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PLC的选型方法

 在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

    一、输入输出（I/O）点数的估算

    I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展

    余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。

    二、存储器容量的估算

    存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。

    存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。

    三、控制功能的选择

    该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

    (一)运算功能

    简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他运算功能。随着开放系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。

    (二)控制功能

    控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。

    (三)通信功能

    大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。

    PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合，通信距离应满足装置实际要求。

    PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：1）PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；2）1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；3）PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；4）专用PLC网络（各厂商的专用PLC通信网络）。

    为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器

SIMATIC 存储卡上的系统函数来创建数据块，并存储或读取数据。Safety Integrated（S7-1500F 控制器的功能选项）“STEP 7 Safety Advanced"选件包；用于对 S7-1500F 控制器的安全相关程序部分进行编程。选件包中包括所有用来创建 F 程序的所有功能和块

在实际应用中如果PLC组态工艺对象时，当“与驱动装置进行数据交换"及“与编码器进行数据交换"时选择了“运行时自动应动驱动值"及“自动进行编码器值数据交换"时，工程师常常会遇到PLC控制V90 PN起动运行工作不正常的问题，如PLC起动后调用MC_Power功能块对驱动器进行使能时，功能块出现16# 8001错误代码，工艺对象显示“与设备（驱动装置或编码器）通信故障"报警等。

　　为了避免这些问题，请按照本文说明调用MC_Power命令。

　　2 回答

　　当通过1200/1500 PLC通过组态工艺对象的方式对V90进行控制时，需要使用MC_Power功能块对驱动器进行使能。某些工况下，要求设备启动后，PLC立即通过MC_Power对驱动器进行使能，因此用户在编写驱动使能程序时，将MC_Power的Enable管脚给定为常1，如果这样编程则需要保证驱动器、编码器与控制器通讯正常。但是，如果PLC先于驱动器完成启动，这样编程MC_Power将无法正常完成使能过程，功能块会报16#8001错误，而且工艺对象会出现“与设备（驱动装置或编码器）通信故障"报警，如图1、图2所示，只有对工艺对象的故障完成确认后才可以正常使能。

　　图1 编程示例

　　图2 报警显示

　　基于以上的原因，建议工程师采用以下的方法进行“MC_Power"的编程。

　　将Enable管脚与工艺对象中通讯相关的变量“"、进行关联，变量位置查找如图3、4所示，编程示例如图5所示，此时，当PLC与驱动器都启动完成，且通讯建立时，驱动器才能完成使能。

　　此外，还可以将“TO.StatusDrive. AdaptionState"的状态（2：“ADAPTED"，已完成数据传送）加入到启动条件中。

　　图3 工艺对象驱动通信状态

　　图4 工艺对象编码器通信状态

　　图5 正确的“MC_Power"编程示例

　　注意：

　　PLC与驱动器之间通讯建立后，如果在正常运行过程中出现通讯中断的情况，通讯恢复后，在对MC_Power进行使能时，Error管脚会出现16#8001错误，工艺对象会出现“与设备（驱动装置或编码器）通信故障"报警，由于工艺对象故障的存在，MC_Power将无法对驱动器进行使能，只有确认故障后，驱动器才能重新使能。

DQ 16x24VDC/0.5 HF 参数：

在 STEP 7 中模块参数时，可使用不同的参数来设置模块属性。下表列出了可组态的参数。可组态参数的有效范围取决于组态的类型。可进行以下组态：

使用 S7-1500 CPU 进行统一操作

在 ET 200MP 系统中 PROFINET IO 上进行分布式操作

在 ET 200MP 系统中的 PROFIBUS DP 上进行分布式操作

在用户程序中进行参数分配时，可通过 WRREC 指令（RUN 模式下的参数分配）和数据记录将这些参数传送到模块中；请参见章节 参数分配和参数数据记录的结构。

列表: 可组态的参数及其默认值

具有以下名称的模块将始终激活值状态：

DQ 16x24VDC/0.5A HF QI

DQ 16x24VDC/0.5A HF S QI

DQ 16x24VDC/0.5A HF MSO

对于值状态，系统将为每个通道一个附加位。值状态位将指示用户程序中所的输出值在模块端是否未得到确认（0 = 值不正确）。

组态为 16 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF 的地址空间

下图显示了组态为带值状态的 16 通道模块的地址空间分配。可任意模块的起始地址。通道的地址将从该起始地址开始。

在模块上印有字母“a 到 d"。“QB a"是指模块起始地址输出字节 a。

图片: 组态为 16 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF 的地址空间（带值状态）

组态为 2 x 8 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF S QI 的地址空间

组态为 2 x 8 通道模块时，模块的通道应分为多个子模块。在共享设备中使用该模块时，可将子模块分配给不同的 IO 控制器。

IO 控制器的数量取决于所使用的接口模块。请遵循本手册中有关特定接口模块的信息。

与 1 x 16 通道模块组态不同，这 2 个子模块都可任意起始地址。用户也可子模块中相关值状态的地址。

图片: 组态为 2 x 8 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF S QI 的地址空间（带值状态）

组态为 1 x 16 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF MSO 的地址空间

组态为 1 x 16 通道模块（模块内部 shared output，MSO）时，系统将模块的通道 0 到 15 会复制到多个子模块中。之后，在各子模块中通道 0 到 15 的值都将相同。在共享设备中使用该模块时，可将这些子模块分配给多 4 个 IO 控制器：

分配给子模块 1 的 IO 控制器对输出 0 到 15 具有写访问权限。

分配给子模块 2、3 或 4 的 IO 控制器则对输出 0 到 15 具有读访问权限。

IO 控制器的数量取决于所使用的接口模块。请遵循本手册中有关特定接口模块的信息。

值状态 (Quality Information, QI)

值状态的含义取决于所在的子模块。

对于个子模块（= 基本子模块），值状态为 0 表示值不正确或基本子模块的 IO 控制器处于 STOP 状态。

对于第二到第四个子模块（MSO 子模块），值状态“0"表示值不正确或发生以下某种错误：

基本子模块尚未组态（未就绪）。

IO 控制器与基本子模块间的连接已中断。

基本子模块的 IO 控制器处于 STOP 或 POWER OFF 状态。

下图显示了子模块 1 和 2 的地址空间分配和值状态。

图片: 组态为 1 x 16 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF S MSO 的地址空间（带值状态）

下图显示了子模块 3 和 4 的地址空间分配和值状态。

但凡看过武侠作品的朋友，恐怕对江湖中人身受“内伤”的情景颇有印象——一个人外表看起来完好无恙，无奈体身受“内伤”，轻则口吐鲜血瘫软在地，重则经脉俱断武功被废！要说咱们这电工行当中的电气设备有些故障还的确和武林人身受“内伤”有的一拼，为此笔者特从多年工作所遇故障当中，选取两例说与大家听听。
      话说几年前，本人同工友合作共同装配一套电控系统。由于所用中间继电器、交流接触器、按钮等配件较多，便将它们码放堆积放置。在工作中因一同行疏忽不慎将码放的配件撞倒，配件随之重摔在地。事后拆除包装纸盒未见损伤，便未加检测投入使用。
当控制系统装配完毕，通电试机过程时线路居然出现了多个中间继电器、交流接触器断续吸合现象！一番折腾后，发现这些出现问题的器件均是被摔过，身受“内伤”的！究其原因——在跌落过程中虽未造成元器件外表受损，可却导致它们内部的反作用力弹簧受冲击发生了位移，从而造成故障发生。
      还有去年底，笔者受人之托维修一块ABB变频器所用主控板（内含MCU/DSP处理器、存储器、各种保护功能末级电路等线路的板子，主控板是我们此地圈内通俗叫法）。该线路板系通过物流方式购入的原厂新品，但用户安装通电后，该变频器出现显示信息紊乱、无法正常执行运行命令等故障现象。

      接手后，本人认为该板在物流过程中受到颠簸振动（物流、快递的操作想必大家都应该熟知），致使线路板上的元器件发生开焊、脱焊故障现象所致。可一番针对性的检测后，并未发现此类问题。无奈之下笔者只好从电源、复位、时钟所谓主控板三要素为出发点，进行维修。当检测到主控板DSP芯片外置时钟振荡部分时，发现其XLT1、XLT2两脚虽有直流电压，