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PLC硬件選型

PLC的選型是工程技術人員根據(jù)前期項目分析和項目難點的預期來選擇合適PLC，主要依據(jù)以下原則。

一、先特殊后一般原則

根據(jù)工程經驗，大多數(shù)工程項目中制約PLC選型的因素主要集中在幾個關鍵點上，所以應遵循先特殊后一般的原則選擇PLC。

所謂特殊即項目有哪些特殊的控制要求，不同控制類型有著不同的首要制約因素。如順序控制中，CPU的程序容量和I/O點的擴展能力為PLC選型的主要因素。過程控制中，則以控制模擬量的數(shù)量和模擬量的精度作為出發(fā)點進行選型。在較為簡單的運動控制中，PLC需要接收來自現(xiàn)場編碼器送回的位置信號并相應地發(fā)出一定頻率的脈沖來控制伺服電機，因此PLC處理數(shù)據(jù)的速度、輸入端接收高速脈沖的能力和輸出端高速脈沖的發(fā)送能力將成為PLC選型的首要因素。而在大型復合項目中，需使用不同的PLC組網，因此PLC支持的網絡類型則成為PLC選型的首要因素。

工程技術人員需按照本項目的核心需求，將不同的控制要求按照從特殊到一般的順序進行排列，如此選型將事半功倍，更可降低工程的整體難度。

二、由下至上原則

由下至上原則的目的是將PLC選型的性價比大化。目前多數(shù)廠家的PLC產品分成多個系列。當工程技術人員選型時，保溫自動化控制柜，按照第yi步從特殊到一般的選型順序，從低款PLC開始，逐一對照性能參數(shù)。當發(fā)現(xiàn)不滿足要求時，考慮較高一款產品。以此類推，直至選取全部滿足要求的PLC型號。如若由上至下選型，則會使PLC功能浪費，造成大馬拉小車。

三、PLC開關量輸入/輸出單元的選擇

PLC的開關量輸入點是用來接受現(xiàn)場傳感器所輸入的電平信號，開關時輸出點的作用根據(jù)內部的控制信號來驅動外部負載。

（1）開關量輸入端子的選擇?，F(xiàn)在市面上PLC輸入點均為晶體管輸入，使用者只需要根據(jù)前期預估的輸入點數(shù)量選擇即可。但是這里需要注意，因PLC端接線類型不同，分別有NPN和PNP兩種輸入方式，其意義是輸入端是以低電平有效還是以高電平有效，一旦確定輸入端的接線類型，則需選用相同類型輸入的傳感器，即NPN和PNP型的傳感器不能共用一個PLC的輸入端子。

現(xiàn)在市面上PLC輸入端子多為直流24V的輸入電壓，如果需要其將他電壓規(guī)格的傳感器接入到PLC，需用繼電器做相應的隔離，保證接入PLC輸入端的信號為直流24V電壓。

（2）開關量輸出端子的選擇。PLC開關量輸出點的類型主要為繼電器型輸出和晶體管輸出兩種。

1）繼電器輸出型。繼電器輸出負載能力好，能夠短時間承受較高過電壓和過電流，有較強的隔離作用。但是由于繼電器內部為機械觸點，動作壽命有限，所以只能用于連接動作頻率較低且不需要高速脈沖輸出的場合。

2）晶體管輸出型。晶體管型輸出是以通過控制其內部三極管的導通為手段，來達到控制輸出端子通斷目的，并且其內部并沒有機械觸點結構，所以相比于繼電器輸出觸點，晶體管輸出觸點壽命長，動作頻率高，不易損壞，缺點為負載能力較差。

（3）開關量輸出端子選型的注意事項

類似于輸入端，晶體管輸出端子也分為NPN型和PNP型兩種。一旦型號確定則只能按照同種接線方式連接負載。

在實際應用中，建議工程技術人員多選用晶體管輸出型PLC，并在輸出端使用繼電器連接外部負載，形成對于下游負載設備的電氣隔離，這樣的組合綜合了晶體管壽命長和繼電器負載能力強的優(yōu)點。如果現(xiàn)場出現(xiàn)電氣故障，PLC輸出端子將會因受到隔離繼電器保護而免受損壞，只需要更換損壞的繼電器即可。而一旦繼電器輸出型PLC端子損壞，將無法修復損壞端子。

四、先內置后擴展原則

隨著PLC的不斷更新?lián)Q代，特別是小型機功能的不斷增強，PLC單機已內置了許多擴展模塊的功能，如模擬量功能，通信功能等。因此，選型時盡可能選用內置功能多的PLC，既降低了成本，又節(jié)省控制柜空間，更可以簡化設置和編程工作量。

五、PLC選型冗余量的把握

由于前期預估、現(xiàn)場施工改動和后期維護升級的需要，PLC選型需考慮一定的冗余量。主要考慮I/O點的數(shù)量，較小的工程控制在20%的冗余范圍；較大的工程控制在5%～10%。其它如模擬量，通信和總線功能的冗余問題，需工程技術人員根據(jù)現(xiàn)場硬件配置靈活把握，如果控制功能均為PLC內置的，則需更換高一級單機PLC；若控制功能是通過擴展模塊實現(xiàn)的，則考慮冗余時僅需更新相應模塊即可。

隨著自動化行業(yè)的飛速的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產，而抗干擾能力又是其中的關鍵所在。PLC的安裝一般在控制室、生產現(xiàn)場和電機設備上，由于所處環(huán)境條件特殊，所以經常會受到干擾。要提高PLC的抗干擾性，銷售自動化控制柜，只能從設計源頭出發(fā)。

影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源和一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣，大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源，即干擾源。PLC控制系統(tǒng)干擾類型通常分為干擾產生的原因、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質。這其中就包括放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲；持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲；共模干擾和差模干擾。這些噪聲的干擾是PLC控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要原因，直接影響機器設備的精度、準度。

了解了PLC控制系統(tǒng)干擾類型，就要明白其來源是哪些？PLC控制系統(tǒng)干擾來源主要分為六個方面：

空間輻射gan擾——電力網絡、電氣設備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的干擾，過載保護自動化控制柜，通常稱為輻射gan擾，分布極為復雜。

系統(tǒng)外引線干擾——主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導干擾。

電源干擾——PLC 系統(tǒng)的正常供電電源均由電網供電，電網的高覆蓋會受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電路。

信號線引入干擾——與PLC 控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信號之外，總會有外部干擾信號侵入。

接地系統(tǒng)混亂干擾——接地是提高電子設備電磁兼容性的有效手段之一，而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC 系統(tǒng)將無法正常工作。

PLC系統(tǒng)內部干擾——主要由系統(tǒng)內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生，如邏輯電路互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。

了解這些后，我們要做的就是如何避免這些干擾？有些干擾是我們人力暫時無法左右的，但有些干擾我們卻能很好的避免。就是選用隔離性能較好的設備、選用優(yōu)良的電源、動力線和信號線走線要更加合理等等。但相對成本比較高昂，技術水平要求相對較高。當然也有經濟有效的辦法，比如利用信號隔離器這種產品解決干擾問題。只要在有干擾的地方，輸入端和輸出端中間加上這種產品，就可有效解決干擾問題。而且使用簡單方便，技術難度低、成本低廉，一般企業(yè)工廠都可以駕馭。

解決PLC控制系統(tǒng)干擾問題根本的環(huán)節(jié)是預見，只有理清其來源，才能更好的去解決其干擾問題。

PLC外接急停按鈕的常閉觸點，為什么梯形圖中用的是常開觸點？

PLC外部的硬件輸入電路與梯形圖中對應的觸點是通過輸入過程映像寄存器聯(lián)系起來的。在掃描循環(huán)的輸入處理階段，PLC讀取I0.0端子外接的輸入電路的接通/斷開狀態(tài)。外部輸入電路接通時，I0.0對應的輸入過程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常開觸點接通，常閉觸點斷開，反之亦反。

CPU實際上只知道外部輸入電路的通、斷，并不知道外部的輸入電路是什么觸點，或者是多個觸點組成的串并聯(lián)電路。輸入模塊可以外接常開觸點，金水區(qū)自動化控制柜，也可以外接常閉觸點。不管外接的是什么觸點，在梯形圖中，可以使用輸入點的常開觸點或常閉觸點。

如果在PLC的外部接線圖中，I0.0端子外接急停按鈕的常開觸點，按下急停按鈕，I0.0對應的輸入過程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常閉觸點斷開，因此梯形圖中應使用I0.0的常閉觸點。

如果在PLC的外部接線圖中，I0.0端子外接急停按鈕的常閉觸點，未按急停按鈕，它的常閉觸點閉合，I0.0對應的輸入過程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常開觸點閉合。按下急停按鈕，它的常閉觸點斷開，I0.0對應的輸入過程映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中I0.0的常開觸點斷開，因此梯形圖中應使用I0.0的常開觸點。

綜上所述，可知I0.0端子外接急停按鈕的常閉觸點時，梯形圖中應使用I0.0的常開觸點。

如果在PLC的外部接線圖中，全部使用常開觸點，梯形圖與對應的繼電器電路圖中觸點的常開、常閉類型完全相同。建議在一般情況下盡量用常開觸點提供PLC的輸入信號。

急停按鈕和用于安全保護的限位開關的硬件常閉觸點比常開觸點更為可靠。如果外接的急停按鈕的常開觸點接觸不好或線路斷線，緊急情況時按急停按鈕不起作用。如果PLC外接的是急停按鈕的常閉觸點，出現(xiàn)上述問題時將會使設備停機，有利于及時發(fā)現(xiàn)和處理觸點的問題。