自控系統設計中PLC的正確選擇
張渤（沈陽(yáng)水業(yè)有限公司水廠(chǎng)）

摘 要：隨著(zhù)PLC在工業(yè)自動(dòng)控制系統中的應用越來(lái)越廣泛，對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、與監控系統的通信、可延性、售后服務(wù)與技術(shù)支持、性?xún)r(jià)比等八個(gè)方面提出了在自動(dòng)控制系統設計中對PLC選型的看法。

關(guān)鍵詞：控制；系統設計；可編程控制器；選型

可編程控制器（programmable logical controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）已經(jīng)越來(lái)越多地應用于工業(yè)控制系統中，并且在
自動(dòng)控制系統中起著(zhù)非常重要的作用。所以，對PLC的正確選擇是非常重要的。

面對眾多生產(chǎn)廠(chǎng)家的各種類(lèi)型PLC，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足用戶(hù)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)統一的標準，無(wú)法進(jìn)行橫向比較。下面提出在自動(dòng)控制系統設計中對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)控制系統設計之初，就應該對控制點(diǎn)數（數字量及模擬量）有一個(gè)準確的統計，這往往是選擇PLC的首要條件，一般選擇比控制點(diǎn)數多10%~30%的PLC。這有幾方面的考慮：

1、可以彌補設計過(guò)程中遺漏的點(diǎn)；

2、能夠保證在運行過(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)數的需要。

二、工作環(huán)境

工作環(huán)境是PLC工作的硬性指標。自控系統將人們從繁忙的工作和惡劣的環(huán)境中解脫出來(lái)，就要求自控系統能夠適應復雜的環(huán)境，諸如溫度、濕度、噪音、信號屏蔽、工作電壓等，各款PLC不盡相同。一定要選擇適應實(shí)際工作環(huán)境的產(chǎn)品。

三、通信網(wǎng)絡(luò )

現在PLC已不是簡(jiǎn)單的現場(chǎng)控制，PLC遠端通信已成為控制系統必須解決的問(wèn)題，但各廠(chǎng)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(chǎng)家產(chǎn)品間的通信。各廠(chǎng)家都有自己的通信協(xié)議，并且不止一種。這在大、中型機上表現明顯，而在小、微型機上不盡相同，一些廠(chǎng)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(chǎng)家不同類(lèi)型PLC之間的通信；

2、不同廠(chǎng)家產(chǎn)品間的通信。若所進(jìn)行的自動(dòng)控制系統設計屬于對已有的自控系統進(jìn)行部分改造，而所選擇的是與原系統不同的PLC，或者設計中需要2個(gè)或2個(gè)以上的PLC，而選用了不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品，這就需考慮不同廠(chǎng)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(chǎng)家制定的通信協(xié)議各不相同，國際上也無(wú)統一標準，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)控制系統的運作。編程器及編程軟件有些廠(chǎng)家要求額外購買(mǎi)，并且價(jià)格不菲，這一點(diǎn)也需考慮在內。

1、編程方法

一種是使用廠(chǎng)家提供的專(zhuān)用編程器。也分各種規格型號，大型編程器功能完備，適合各型號PLC，價(jià)格高；小型編程器結構小巧，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)人電腦應用平臺的編程軟件，現已被大多數生產(chǎn)廠(chǎng)家采用。各生產(chǎn)廠(chǎng)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、應用平臺、靈活性、適應性、易于編程等都只有在用戶(hù)親自操作之后才能給予評價(jià)。

2、編程語(yǔ)言

編程語(yǔ)言最為復雜，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(lèi)編程語(yǔ)言：

（1）梯形圖

這是PLC廠(chǎng)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

它提供了總的結構，并與狀態(tài)定位處理或機器控制應用相互協(xié)調；

（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)程控制應用；

（4）結構化文本

這是一種類(lèi)似用于計算機的編程語(yǔ)言，它適用于對復雜算法及數據處理；

（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(chǎng)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）、結構化文本（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）、結構化文本（ST）、指令表（IL）。同一編程軟件下的編程語(yǔ)言大多數可以互換，一般選擇自己比較熟悉的編程語(yǔ)言。

3、存儲器

PLC存儲器是保存程序和數據的地方，分內制式和外插式兩種，存儲器容量在512~128M字節之間，一定要根據實(shí)際情況選取足夠大的存儲器，并且要求有一部分空余作為緩存。

PLC存儲器按照類(lèi)型可分隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、可擦除只讀存儲器（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調試時(shí)使用。ROM只能讀不能寫(xiě)，程序是由廠(chǎng)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(xiàn)）可以擦除再寫(xiě)，適合于應用在長(cháng)時(shí)間工作而改動(dòng)不大的系統中。

4、易于更改

PLC較繼電器控制的另一個(gè)優(yōu)勢在于它可以根據實(shí)際需要任意更改控制結構（或控制過(guò)程），這就要求更改程序方便快捷。

5、是否有專(zhuān)用模塊

部分生產(chǎn)廠(chǎng)家的PLC產(chǎn)品提供一些專(zhuān)用模塊，如通信模塊、PID控制模塊、計數器模塊、模擬輸入/輸出模塊等。在軟件上也提供了與此相對應的程序塊，往往只是簡(jiǎn)單的輸入一些參數就能實(shí)現，便于用戶(hù)編程。

五、與監控系統的通信

1、人機對話(huà)操作臺。這是監控系統的早期產(chǎn)品類(lèi)型，是生產(chǎn)廠(chǎng)家專(zhuān)為自己的PLC產(chǎn)品設計的，最適合于點(diǎn)對點(diǎn)控制。結構簡(jiǎn)單，功能少，面板控制，操作較易，現仍然廣泛地應用于現場(chǎng)控制系統中。其優(yōu)點(diǎn)是在遠端控制失效的時(shí)候，仍能很好地控制現場(chǎng)。

2、隨著(zhù)計算機的不斷發(fā)展，依靠PC（包括工控機）的監控系統越來(lái)越多地應用在自控系統中，這種監控系統一種是PLC開(kāi)發(fā)商專(zhuān)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PLC產(chǎn)品的監控系統。前一種與PLC產(chǎn)品的相容性強，能夠根據PLC產(chǎn)品的特點(diǎn)制定相應的控制方案，應該說(shuō)仍以PLC為中心；后一種則拋開(kāi)了PLC產(chǎn)品，注重計算機在圖像、動(dòng)畫(huà)、聲音、網(wǎng)絡(luò )、數據等方面的優(yōu)勢，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)秀的監控系統，只要有相應的通信協(xié)議（目前已擁有了絕大多數生產(chǎn)廠(chǎng)家的通信協(xié)議），就可以與各種類(lèi)型PLC相連，是當今自控系統首選。所以，在這方面應考慮所選的PLC與監控系統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，盡量購買(mǎi)生產(chǎn)日期較近的產(chǎn)品；

2、產(chǎn)品連續性。生產(chǎn)廠(chǎng)家對PLC產(chǎn)品的不斷開(kāi)發(fā)升級是否向下兼容，這決定是否有利于現系統對將來(lái)新增加功能的應用。

3、產(chǎn)品的更新周期。當某一種型號PLC（或PLC模塊）被淘汰后，生產(chǎn)廠(chǎng)家是否能夠保證有足夠的備品（或備件）。這時(shí)應考慮選擇當時(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、是否有較強的售后服務(wù)與技術(shù)支持。

八、性?xún)r(jià)比

相對于自控系統性能的好壞優(yōu)先于價(jià)格的選擇。只是在前面幾項比較接近，又不易選擇時(shí)，才考慮價(jià)格因數，選擇性?xún)r(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項的比較，已可確定2~3種產(chǎn)品，再考慮到后幾項，便可選中較滿(mǎn)意的PLC。隨著(zhù)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)統一的標準。那時(shí)，挑選PLC將不再是困難的事情。