西门子官方代理经销低压电器 PLC 模块
负载,应该选用晶闸管输出或晶体管输出,它们西门子无触点元件。但晶
开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号,将信号转换为PLC内部可接收的低电压信号,并实现PLC内、外信号的电气隔离。开关量输入模块的选择应考虑与应用要求的统一,例如应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。可根据应用要求,合理选用智能型输入模块,以便提高控制水平和降低应用成本。选择时主要应考虑以下几个方面。
①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,选择时主要应考虑现场输入信号和周围环境等因素。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,适合于在有油雾、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输入模块西门子远不得超过10m。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。
②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中,继电器输出的价格相对晶体管输出的要贵出20%。
对于环境恶劣的现场,应采用晶体管输出的PLC模块,输出点全部外接中间继电器,这样就能够避免以上的问题,并使维护简单便利。在工程设计中,能够减少因输出点形式不同发生冲突的考虑,能够比较便利合理的分配输出点。对于需在PLC输出设置外部驱动电路的回路可以用三极管驱动,也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动,应采用保护电路和浪涌吸收电路,并且每路有显示二极管(LED)指示。
③模拟量输入、输出。模拟量输入、输出接口一般用来接收传感器产生的信号,这些接口可用于测量流量、温度和压力,并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为-10~+10V、0~+10V、4~20mA或10~50mA。
一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口,可接收低电平信号,如RTD、热电偶等。一般来说,这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混合信号。
④特殊功能输入、输出。在选择一台PLC时,用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定,如定位、快速输入、频率。此时应当考虑选用有特殊功能的模块。当前,PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的输入/输出模块。一般智能式输入/输出模块本身带有处理器,可对输入或输出信号作预先规定的处理,并将处理结果送入CPU或直接输出,这样可提高PLC的处理速度并节省存储器的容量,从而使CPU从耗时的任务处理中解脱出来。
⑤智能式输入、输出。智能式输入、输出模块有高速计数器(可作加法计数或减法计数)、凸轮模拟器(用作编码输入)、带速度补偿的凸轮模拟器、单回路或多回路的PID调节器、ASCII/BASIC处理器、RS-232C/422接口模块等。(4)I/O模块的选择
I/O模块的类型是非常重要的。在干扰多的场合,可选用绝缘型的I/O模块和装有浪涌吸收器的模块,可以有效地抑制输入、输出信号的干扰。开关量输出回路也应该在前端采取隔离措施,可通过光耦或继电器进行隔离,两级隔离效果会比较好,在CPU板的出口处和开关量输出板的入口处各设一级隔离。开关量输出回路一般都是用于控制现场的设备,要求实时性强,一般不能加滤波电路。采用继电器输出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。
PLC都有许多I/O接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模块,使用时应根据它们的特点进行选择。
①I/O点数的确定。考虑到以下几方面的因素,PLC的I/O点还应留有一定的备用量(10%~15%):
可以弥补设计过程中遗漏的点。
能够保证在运行过程中个别点有故障时,可以有替代点。
将来增加点数的需要。
对于一个控制对象,由于采用的控制方法不同或编程水平不同,I/O点数也应有所不同。表2-2列出了典型传动设备及常用电气元件所需开关量的I/O点数。
同样的控制系统的设计,可以用任何同样级别的PLC来完成。如果选用不熟悉或没有应用实践的PLC,需要做大量的技术调研和学习过程,必将延长设计周期。特别是初次应用PLC设计控制系统时,PLC的选型是一个关键问题。设计中充分合理利用软、硬件资源的方法有:
①不参与控制循环或在循环前已经投入的指令可不接入PLC。
②多重指令控制一个任务时,可先在PLC外部将它们并联后再接入一个输入点。
③尽量利用PLC内部功能软元件,充分调用中间状态,使程序具有完整连贯性,易于开发。也减少硬件投入,降低了成本。(3)I/O点数选择
在PLC控制系统设计之初,
们各有优缺点,能够满足用户的各种需求,但在形态、组成、功能、网络、编程等方面各不相容,没有一个统一的标准,无法进行横向比较。PLC选型时主要是根据所需功能和容量进行选择,并考虑维护的方便性,备件的通用性,是否易于扩展,有无特殊功能要求等。为此在自动控制系统设计中可以通过以下几方面的比较,选择适合所设计的自动控制系统的PLC产品。
①PLC输入/输出点确定。在I/O点数选择时要留出适当余量。从实时性要求来看,处理速度应越快越好,如果信号持续时间小于扫描时间,则PLC将扫描不到该信号,造成信号数据的丢失。
处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关,目前,PLC接点的响应快、速度高,每条二进制指令执行时间约0.2~0.4s,能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期(处理器扫描周期)应满足:小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K,大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。
对于以开关量控制为主、带少量模拟量控制的控制系统,一般其控制速度无须考虑,选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。而在控制比较复杂,控制功能要求比较高的控制系统(如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等),可根据控制规模及复杂程度来选用中档或机。其中机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。根据不同的应用对象
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。
④编程功能。编程方式如下。
离线编程方式:PLC和编程器共用一个CPU,编程器在编程模式时,CPU只为编程器提供服务,不对现场设备进行控制。完成编程后,编程器切换到运行模式,CPU对现场设备进行控制,不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本,但使用和调试不方便。
由于生产PLC的厂商很多,有时会感到无从下手解决选型问题。一般地说,对哪一家公司哪个型号的PLC了解得多,特别是对它的指令和编程软件熟悉,则选用该公司的PLC为好。因为从可靠性、性能指标上各家公司的产品大同小异。若设备(或产品)或进口设备上已经用了某一种型号的PLC,若再要选用PLC开发新的产品,在满足工艺条件的前提下,还是选用已经用过的PLC为好,这样,可以做到资源共
产厂,特别是一些合资的PLC生产厂,其PLC的性能与进口PLC是一样的,国内PLC厂商售后服务、备品备件容易解决。国产PLC的价格也比进口的PLC便宜1/3左右。当然进口的PLC,特别是一些国际上大公司生产的PLC,尤其是大型或超大型PLC,在重大工程上还是对象。
PLC选型中还有一个重要问题就是性能要相当,如果只有十几个开关量输入输出的工程项目,选用了带有模拟量输出输入的PLC机型,这就大材小用了,这时只要选性能相当的PLC
⑩应用系统整体调试。在PLC软硬件设计和控制柜及现场施工完成后,就可以进行整个系统的联机调试,如果控制系统是由几个部分组成,则应先作局部调试,再进行整体调试;如果控制程序的步序较多,则可先进行分段调试,再连接起来总调。调试中发现的问题,要逐一排除,直至调试成功。编制技术文件。系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形图。
2.1.2 PLC控制系统的硬件选择(1)PLC机型选择的基本原则
①合理的结构型式。PLC按结构分为整体型和模块型两类,按应用环境分为现场安装和控制室安装两类。整体型PLC的I/O点数固定,用户选择的余地较小,每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中。
模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡,用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点
②选择信誉好的代理商。
③是否有较强的售后服务与技术支持。(2)PLC控制系统的一般设计方法
PLC控制系统设计的主要内容如下。
①拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定,它是整个设计的依据。
②选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。
③选定PLC的型号。
④编制PLC的输入/输出分配表或绘制输入/