点控制指示灯常亮或闪烁，可以显示两种不同的信息
减少输入 / 输出点的方法还有好多，这里就不一一列举了。
