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摘 要 通过分析PLC原理、功能、结构，结合用户实际需求、应用环境，阐述了如何选择可编程序控制器。
关键词 PLC 原理 型号 选择
可编程序控制器（PLC）是以计算机的微处理器为基础，综合计算机应用技术、通讯技术以及自动控制技术而发展起来的一种通用控制器，PLC以其通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点，迅速扩展到几乎所有的工业领域。PLC通常由电源、CPU、内存及I/O板组成，从物理结构上分，可分为整体式和模块式，整体式是将电源、CPU、I/O板等组合成不可拆卸的整体，模块式则将电源、CPU、I/O板模块化，这些模块可按照一定规则组合配置。
一、PLC的特点
（1）通用性强。PLC可适用于各种电气控制系统，除了可以实现开关量控制之外，还可以实现温度、位置等模拟量控制。（2）使用方便、适应面广。PLC作为继电器、接触器控制系统的替代品，其图形符号及梯形图编程语言与继电器电路图基本类似，容易被工程技术人员接受、理解并熟练运用。（3）可靠性高、抗干扰能力强。PLC系统广泛应用于工业生产过程控制中，在内部电路、生产工艺等方面都采用了先进的抗干扰技术，能适应不同的工业环境，如在更加特殊、恶劣的环境下，还可以考虑采取抑制干扰噪声、正确使用接地系统、采用屏蔽电缆等措施来消除干扰。（4）维护改造方便。PLC通过内部逻辑处理替代了大量继电器，大大减少了控制系统设计和制造时间，同时使设备维护及改造变得更加简单。
二、可编程序控制器的基本工作过程
在使用者看来，不必要详细分析PLC的内部电路，但对各部分的工作机制还是要有足够的理解。PLC由CPU控制工作，由它读取指令、解释指令及执行指令，运算器用于进行数字或逻辑运算，寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，PLC与电气回路的接口是通过输入输出部分（I/O）完成的。输入模块将电信号转换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O模块除了开关量模块外，还有特殊I/O模块，如温度、脉冲等模块。PLC基本工作过程为：（1）现场信息输入：PLC以扫描工作方式，按照顺序对输入点进行扫描，并将其暂存于输入映像寄存器中。（2）程序执行阶段：PLC按顺序对程序进行扫描处理，并分别从输入映像寄存器和输出映像寄存器中获得所需数据进行运算、处理，再将程序结果写入寄存执行结果的输出映像区中保存。（3）控制信号输出：在执行完用户所有程序后，PLC将运算的输出结果送至输出映像寄存器中。输出寄存器向各个输出点同时发出相应的信号，以实现所需的逻辑控制功能。
三、PLC型号的选择
1、PLC选型的基本原则是：（1）满足控制系统功能；（2）保证系统可靠工作；（3）性价比高。
对于小型单台均为开关量控制的设备，一般小型整体式PLC就能满足要求，如西门子的S7-200系列、三菱的FX系列，如果系统要完成模拟量与数字量转换，PID闭环控制等工作，可考虑中、高档PLC，如西门子的S7-400系列、三菱Q系列等，如考虑将PLC纳入工厂自动控制网络，还需扩展相应的通讯模块，对于可靠性要求极高的系统，应考虑采用冗余控制设备和热备用系统。
一个大型企业，应尽量做到机型统一。因为同一机型的PLC，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理，可以减少备件量，而且给编程和维修带来极大的方便，也给扩展系统升级留有余地，配以上位计算机后，可把控制各独立系统的多台PLC轻松联成一个多级分布式控制系统，集中管理。
2、PLC容量估算。PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数，二是用户存储器的容量。（1）I/O点数估算。根据被控制对象的输入信号和输出信号，并考虑到今后调整和系统功能扩充，一般应加上15%的备用量。（2）用户存储器容量的估算。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，其容量一般按实际需要的110%～125%考虑，用户一般可以按照下式对PLC存储容量进行简单估算：存储容量字数=数字量I/O点数€？+模拟量I/O点数€？0+其它特殊I/O点数€？00。
四、PLC模块的选择
1、开关量输入模块的选择。PLC的输入模块用来检测来自现场（按钮、行程开关、压力开关等）的信号。交流输入方式触点接触可靠，适用于有油雾、粉尘的恶劣环境和传输距离较远的设备，输入电压有110V、220V两种。直流输入电路的延迟时间较短，可以直接与开关、光开关等输入装置连接。
2、开关量输出模块的选择。输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。继电器输出外接电源可以是直流，也可以是交流，但是动作速度较慢，动作次数有一定限制，适用于动作不频繁的交直流负载。晶体管输出和双向晶闸管输出模块分别适用于直流负载和交流负载，它们的可靠性高，响应速度快，但过载能力稍差，另外这两张形式的输出均不具备明确的输出开关断点，可能导致一些小型继电器在PLC输出OFF时无法关断。
3、模拟量输入/输出单元的选择。模拟量输入/输出接口是用于温度、流量、压力等信号的测量和电压输出设备或电流输出设备的控制
4、特殊模块的选择。特殊模块主要用于一般PLC无法完蛋的任务，如快速输入、位置定位、PID调节、通信接口等。
5、电源模块的选择。电源模块的选择较为简单，只需要考虑模块的额定输出电流就可以了，电源模块的额定电流必须大于CPU模块、I/O模块及其它模块的总消耗电流，对整体式PLC则不存在电源的选择问题。
综上所述，选择PLC时，应根据系统需求及系统的可扩展性，寻找一些技术实力强、信誉好、售后服务及技术支持到位的厂商。
参考文献：
[1]陈在平，赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计[M].北京：机械工业出版社，2002.
[2]周万珍，高鸿斌.PLC分析与设计应用[M].北京：电子工业出版社，2004.
[3]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工业应用[M].重庆：重庆大学出版社，2001.
（作者单位：中国石化销售有限公司江苏泰州石油分公司）
关键词 PLC 原理 型号 选择
可编程序控制器（PLC）是以计算机的微处理器为基础，综合计算机应用技术、通讯技术以及自动控制技术而发展起来的一种通用控制器，PLC以其通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点，迅速扩展到几乎所有的工业领域。PLC通常由电源、CPU、内存及I/O板组成，从物理结构上分，可分为整体式和模块式，整体式是将电源、CPU、I/O板等组合成不可拆卸的整体，模块式则将电源、CPU、I/O板模块化，这些模块可按照一定规则组合配置。
一、PLC的特点
（1）通用性强。PLC可适用于各种电气控制系统，除了可以实现开关量控制之外，还可以实现温度、位置等模拟量控制。（2）使用方便、适应面广。PLC作为继电器、接触器控制系统的替代品，其图形符号及梯形图编程语言与继电器电路图基本类似，容易被工程技术人员接受、理解并熟练运用。（3）可靠性高、抗干扰能力强。PLC系统广泛应用于工业生产过程控制中，在内部电路、生产工艺等方面都采用了先进的抗干扰技术，能适应不同的工业环境，如在更加特殊、恶劣的环境下，还可以考虑采取抑制干扰噪声、正确使用接地系统、采用屏蔽电缆等措施来消除干扰。（4）维护改造方便。PLC通过内部逻辑处理替代了大量继电器，大大减少了控制系统设计和制造时间，同时使设备维护及改造变得更加简单。
二、可编程序控制器的基本工作过程
在使用者看来，不必要详细分析PLC的内部电路，但对各部分的工作机制还是要有足够的理解。PLC由CPU控制工作，由它读取指令、解释指令及执行指令，运算器用于进行数字或逻辑运算，寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，PLC与电气回路的接口是通过输入输出部分（I/O）完成的。输入模块将电信号转换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O模块除了开关量模块外，还有特殊I/O模块，如温度、脉冲等模块。PLC基本工作过程为：（1）现场信息输入：PLC以扫描工作方式，按照顺序对输入点进行扫描，并将其暂存于输入映像寄存器中。（2）程序执行阶段：PLC按顺序对程序进行扫描处理，并分别从输入映像寄存器和输出映像寄存器中获得所需数据进行运算、处理，再将程序结果写入寄存执行结果的输出映像区中保存。（3）控制信号输出：在执行完用户所有程序后，PLC将运算的输出结果送至输出映像寄存器中。输出寄存器向各个输出点同时发出相应的信号，以实现所需的逻辑控制功能。
三、PLC型号的选择
1、PLC选型的基本原则是：（1）满足控制系统功能；（2）保证系统可靠工作；（3）性价比高。
对于小型单台均为开关量控制的设备，一般小型整体式PLC就能满足要求，如西门子的S7-200系列、三菱的FX系列，如果系统要完成模拟量与数字量转换，PID闭环控制等工作，可考虑中、高档PLC，如西门子的S7-400系列、三菱Q系列等，如考虑将PLC纳入工厂自动控制网络，还需扩展相应的通讯模块，对于可靠性要求极高的系统，应考虑采用冗余控制设备和热备用系统。
一个大型企业，应尽量做到机型统一。因为同一机型的PLC，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理，可以减少备件量，而且给编程和维修带来极大的方便，也给扩展系统升级留有余地，配以上位计算机后，可把控制各独立系统的多台PLC轻松联成一个多级分布式控制系统，集中管理。
2、PLC容量估算。PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数，二是用户存储器的容量。（1）I/O点数估算。根据被控制对象的输入信号和输出信号，并考虑到今后调整和系统功能扩充，一般应加上15%的备用量。（2）用户存储器容量的估算。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，其容量一般按实际需要的110%～125%考虑，用户一般可以按照下式对PLC存储容量进行简单估算：存储容量字数=数字量I/O点数€？+模拟量I/O点数€？0+其它特殊I/O点数€？00。
四、PLC模块的选择
1、开关量输入模块的选择。PLC的输入模块用来检测来自现场（按钮、行程开关、压力开关等）的信号。交流输入方式触点接触可靠，适用于有油雾、粉尘的恶劣环境和传输距离较远的设备，输入电压有110V、220V两种。直流输入电路的延迟时间较短，可以直接与开关、光开关等输入装置连接。
2、开关量输出模块的选择。输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。继电器输出外接电源可以是直流，也可以是交流，但是动作速度较慢，动作次数有一定限制，适用于动作不频繁的交直流负载。晶体管输出和双向晶闸管输出模块分别适用于直流负载和交流负载，它们的可靠性高，响应速度快，但过载能力稍差，另外这两张形式的输出均不具备明确的输出开关断点，可能导致一些小型继电器在PLC输出OFF时无法关断。
3、模拟量输入/输出单元的选择。模拟量输入/输出接口是用于温度、流量、压力等信号的测量和电压输出设备或电流输出设备的控制
4、特殊模块的选择。特殊模块主要用于一般PLC无法完蛋的任务，如快速输入、位置定位、PID调节、通信接口等。
5、电源模块的选择。电源模块的选择较为简单，只需要考虑模块的额定输出电流就可以了，电源模块的额定电流必须大于CPU模块、I/O模块及其它模块的总消耗电流，对整体式PLC则不存在电源的选择问题。
综上所述，选择PLC时，应根据系统需求及系统的可扩展性，寻找一些技术实力强、信誉好、售后服务及技术支持到位的厂商。
参考文献：
[1]陈在平，赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计[M].北京：机械工业出版社，2002.
[2]周万珍，高鸿斌.PLC分析与设计应用[M].北京：电子工业出版社，2004.
[3]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工业应用[M].重庆：重庆大学出版社，2001.
（作者单位：中国石化销售有限公司江苏泰州石油分公司）