控制系统中选择PLC的一般方法
关键词：PLC I/O 选择 开关量 模拟量 数字量
随着ＰＬＣ的推广普及，ＰＬＣ产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、德国等国引进的ＰＬＣ产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列、上百种型号。ＰＬＣ的品种繁多，其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择ＰＬＣ，对于提高ＰＬＣ在控制系统中的应用起着重要作用。
１　机型的选择
ＰＬＣ机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择可靠、维护使用方便以及性能价格比的优化机型。
在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的ＰＬＣ；其它情况则好选用模块式结构的ＰＬＣ。
对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带Ａ／Ｄ转换、Ｄ／Ａ转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。
而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现ＰＩＤ运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全ＰＬＣ的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。根据不同的应用对象，表１列出了ＰＬＣ的几种功能选择。
输入／输出的选择
ＰＬＣ是一种工业控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过Ｉ／Ｏ接口模块来实现的。
通过Ｉ／Ｏ接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通过Ｉ／Ｏ接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程，从而驱动各种执行机构来实现控制。

１ 确定Ｉ／Ｏ点数
根据控制系统的要求确定所需要的Ｉ／Ｏ点数时应再增加１０％～２０％的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，Ｉ／Ｏ点数也应有所不同。
表２列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的Ｉ／Ｏ点数。
开关量输入／输出
通过标准的输入／输出接口可从传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开／关）设备（如指示灯、报好器、电动机起动器等）接收信号。典型的交流输入／输出信号为２４～２４０Ｖ，直流输入／输出信号为５～２４０Ｖ。
尽管输入电路因制造厂家不同而不同，但有些特性是相同的。如用于错误信号的抖动电路；免于较大瞬态过电压的浪涌保护电路等。此外，大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。
在评估离散输出时，应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多，但可能比在外部安装熔丝耗资要少。
２．３ 模拟量输入／输出
模拟量输入／输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力，并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为－１０～＋１０Ｖ、０～＋１０Ｖ、４～２０ｍＡ或１０～５０ｍＡ。
一些制造厂家在ＰＬＣ上设计有特殊模拟接口，因而可接收低电平信号如ＲＴＤ、热电偶等　。一般来说，这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或ＲＴＤ混合信号。

模块化

　　SIMODRIVE 611 变频器模块化

　　这些模块采用标准设计，高度为 480 mm，深度为 288 mm，（根据性能的不同）宽度可按 50 mm 的单位增加。

　　在驱动单元中，每个模块都执行不同的任务

　　一个公共馈电模块从电网电源提供直流电路电压

　　一个驱动模块负责每台电机

　　每个驱动模块都由一个电源模块和一个闭环插入式单元组成

　　SINUMERIK 840 D 数控系统的数字控制单元 (NCU) 作为一个 50 mm 宽的模块集成到驱动单元中并在此获得电源。

　　此系列中的 UL 为标准值

　　SINAMICS S120 CM 包含了多个独立模块，它们可以的协调工作。电源和通讯连接使用的标准接口意味着各个机柜模块个根据需要进行组合。这使用户可以根据自己的应用情况组态实现驱动方案。不仅如此，丰富的选配件产品还可以灵活的满足各种工厂特有要求。在工厂中，驱动系统极其紧凑的结构设计和丰富的预组态可能性可以有效地节省空间，并实现与安装和现场调试相关的时间和成本化。

PLC控制系统设计的基本内容

　　1．确定系统运行方式与控制方式。PLC可构成各种各样的控制系统，如单机控制系统、集中控制系统等。在进行应用系统设计时，要确定系统的构成形式。

　　2．选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法属于其他课程的内容。

　　3．PLC的选择。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济指标起着重要的作用。选择PLC应包括机型选择、容量选择、I／O模块选择、电源模块选择等。

　　4．分配I／0点，绘制I／0连接图，必要时还须设计控制台(柜)。

　　5．设计控制程序。控制程序是整个系统工作的软件，是保证系统正常、安全、可靠的关键。因此控制系统的程序应经过反复调试、修改，直到满足要求为止。

　　6．编制控制系统的技术文件，包括说明书、电气原理图及电气元件明细表、I／0连接图、I／O地址分配表、控制软件。

维护保养
为了使主断路器处于良好的工作状态，必须加强维护管理。
1.保持空气潮湿或不洁，管道不干净，都可能造成一下后果：
（1）潮湿气体在电弧作用下分解成氢、氧等混合气体，破坏主触头分断后断口间的绝缘，是电弧困难或电弧重燃，严重时会造成灭弧室炸裂。
（2）使支持瓷瓶和灭弧室内腔绝缘强度降低，造成沿面放电。
（3）管道中的漆皮、锈渣等异物可能堵塞气口，使主断路器动作失灵，发生卡位现象。
（4）异物若进入灭弧室，可能会造成主触头接触不良，使非线性电阻因长期通电而烧损，严重时会造成非线性电阻瓷瓶炸裂。
因此，在主断路器储风缸的进气管上装有油水分离器，下部有放水阀，使用维护时应定期排水以保持气路洁净。
2．定期更换橡胶件
主断路器是一种结构复杂的气动电气，各部件对密封性能要求较高，为保证良好的密封性能，应定期更换橡胶件。
3．定期检查各主要部件
应定期检查各主要部件保持良好的技术状态。
（1）灭弧室
定期检测主触头超程和动触头复原弹簧的状态，动、静触头由于分、合频繁，会因相互摩擦而磨损，从而造成超程减小，接触压力减小。当超程减小到一定程度时，要更换动、静触头。动触头复原弹簧变形超过一定限度时，必须及时更换。

1、开关量的逻辑控制
这是PLCZUI的基础和广泛应用的领域。它取代了继电器电路，实现了逻辑控制和顺序控制。它不仅可以用于单台设备的控制，还可以用于多机集群控制和自动化线路。如注塑机、印刷机、装订机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀生产线等。
2、模拟量控制
在工业生产中，数量上有许多连续的变化，如温度、压力、流量、液位和速度都是模拟量。为了使可编程控制器能够处理模拟量，必须在模拟量和数字量之间实现a/d转换和d/a转换。plc制造商生产支持的a/d和d/一个转换模块，允许可编程控制器用于模拟控制。
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西门子PLC在德国的应用
3、运动控制
PLC可用于控制圆周运动或线性运动。从控制机构配置的角度来看，早期使用开关I / O模块来连接位置传感器和致动器现在通常使用专用的运动控制模块。例如可以驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。所有主要PLC制造商的产品几乎都具有运动控制功能，广泛应用于各种机械，机床，机器人，电梯等。
4、控制
控制是指温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC作为工业控制计算机，可以编制各种控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制中常用的一种调节方式。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也有此功能模块。一般来说，PID处理是运行一个特殊的PID子程序。控制广泛应用于冶金、化工、热处理、锅炉控制等领域。
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SIMATIC精彩面板代理,西门子触摸屏代理,，西门子顺应市场需求推出的SIMATIC精彩系列面板（SMART LINE），准确地提供了人机界面的标准功能，经济适用，具备高性价比。现在，全新一代精彩系列面板 —— SMART LINE V3的功能安了大幅度提升，与S7-200 SMART PLC组成安的自动化控制与人机交互平台，为您的便捷操控提供了理想的解决方案。

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西门子总代理300系列产品概述

功能强大，结构紧凑并且经济

SIMATIC S7- 300通用控制器可以节省安装空间并且具有模块化设计的特点。大量的模块可根据手头的任务被用于扩展集中系统或创建分散结构的系统，并促进备件成本效益的经济性。凭借其令人印象深刻的创新系列，SIMATIC S7 -300通用控制器成为了一个可以有效节省用户额外投资和维护成本的综合系统。

特别提示：SIMATIC S7-400H控制器已 升级为V6版-5H PN/DP控制器！

SIMATIC家族内 大的自动化系统

高超的通讯能力和强大的集成接口使SIMATIC S7-400成为极适合诸如对整个系统进行协调的较大任务过程控制器的理想选择。CPU的分级使得性能的可扩展成为可能。

同时，对外设I/ O能力的扩展几乎是无限的。而且，程序控制器信号模块可以在系统运行中（热插拔）进行插入和删除操作，很容易进行系统扩展或模块更换。

本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块， 扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。

使用西门子触摸屏软件（WINCC flexible SMART），西门子S7-200SMART系列PLC，实现使用WINCCflexible  SMART的仿真软件与S7-200SMART系列PLC的在线仿真功能。

要实现此功能主要分为以下几个步骤来完成：

一、在WINCC flexible SMART软件中的通信的连接项中建立与S7-200SMART系列

PLC的通信驱动连接，连接具体参数设置如下图所示：

a:双击此次打开连接对话框

b:选择需要连接的PLC。此处选择连接的PLC为S7-200SMART系列PLC

c:设置触摸屏IP地址，此处使用电脑模拟触摸屏，则设置的IP地址必须与电脑的一致

d:设置PLC的IP地址，保证PLC的IP地址与电脑的IP地址在同一个网段

e:设置访问点名称，此访问点名称需要与后续的设置PC/PG接口参数的应用程序访问点一致

二、组态触摸屏程序监控画面和编写PLC程序

以一个简单的对电机的启动及监控电机的运行时间为例的小例子进行说明。