自控系统设计中PLC的正确选择

(包头明天科技，内蒙古 包头 014010)
摘 要：文章认为，随着PLC在工业自动控制系统中的应 用越来越广泛，对PLC的正确选型非常重要。并从工作量、工作环境、通信网络、编程、与 监控系统的通信、可延性、售后服务与技术支持、性价比等八个方面提出了在自动控制系统 设计中对PLC选型的看法。
关键词：控制；系统设计；可编程控制器；选型
中图分类号：TP27  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2008)14—0225—02

可编程控制器(programmable logical controller,简称PLC)已经越来越多地应用于工业 控制系统中，并在自动控制系统中起着非常重要的作用。所以，对PLC的正确选择是非常重 要的。
面对众多生产厂家的各种类型PLC，它们各有优缺点，能够满足用户的各种需求，但在形态 、组成、功能、网络、编程等方面各不相容，没有一个系统的标准，无法进行横向比较。下 面提出在自动控制系统设计中对PLC选型的一些看法，可以在挑选ＰLC是作为参考。可以通 过以下几方面的比较，挑选到合适的产品。
1 工作量

这一点尤为重要。在自动控制系统设计之初，就应该对控制点数(数字及模拟量)有一个准 确的统计，这往往是选择PLC的首要条件，一般选择比控制点数多10%~30%的PLC。这有几方 面的考虑：① 可以弥补设计过程中遗漏的点；② 能够保证在运行过程中个别点有故障时， 可以有替代点；③ 将来增加点数的需要。
2 工作环境

工作环境是PLC工作的硬性指标。自控系统将人们从繁忙的工作和恶劣的环境中解脱出来， 就要求自控系统能够适应复杂的环境诸如温度、湿度、噪音、信号屏蔽、工作电压等，各款 PLC不尽相同。一定要选择适应实际工作环境的产品。
3 通信网络

现在PLC已不是简单的现场控制, PLC远端通信已成为控制系统必须解决的问题，但各厂家制 定的通信协议千差万别，兼容性差。在这一点上主要考虑以下方面：
3.1 同一厂家产品间的通信

各厂家都有自己的通信协议，并不止一种。在大、中型机上表现明显，而在小、微型机上不 尽相同，一些厂家出于容量、价格、功能等方面考虑，往往没有或有与其他协议不同而且比 较简单的通信。所以，在这方面主要考虑的是同一厂家不同类型PLC之间的通信。
3.2 不同厂家产品间的通信

若所进行的自动控制系统设计属于对已有的控制系统进行部分改造，而所选择的是与原系统 不同的PLC，或者设计中需要2个或者2个以上的PLC，而选用了不同厂家的产品，这就需考虑 不同厂家产品之间的通信问题。
3.3 是否有利于将来

由于各厂家制定的通信协议各不相同，国际上也无统一标准，所以在PLC选型上受到很大限 制。就要考虑影响面大、有发展的、功能完备、接近通用的通信协议。
4 编程

程序是整个自动系统的“心脏”，程序编制的好坏直接影响到整个自动控制系统的运作。编 程器及变成软件有些厂家要求额外购买，并且价格不菲，这一点也需考虑在内。
4.1 编程方法

一种是使用厂家提供的专用编程器。也分各种规格型号，大型编程器功能完备，适合各 型号PLC，价格高；小型编程器结构小巧，便于携带，价格低，但功能简单，适用性差；另 一种是使用依托个人电脑应用平台的编程软件，现已被大多数生产厂家采用。各生产厂家由 于各自的产品不同，往往只研制出适合自己产品的编程软件，而编程软件的风格、界面、  应用平台、灵活性、适应性、易于编程等地都只有在用户亲自操作之后才能给予评价。
4.2 编程语言

编程语言最为复杂，多种多样，看似相同，但不通用。最常用的可以划分为以下5类编程语 言：
4.2.1 梯形图。这是PLC厂家采用最多的编程语言，最初是由继电器控制图演变过来的 ，比较简单，对离散控制和互锁逻辑最为有用；
4.2.2 顺序功能图。它提供了总的结构，并与状态定位处理或机器控制应用相互协调； 
4.2.3 功能块图。它提供了一个有效的开发环境，并且特别适用于过程控制应用；
4.2.4 结构文化。这是一种类似于用计算机的编程语言，它适用于对复杂算法及数据处 理；
4.2.5 指令表。它为优化编码性能提供了一个环境，与汇编语言非常相似。厂家提供的编程软件中一般包括一种或几种返程语言，如TE公司XTEL编程软件可以使用梯形 图(ladder)、顺序功能图(grafcet)、结构化文本(literal)3种编程语言；Siemens公 司的Step 7编程软件可以使用梯形图(ladder)、指令表(STL)两种编程语言；Modicon公 司的 Modsoft 编程软件只能使用梯形图(984梯形)一种编程语言，而另一个Concept编程 软件可以使用5种编程语言，依次为梯形图(LD)、顺序功能图(SFC)、功能块图(FBD) 、结构文化本(ST)、指令表(IL)。同一编程软件下的编程语言大多数可以互换，一般选 择自己比较熟悉的编程语言。
4.3 PLC存储器

PLC存储器是保存程序和数据的地方，分内制式和外插式两种，存储器容量在512~128M字节 之间，一定要根据实际情况选取足够大的存储器，并且有一部分空余作为缓存。

PLC存储器按照类型可分为随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除只读存储器(EPR OM)等。RAM 可以任意读写，在掉电后程序只能保持一段时间，最适合于在自控系统调试时 使用。ROM只读不能写，程序是由厂家或开发商事先固化的，不能更改，即使失电也不丢失 。EPROM与ROM相似，只是EPROM通过特殊方式(如紫外线)可以擦除再写，适合于应用在长 时间工作而改动不大的系统中。
4.4 易于更改

PLC较继电器控制的另一个优势在于它可以根据实际需要任意更改控制结构(或控制过程) ，这就要求更改程序方便快捷。
4.5 是否有专用模块

部分生产厂家的PLC产品提供一些专用模块，加通信模块、PLD控制模块、计数器模块、模拟 输入/输出模块等。在软件上也提供了与此相对应的程序块，往往只是简单的输入一些参数 就能实现，便于用户编程。
5 与监控系统的通信

人机对话操作台。这是监控系统的早期产品类型，是生产厂家专为自己的PLC产品设计的， 最适合于点对点控制。结构简单，功能少，面板控制，操作较易，现仍然广泛应用于现场控 制系统中。其优点是在远端控制实效的时候，仍能很好的控制现场。

随着计算机的不断发展，依靠PC(包括工控机)的监控系统越来越多的应用于自控系统中，这 种监控系统一种是PLC开发商专为自己的(或特定的)产品量身定做的；另一种是软 件开发公司开发的适合大多数PLC产品的监控系统。前一种与PLC产品的相容性强，能够根据 PLC产品的特点制定相应的控制方案，应该说仍以PLC为中心；后一种则抛开了PLC产品，注 重计算机在图像、动画、声音、网络、数据等方面的优势，给二次开发人员提供了较宽松的 开发条件，往往可以制作出优秀的监控系统，只要有相应的通信协议(目前已拥有了绝大多 数生产厂家的通信协议)，就可以与各种类型PLC相连，是当今自控系统首选。所以在这方 面应考虑所选的PLC与监控系统的通信方式是否可行。
6 可延性

这里包括三个方面的含义：①产品寿命。大致可以保证所选的PLC的使用年限，尽量购买生 产日期较进的产品；②产品连续性。生产厂家对PLC产品的不断开发升级是否向下兼容，这 决定是否有利于现系统对将来新增加功能的应用。③产品的更新周期。当某一种型号PLC( 或PLC模块)被淘汰后，生产厂家是否能保证足够备品(或备件)。这时应考虑选择当时比 较新型的PLC。
7 售后服务与技术支持

该问题考虑以下几个方面：① 选择好的公司产品；② 选择信誉较好的代理商；③ 是否有 较强的售后服务与技术支持。
8 性价比

相对于自控系统性能的好坏优先于价格的选择。只是在前面几项比较接近，又不易选择时， 才考虑价格因数，选择性价比较高的产品。 

在实际选型过程中，往往受到多方面的制约，不一定要考虑以上全部方面，但其中有些项是 必须考虑的，而存在的问题也必须通过其它替代方式加以解决。

一般来说通过前5项的比较已经可以确定2～3种产品，再考虑到以后几项，便可以选中较满 意的PLC。随着科学技术的不断发展，PLC产品也一定会有一个统一的标准。那时，挑选PLC 将不再是困难的事情。
［参考文献］
［1］ 赵跃华.可编程序控制器及其应用.成都：电子科技大学出版社，1998.
［2］ 吴建强.可编程控制器及其应用.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1998.