如何选择PLC

随着 PLC 技术的发展，PLC 产品的种类也越来越多。不同型号的 PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用 PLC，对于提高 PLC 控制系统的技术经济指标有着重要意义。 PLC的选择主要应从 PLC的机型、容量、I/O 模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。
① PLC机型的选择
PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时有以下几点需要考虑：
1）合理的结构型式 PLC主要有整体式和模块式两种结构型式，整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对比较小，一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展相比而言更加方便灵活，易于扩展，在I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面选择余地较大，且维护方便，一般于较复杂的控制系统。
2）安装方式的选择 PLC系统的安装方式分为集中式、远程I/O式以及多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件，系统反应快、成本低；远程I/O式适用于大型系统，系统的装置分配范围广，远程I/O可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增加驱动器以及远程I/O电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但是必须要附加通讯模块。
3）相应的功能要求 一般小型（低档）PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量为主，带少量模拟量的控制系统，可选用能带A/D和D/A转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小以及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。
4）响应速度要求 PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次的PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要，如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有速度要求时，则应慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速I/O处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。
5）系统可靠性的要求 对于一般系统PLC可靠性均可以满足，对于可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备系统。
6）机型尽量统一 一个企业，应该尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题：机型统一，其模块可以互为备用，便于备品备件的采购和管理；机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高；机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位机后易形成一个多级分布式控制系统。
②PLC容量选择
PLC的容量包括I/O点数和用户存储容量两个方面。
1）I/O点数的选择 PLC平均的I/O点的价格还比较高，因此应该合理的选用PLC的I/O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I/O点数最少，但必须有一定的裕留。通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%~15%的裕量来确定。
2）存储容量的选择 用户程序所需要的存储容量大小不仅与PLC系统的功能相关，而且还与功能实现的方法、编程水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相25%之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。
PLC的I/O点数的多少，在很大程度上反映了PLC系统的功能要求，因此可在I/O点数确定的基础上，按下式估算存储容量以后，再加20%~30~裕量。
存储容量（字节）=开关量I/O点数*10+模拟量I/O通道数*100
另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。
③PLC的I/O模块的选择
一般I/O模块的价格占PLC价格的一半以上。PLC的I/O模块有开关量I/O模块、模拟量I/O模块以及各种特殊功能模块等。不同的I/O模块，其电路及功能也直接影响PLC的应用范围和价格，应当根据实际需要加以选择。
1）开关量输入模块的选择
开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号。将信号转换成PLC内部能接收的低电压信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要应该考虑以下几个方面：
a 输入信号的类型及电压等级 开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流/直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合，如5V输入模块最远不得超过10米。距离较远的应该选用输入电压等级较高的模块。
b 输入接线方式 开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式，汇点式的开关量输入模块所有的输入点共用一个公共端（COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分为若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇总式的高，如果输入信号不需要分隔，一般选用汇总式。
c注意同时接通的输入点数量 对于选用高密度的输入模块（如32点、48点等），应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过点数60%。
d输入门槛电平 为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰的能力就越强，传输的距离也就越远，具体可参阅PLC说明书。
2)开关量输出模块的选择
开关量输出模块是将PLC内部的低电压转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要考虑以下几个方面：
a 输出方式 开关量输出模块有继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种方式。继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载又可以用于驱动直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。对于频繁通断的负载，应该选用晶体管或者是晶闸管输出，他们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。
b输出接线方式 开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式，分组式输出是几个输出点为一组，一组共用一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出也有分隔式输出。
c驱动能力 开关量输出模块的输出电流（驱动能力）必须大于PLC外部输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。
d 注意同时接通的输出点数量 选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过电流值，如一个220V/2A的8点输出模块，每个输出点可承受2A电流，但输出公共端运行通过的电流不是16A（8*2A），通常情况下要比此值小很多。一般来说，同时接通的点数不要超过同一公共端输出点数的60%。
e输出的最大电流与负载类型、环境温度等因素有关 开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的最大电流。另外，晶闸管的最大输出电流随温度的升高会降低，在实际使用的时候应该注意。
3）模拟量I/O模块选择
模拟量I/O模块的主要功能是数据转换，并与PLC内部总线相连，同时为了安全也有电气隔离功能。模拟量输入（A/D）模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成PLC内部可接收的数字量；模拟量输出（D/A）模块是将PLC内部的数字量转换成模拟量信号输出。典型的模拟量I/O模块的量程为-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根据实际选用，同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。一些PLC制造厂还提供特殊模拟量输入模块，可直接接收低电平信号（如RTD、热电偶）。
④特殊功能模块选择
目前，PLC制造厂相继推出了一些具有特殊功能的I/O模块，有的还推出了自带CPU的智能I/O模块，如高速计数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID控制模块、通信模块。
⑤PLC电源模块
电源模块选择仅对于模块式结构的PLC而言，对于整体式PLC不存在电源的选择。电源模块的选择主要考虑电源输出额定电流和电源输入电压。电源模块的输出额定电流必须大于CPU模块、I/O模块和其他特殊模块等消耗电流的总和，同时还应考虑今后I/O模块的扩展因素；电源输入电压一般根据现场的实际需要而定。