本文以西門子PLC為例介紹在PLC系統(tǒng)設(shè)計時如何對PLC進(jìn)行正確選型，以及選型的過程中有哪些需要遵循的依據(jù)，具體涉及的內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：

I/O點(diǎn)數(shù)估算PLC的I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的基本參數(shù)之一。I/O點(diǎn)數(shù)的確定應(yīng)以控制設(shè)備所需的所有I/O點(diǎn)數(shù)的總和為依據(jù)，在一般情況下，PLC的I/O點(diǎn)應(yīng)該有適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的I/O點(diǎn)數(shù)，再預(yù)留10%～20%的余量，實(shí)際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

PLC存儲器容量的估算存儲器容量是指可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，各種PLC的存儲器大小可以從該P(yáng)LC的基本參數(shù)表中找到，例如：西門子的S7-1214C的用戶程序存儲器為100KB，S7-1215C的用戶程序存儲器為125KB。用戶存儲器是用戶程序所使用的存儲單元的大小，因此存儲器容量應(yīng)大于程序容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，需要對程序容量進(jìn)行估算。如何估算程序容量呢?一般情況都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬量I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)(16位為一個字)，另外再按此數(shù)的25%考慮余量。

PLC通訊功能的選擇現(xiàn)在PLC的通訊功能越來越強(qiáng)大，很多PLC都支持多種通訊協(xié)議(有些需要配備相應(yīng)的通訊模塊)，選擇時要根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的通訊方式。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：

(1)PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡(luò);

(2)1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò);

(3)PLC網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng);

(4)專用PLC網(wǎng)絡(luò)(各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò))。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的(如點(diǎn)對點(diǎn)、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等)通信處理器。

plc產(chǎn)品有很多種。不同型號的PLC對應(yīng)其不同的結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等，適用場合也不同。因此，合理選擇可編程控制器對提高可編程控制器控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有重要意義。

PLC的選型應(yīng)從PLC型號、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信組網(wǎng)能力等方面綜合考慮。PLC選型的基本原則是在滿足功能要求、保證可靠性、維護(hù)方便的前提下，力求最佳的性價比。選擇時主要考慮合理的結(jié)構(gòu)類型、安裝方式的選擇、相應(yīng)的功能要求、響應(yīng)速度要求、系統(tǒng)可靠性要求、模型盡可能統(tǒng)一等因素。

一、合理的結(jié)構(gòu)類型

PLC主要有兩種結(jié)構(gòu)類型:整體式和模塊化。

整體式PLC的每個I/O點(diǎn)的平均價格都比模塊化PLC便宜，體積也比較小，所以一般用于系統(tǒng)流程相對固定的小型控制系統(tǒng)。而模塊化PLC功能擴(kuò)展靈活方便，在I/O點(diǎn)、輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)的比例、I/O模塊的類型等方面有很大的選擇余地。并且便于維護(hù)，這通常比控制系統(tǒng)更復(fù)雜。

二、安裝方法的選擇

PLC系統(tǒng)的安裝方式可分為集中式、遠(yuǎn)程I/O和多PLC聯(lián)網(wǎng)分布式。

集中式不需要設(shè)置硬件驅(qū)動遠(yuǎn)程I/O，系統(tǒng)響應(yīng)快，成本低;遠(yuǎn)程I/O適用于設(shè)備分布廣泛的大規(guī)模系統(tǒng)。遠(yuǎn)程I/O可以分布在短連接的近場設(shè)備，但需要增加驅(qū)動器和遠(yuǎn)程I/O電源。多可編程邏輯控制器的分布式網(wǎng)絡(luò)適用于多個設(shè)備獨(dú)立控制并相互連接的場合?？梢赃x擇小型可編程邏輯控制器，但必須連接通信模塊。

三.相應(yīng)的功能要求

一般小(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要通斷控制的設(shè)備就可以滿足。

對于以開關(guān)量為主、少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元、具有加減、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸功能的增強(qiáng)型低檔PLC。對于復(fù)雜的控制，需要PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信組網(wǎng)等功能。根據(jù)控制的大小和復(fù)雜程度，選擇中高檔PLC。而中高檔PLC價格昂貴，一般用于大型過程控制和集散控制系統(tǒng)。

四.響應(yīng)速度要求

PLC是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，不同等級PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求，要慎重考慮PLC的響應(yīng)速度?？梢赃x擇具有高速I/O處理功能的PLC，也可以選擇具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。

在PLC系統(tǒng)設(shè)計中，首先要確定系統(tǒng)方案，下一步是PLC的設(shè)計選擇。PLC的選擇主要是確定PLC制造商和PLC的具體型號。系統(tǒng)方案需要分布式系統(tǒng)、遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信。那么如何選擇PLC呢?

1、PLC廠家的選擇。

確定PLC制造商主要應(yīng)考慮設(shè)備用戶的要求、設(shè)計師對不同制造商PLC的熟悉程度和設(shè)計習(xí)慣、配套產(chǎn)品的一致性和技術(shù)服務(wù)。

考慮到PLC本身的可靠性，原則上只要是國外大公司的產(chǎn)品，就不應(yīng)存在可靠性差的問題。

此外，對于一些特殊行業(yè)(如冶金、煙草等)，應(yīng)選擇運(yùn)營業(yè)績成熟可靠的PLC系統(tǒng)。

2、輸入輸出(I/0)點(diǎn)數(shù)估算。

PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是PLC的基本參數(shù)之一。I/O點(diǎn)數(shù)的確定應(yīng)基于控制設(shè)備所需的所有輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的總和。

一般情況下，PLC的I/O點(diǎn)應(yīng)有適當(dāng)?shù)挠嗔?。通常根?jù)輸入輸出點(diǎn)的統(tǒng)計，再增加10%~20%的可擴(kuò)展余量，作為輸入輸出點(diǎn)的估算數(shù)據(jù)。

在實(shí)際訂購時，還需要根據(jù)制造商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。

3、PLC存儲容量估算。

存儲容量是指可編程控制器本身可以提供的硬件存儲單元的大小，可以從PLC的基本參數(shù)表中找到各種PLC的存儲容量。

例如，西門子S7-314PLC的用戶程序存儲容量為64KB，S7-315-2DPPLC的用戶程序存儲容量為128KB。

程序容量是用戶程序在存儲器中使用的存儲單元的大小，因此存儲容量應(yīng)大于程序容量。在設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序尚未編制，因此需要估計程序容量。

如何估計程序容量?很多文獻(xiàn)都給出了不同的公式，一般是數(shù)字I/O點(diǎn)數(shù)的10~15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)(16位為一個字)，再按此數(shù)的25%考慮余量。

4、選擇PLC通信功能。

目前，PLC的通信功能越來越強(qiáng)大。許多PLC支持多種通信協(xié)議(有些需要配備相應(yīng)的通信模塊)，并根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的通信方式。

PLC系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的主要形式如下：

(1)PC為主站，多個同型號PLC為從站，形成簡單的PLC網(wǎng)絡(luò);

(2)1個PLC為主站，其他同型號PLC為從站，形成主從式PLC網(wǎng)絡(luò);

(3)PLC網(wǎng)絡(luò)通過特定的網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng);

(4)專用PLC網(wǎng)絡(luò)(各廠家專用PLC通信網(wǎng)絡(luò))。

為了減少CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的通信處理器(如點(diǎn)對點(diǎn)、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等)。