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PLC的選型方法

 在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。

    一、輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算

    I/O點(diǎn)數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展

    余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。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)行圓整。

    二、存儲器容量的估算

    存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。

    存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量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），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。

    三、控制功能的選擇

    該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。

    (一)運(yùn)算功能

    簡單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級運(yùn)算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運(yùn)算。

    (二)控制功能

    控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。

    (三)通信功能

    大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。

    PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。

    PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。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)）通信處理器

SIMATIC 存儲卡上的系統(tǒng)函數(shù)來創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊，并存儲或讀取數(shù)據(jù)。Safety Integrated（S7-1500F 控制器的功能選項(xiàng)）“STEP 7 Safety Advanced"選件包；用于對 S7-1500F 控制器的安全相關(guān)程序部分進(jìn)行編程。選件包中包括所有用來創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊

在實(shí)際應(yīng)用中如果PLC組態(tài)工藝對象時，當(dāng)“與驅(qū)動裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換"及“與編碼器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換"時選擇了“運(yùn)行時自動應(yīng)動驅(qū)動值"及“自動進(jìn)行編碼器值數(shù)據(jù)交換"時，工程師常常會遇到PLC控制V90 PN起動運(yùn)行工作不正常的問題，如PLC起動后調(diào)用MC_Power功能塊對驅(qū)動器進(jìn)行使能時，功能塊出現(xiàn)16# 8001錯誤代碼，工藝對象顯示“與設(shè)備（驅(qū)動裝置或編碼器）通信故障"報(bào)警等。

　　為了避免這些問題，請按照本文說明調(diào)用MC_Power命令。

　　2 回答

　　當(dāng)通過1200/1500 PLC通過組態(tài)工藝對象的方式對V90進(jìn)行控制時，需要使用MC_Power功能塊對驅(qū)動器進(jìn)行使能。某些工況下，要求設(shè)備啟動后，PLC立即通過MC_Power對驅(qū)動器進(jìn)行使能，因此用戶在編寫驅(qū)動使能程序時，將MC_Power的Enable管腳給定為常1，如果這樣編程則需要保證驅(qū)動器、編碼器與控制器通訊正常。但是，如果PLC先于驅(qū)動器完成啟動，這樣編程MC_Power將無法正常完成使能過程，功能塊會報(bào)16#8001錯誤，而且工藝對象會出現(xiàn)“與設(shè)備（驅(qū)動裝置或編碼器）通信故障"報(bào)警，如圖1、圖2所示，只有對工藝對象的故障完成確認(rèn)后才可以正常使能。

　　圖1 編程示例

　　圖2 報(bào)警顯示

　　基于以上的原因，建議工程師采用以下的方法進(jìn)行“MC_Power"的編程。

　　將Enable管腳與工藝對象中通訊相關(guān)的變量“"、進(jìn)行關(guān)聯(lián)，變量位置查找如圖3、4所示，編程示例如圖5所示，此時，當(dāng)PLC與驅(qū)動器都啟動完成，且通訊建立時，驅(qū)動器才能完成使能。

　　此外，還可以將“TO.StatusDrive. AdaptionState"的狀態(tài)（2：“ADAPTED"，已完成數(shù)據(jù)傳送）加入到啟動條件中。

　　圖3 工藝對象驅(qū)動通信狀態(tài)

　　圖4 工藝對象編碼器通信狀態(tài)

　　圖5 正確的“MC_Power"編程示例

　　注意：

　　PLC與驅(qū)動器之間通訊建立后，如果在正常運(yùn)行過程中出現(xiàn)通訊中斷的情況，通訊恢復(fù)后，在對MC_Power進(jìn)行使能時，Error管腳會出現(xiàn)16#8001錯誤，工藝對象會出現(xiàn)“與設(shè)備（驅(qū)動裝置或編碼器）通信故障"報(bào)警，由于工藝對象故障的存在，MC_Power將無法對驅(qū)動器進(jìn)行使能，只有確認(rèn)故障后，驅(qū)動器才能重新使能。

DQ 16x24VDC/0.5 HF 參數(shù)：

在 STEP 7 中模塊參數(shù)時，可使用不同的參數(shù)來設(shè)置模塊屬性。下表列出了可組態(tài)的參數(shù)?？山M態(tài)參數(shù)的有效范圍取決于組態(tài)的類型?？蛇M(jìn)行以下組態(tài)：

• 使用 S7-1500 CPU 進(jìn)行統(tǒng)一操作

• 在 ET 200MP 系統(tǒng)中 PROFINET IO 上進(jìn)行分布式操作

• 在 ET 200MP 系統(tǒng)中的 PROFIBUS DP 上進(jìn)行分布式操作

在用戶程序中進(jìn)行參數(shù)分配時，可通過 WRREC 指令（RUN 模式下的參數(shù)分配）和數(shù)據(jù)記錄將這些參數(shù)傳送到模塊中；請參見章節(jié) 參數(shù)分配和參數(shù)數(shù)據(jù)記錄的結(jié)構(gòu)。

列表: 可組態(tài)的參數(shù)及其默認(rèn)值

具有以下名稱的模塊將始終激活值狀態(tài)：

• DQ 16x24VDC/0.5A HF QI

• DQ 16x24VDC/0.5A HF S QI

• DQ 16x24VDC/0.5A HF MSO

對于值狀態(tài)，系統(tǒng)將為每個通道一個附加位。值狀態(tài)位將指示用戶程序中所的輸出值在模塊端是否未得到確認(rèn)（0 = 值不正確）。

組態(tài)為 16 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF 的地址空間

下圖顯示了組態(tài)為帶值狀態(tài)的 16 通道模塊的地址空間分配。可任意模塊的起始地址。通道的地址將從該起始地址開始。

在模塊上印有字母“a 到 d"?！癚B a"是指模塊起始地址輸出字節(jié) a。

圖片: 組態(tài)為 16 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF 的地址空間（帶值狀態(tài)）

組態(tài)為 2 x 8 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF S QI 的地址空間

組態(tài)為 2 x 8 通道模塊時，模塊的通道應(yīng)分為多個子模塊。在共享設(shè)備中使用該模塊時，可將子模塊分配給不同的 IO 控制器。

IO 控制器的數(shù)量取決于所使用的接口模塊。請遵循本手冊中有關(guān)特定接口模塊的信息。

與 1 x 16 通道模塊組態(tài)不同，這 2 個子模塊都可任意起始地址。用戶也可子模塊中相關(guān)值狀態(tài)的地址。

圖片: 組態(tài)為 2 x 8 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF S QI 的地址空間（帶值狀態(tài)）

組態(tài)為 1 x 16 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF MSO 的地址空間

組態(tài)為 1 x 16 通道模塊（模塊內(nèi)部 shared output，MSO）時，系統(tǒng)將模塊的通道 0 到 15 會復(fù)制到多個子模塊中。之后，在各子模塊中通道 0 到 15 的值都將相同。在共享設(shè)備中使用該模塊時，可將這些子模塊分配給多 4 個 IO 控制器：

• 分配給子模塊 1 的 IO 控制器對輸出 0 到 15 具有寫訪問權(quán)限。

• 分配給子模塊 2、3 或 4 的 IO 控制器則對輸出 0 到 15 具有讀訪問權(quán)限。

IO 控制器的數(shù)量取決于所使用的接口模塊。請遵循本手冊中有關(guān)特定接口模塊的信息。

值狀態(tài) (Quality Information, QI)

值狀態(tài)的含義取決于所在的子模塊。

對于個子模塊（= 基本子模塊），值狀態(tài)為 0 表示值不正確或基本子模塊的 IO 控制器處于 STOP 狀態(tài)。

對于第二到第四個子模塊（MSO 子模塊），值狀態(tài)“0"表示值不正確或發(fā)生以下某種錯誤：

• 基本子模塊尚未組態(tài)（未就緒）。

• IO 控制器與基本子模塊間的連接已中斷。

• 基本子模塊的 IO 控制器處于 STOP 或 POWER OFF 狀態(tài)。

下圖顯示了子模塊 1 和 2 的地址空間分配和值狀態(tài)。

圖片: 組態(tài)為 1 x 16 通道 DQ 16x24VDC/0.5A HF S MSO 的地址空間（帶值狀態(tài)）

下圖顯示了子模塊 3 和 4 的地址空間分配和值狀態(tài)。

西門子6ES7540-1AB00-0AA0

2通過FB287寫入P29110（實(shí)型）=1.234。將要設(shè)定的參數(shù)值寫入變量“wr_real_value"=1.234，通過設(shè)置Start管腳0->1并保持待寫參數(shù)完成

2.2讀參數(shù)實(shí)例

2.2.1通過FB287讀出P2581（整型）=12345，通過將Start管腳0->1并保持待讀參數(shù)完成，讀出的參數(shù)值被寫入變量“rd_dint_value"=12345。

2.2.2通過FB287讀出P29110（實(shí)型）=1.234，通過將Start管腳0->1并保持待讀參數(shù)完成，讀出的參數(shù)值被寫入變量“rd_real_value"=1.234。