乌鲁木齐西门子中国代理商交换机供应商

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随着PLC在工业自动控制系统中的应用越来越广泛，对PLC的正确选型非常重要。从工作量、工作环境、通信网络、编程、与监控系统的通信、可延性、售后服务与技术支持、性价比等八个方面提出了在自动控制系统设计中对PLC选型的看法。

可编程控制器（programmable logical controller，简称PLC）已经越来越多地应用于工业控制系统中，并且在自动控制系统中起着非常重要的作用。所以，对PLC的正确选择是非常重要的。

面对众多生产厂家的各种类型PLC，它们各有优缺点，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。下面提出在自动控制系统设计中对PLC选型的一些看法，可以在挑选PLC时作为参考。

可以通过以下几方面的比较，挑选到适合的产品。

一、工作量

这一点尤为重要。在自动控制系统设计之初，就应该对控制点数（数字量及模拟量）有一个准确的统计，这往往是选择PLC的要条件，一般选择比控制点数多10%~30%的PLC。这有几方面的考虑：

1、可以设计过程中遗漏的点；

2、能够保证在运行过程中个别点有故障时，可以有替代点；

3、将来增加点数的需要。

二、工作环境

工作环境是PLC工作的硬性指标。自控系统将人们从繁忙的工作和恶劣的环境中解脱出来，就要求自控系统能够适应复杂的环境，诸如温度、湿度、噪音、信号屏蔽、工作电压等，各款PLC不尽相同。一定要选择适应实际工作环境的产品。

三、通信网络

现在PLC已不是简单的现场控制，PLC远端通信已成为控制系统解决的问题，但各厂家的通信协议千差万别，兼容性差。在这一点上主要考虑以下方面：

1、同一厂家产品间的通信。各厂家都有自己的通信协议，并且不止一种。这在大、中型机上表现明显，而在小、微型机上不尽相同，一些厂家出于容量、价格、功能等方面考虑，往往没有或者有与其它协议不同，而且比较简单的通信。所以，在这方面主要考虑的是同一厂家不同类型PLC之间的通信；

2、不同厂家产品间的通信。若所进行的自动控制系统设计属于对已有的自控系统进行部分改造，而所选择的是与原系统不同的PLC，或者设计中需要2个或2个以上的PLC，而选用了不同厂家的产品，这就需考虑不同厂家产品之间的通信问题；

3、是否有利于将来。由于各厂家的通信协议各不相同，上也无统一标准，所以在PLC选型上受到很大限制。就要考虑影响面大、有发展的、功能完备、接近通用的通信协议。

四、编程

程序是整个自动控制系统的“心脏”，程序编制的好坏直接影响到整个自动控制系统的运作。编程器及编程软件有些厂家要求额外购买，并且价格不菲，这一点也需考虑在内。

1、编程方法

一种是使用厂家提供的编程器。也分各种规格型号，大型编程器功能完备，适合各型号PLC，价格高；小型编程器结构小巧，便于携带，价格低，但功能简单，适用性差；另一种是使用依托个人电脑应用平台的编程软件，现已被大多数生产厂家采用。各生产厂家由于各自的产品不同，往往只研制出适合于自己产品的编程软件，而编程软件的风格、界面、应用平台、灵活性、适应性、易于编程等都只有在用户亲自操作之后才能给予*价。

2、编程语言

编程语言为复杂，多种多样，看似相同，但不通用。常用的可以划分为以下5类编程语言：

（1）梯形图

这是PLC厂家采用多的编程语言，初是由继电器控制图演变过来的，比较简单，对离散控制和互锁逻辑为有用；

（2）顺序功能图

它提供了总的结构，并与状态定位处理或机器控制应用相互协调；

（3）功能块图

它提供了一个有效的开发环境，并且特别适用于过程控制应用；

（4）结构化文本

这是一种类似用于计算机的编程语言，它适用于对复杂算法及数据处理；

（5）指令表

它为优化编码性能提供了一个环境，与汇编语言非常相似。

厂家提供的编程软件中一般包括一种或几种编程语言，如TE公司的Xbbb编程软件可以使用梯形图（Ladder）、顺序功能图（Grafcet）、结构化文本（Literal）3 种编程语言；Siemens公司的Step7编程软件可以使用梯形图（Ladder）、指令表（STL）两种编程语言；Modicon公司的Modsoft编程软件只使用梯形图（984 梯形）一种编程语言，而另一个Concept编程软件可以使用5种编程语言，依次为梯形图（LD）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）、指令表（IL）。同一编程软件下的编程语言大多数可以互换，一般选择自己比较熟悉的编程语言。

3、存储器

PLC存储器是保存程序和数据的地方，分内制式和外插式两种，存储器容量在512~128M字节之间，一定要根据实际情况选取足够大的存储器，并且要求有一部分空余作为缓存。

PLC存储器按照类型可分随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除只读存储器（EPROM）等。RAM可以任意读写，在掉电后程序只能保持一段时间，适合于在自控系统调试时使用。ROM只能读不能写，程序是由厂家或开发商事先固化的，不能改，即使失电也不丢失。EPROM与ROM只是EPROM通过特殊的方式（如紫外线）可以擦除再写，适合于应用在长时间工作而改动不大的系统中。

4、易于改

PLC较继电器控制的另一个优势在于它可以根据实际需要任意改控制结构（或控制过程），这就要求改程序方便快捷。

5、是否有模块

部分生产厂家的PLC产品提供一些模块，如通信模块、PID控制模块、计数器模块、模拟输入/输出模块等。在软件上也提供了与此相对应的程序块，往往只是简单的输入一些参数就能实现，便于用户编程。

五、与监控系统的通信

1、人机对话操作台。这是监控系统的早期产品类型，是生产厂家专为自己的PLC产品设计的，适合于点对点控制。结构简单，功能少，面板控制，操作较易，现仍然广泛地应用于现场控制系统中。其优点是在远端控制失效的时候，仍能很好地控制现场。

2、随着计算机的不断发展，依靠PC（包括工控机）的监控系统越来越多地应用在自控系统中，这种监控系统一种是PLC开发商专为自己的（或特定的）产品量身定做的；另一种是软件开发公司开发的适合大多数PLC产品的监控系统。种与PLC产品的相容性强，能够根据PLC产品的特点相应的控制方案，应该说仍以PLC为；后一种则抛开了PLC产品，注重计算机在图像、动画、声音、网络、数据等方面的优势，给二次开发人员了较宽松的开发条件，往往可以制作出的监控系统，只要有相应的通信协议（目前已拥有了绝大多数生产厂家的通信协议），就可以与各种类型PLC相连，是当今自控系统。所以，在这方面应考虑所选的PLC与监控系统的通信方式是否可行。

六、可延性

这里包括三个方面含义：

1、产品寿命。大致可以保证所选择的PLC的使用年限，尽量购买生产日期较近的产品；

2、产品连续性。生产厂家对PLC产品的不断开发升级是否向下兼容，这决定是否有利于现系统对将来新增加功能的应用；

3、产品的新周期。当某一种型号PLC（或PLC模块）被淘汰后，生产厂家是否能够保证有足够的备品（或备件）。这时应考虑选择当时比较新型的PLC。

七、售后服务与技术支持

1、选择好的公司产品；

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。

八、性价比

相对于自控系统性能的好坏于价格的选择。只是在几项比较接近，又不易选择时，才考虑价格因数，选择性价比比较高的产品。

在实际选型过程中，往往受到多方面的制约，不一定要考虑以上全部方面，但其中有些项是考虑的，而存在的问题也通过其它替代方式加以解决。

一般来说通过前5项的比较，已可确定2~3种产品，再考虑到后几项，便可选中较满意的PLC。随着科学技术的不断发展，PLC产品也一定会有一个统一的标准。那时，挑选PLC将不再是困难的事情。

  正确的连接是保证PLC正常工作的前提条件。连接的错误或不良不仅影响到PLC工作的性与稳定性，而且还可能引起机械设备和PLC硬件的误动作一故障甚至损坏，引发火灾等性事故，予以重视。
    1．连接的基本要求
    由于PLC控制对象与PLC模块规格、型号的不同，PLC的连接可能有所区别，但总体说来，PLC的连接应遵循如下的共同原则：
    ①PLC的全部连接正确无误，尤其对于电源电压、控制电压的种类、电压、性等，仔细检查，确保正确。
    ②PLC的连接保证牢固、、符合规范。
    ③连接导线的绝缘等级、线径与负载的电压、电流相匹配；导线的颜色符合标准的规定。
    ④PLC的连接作业在断电的情况下，由具备相应资格的人员负责实施。
    ⑤PLC模块、连接电缆的插、拔应在PLC断电的情况下，按照规定的方法与步骤进行。
    ⑥接触PLC前，应通过接触接地金属部件放掉人身体上的静电。
    2．连接线的布置
    合理布置PLC连接线，可以减少、线路中的干扰，提高性。PLC的连接线、电缆等根据电压等级与信号的类型进行分类敷设。
    当然，在实际使用时，考虑成本等方面的因素，要按照PLC生产厂家的要求布置可能会有一定的困难。即使如此，对于动力电缆与控制电缆、信号电缆还是以分开敷设为宜，在电气柜内，也尽可能予以“分槽”布置。
    3．电源线布置
    PLC对输入电源的要求相对较低，通常较容易满足要求，但是，当供电线路存在干扰或电网波动剧烈时，为了保证PLC的正常工作，应考虑在电源输入回路加隔离变压器、浪涌吸收器或者采取稳压措施。
    在PLC的外部电源连接方面，应考虑如下几点:
    ①PLC的输入电源、I/O电源与设备的其他电源，原则上也应分开布线，各电源回路应具有立的保护电路。
    ②采用隔离变压器时，隔离变压器到PLC电源之间的连线尽可能短，以减小线路中的干扰。
    ③PLC的电源连接线应有足够的线径，以减小线路的压降。
    ④DC回路与AC回路应尽可能分开布线。
    ⑤当输入／输出连线无法与动力线分开敷设时，输入／输出尽可能采用屏蔽电缆，并在PLC侧将屏蔽层接地；输入信号与输出信号也不宣布置在同一电缆内，应采用单的连接电缆。
    ⑥当输入电源可能存在较大的干扰时，应采取必要的抗干扰措施（详见下述）。
    ⑦原则上，PLC的I/O连接线不应过20m，当大于此长度时，应采取必要的措施，防止干扰与线路压降的增大。
    ⑧扩展单元的电缆是容易受到干扰的部位，连接时应保证它与动力线的距离在30～50mm。
    4．干扰及其预防
    为了防止线路中的干扰对PLC系统性的影响，可以根据如下不同情况，采取相应的措施。
    ①电源干扰。电源干扰主要来自外部线路中的雷击、设备内部的大功率负载的启动／停止、接触器等的通／断等。
    防止电源干扰的对策是在PLC电源的进线安装隔离变压器、浪涌吸收器，以吸收线路的干扰电
压：同时将PLC与设备的连线利用接地良好的金属软管等予以保护。
    ②高频干扰。高频干扰主要来自控制系统或其他设备中的高频装置。防止高频干扰的措施是在电源进线安装高频滤波器，并对电源线进行绞接处理。
    ③接地干扰。接地干扰主要是由不正确的地线或接地不良引起的。使用PLC控制的设备进线应有接地良好的地线，并且对于设备的备控制部分应采用立的接地方式，不能使用公共地线。
    ④感性负载通断干扰。解决感性负载通断引起的干扰的方法是在感性负载的两端安装过电压吸收器。对于交流感性负载，可以采用RC抑制器与压敏电阻；对于直流感性负载，可以安装二管、压敏电阻、RC抑制器等。
    ⑤电磁干扰。对于大功率负载的启／停、开关引起的电弧所产生的电磁干扰，应通过对开关安装金属屏蔽罩等措施进行磁屏蔽。

一道
知道引起PLC现场干扰的。所谓治病先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。
二天
信号线、通讯线等线的品质及布线方法是工程中两个关健要素，若选材不当、布线凌乱会出现各种各样不可预测情况，使系统调试无法运行，解决问题相当困难，有时要换线，有时线路要重布，在施工现场重做这些困难重重。是为先天不足、后天困难。
三地
现场对信号线干扰，产生数值漂移、不稳定、乱动作、损耗等等现象均与接地有关。在系统工程中接地处理不好，直接影响到系统稳定性及性。所以接地问题至关重要。
四将（设计）
自动化工程需要的知识，丰富的经验。一个好的设计、好的施工，后面调试才能顺利进行，而这些都需要的知识和经验的累积。
五法（技术）
一个自动化系统工程包括仪表、现场、PLC、通讯及上位组态，各个部分都关系到系统的成功与否，缺一不可
壹、道--基本原理
现场引起干扰的原因很多，要解决干扰问题，须先找出引起干扰的原因，再针对问题进行解决。有些干扰可以事后想补求办法，有些干扰事后解决就会非常麻烦。象布线一般在施工时就有要求，否则在现场重新布线存在很大的困难，有时候根本就不允许。
引起干扰的原因基本上是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。在现场有四种情况可以引起这样的变化：
1、强电干扰：
仪表信号、PLC控制信号都为弱电，易受强电干扰。所以要求在柜外布线时（在电缆沟、电缆桥架、穿管等敷设方式），将通讯线、信号线、控制线等弱电信号远离强电，间距不得少于20CM。电缆沟多层时，要求弱电电缆敷设在强电电缆下方。
2、柜内干扰：
PLC不能和高压电器安装在同一个开关柜内，PLC的输出采用中间继电器实现对外部开关量信号的隔离。如果现场条件限制，输入信号不能和强电电缆有效的隔离，可用小型继电器来隔离输入端的开关量信号。当然PLC来自控制柜内的输入信号和距控制柜不远的输入信号一般没有必要用继电器隔离。
控制柜内的有很多信号线。如走线混乱，会引起设备误动作，检查起来却相当麻烦。所以在控制柜设计时应考虑到这种情况，设备分层罢放，走线清晰。成套时，将PLC的IO线和大功率线分开走线，如在同槽内，分开捆扎交流线、直流线，如条件允许，分槽走线，并使其有尽可能大的空间距离，力求将干扰降到限度。
不同的信号线不用同一个插接件转接，如用同一个插接件，要用备用端子或地线端子将它们分隔开，以减少相互干扰。
PLC不能和高压电器安装在同一个开关柜内，在柜内PLC应远离动力线（二者之间距离应大于200mm）。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。
3、信号线的抗干扰
信号线承担着检测信号和控制信号的传输任务，传输质量直接影响到整个控制系统的准确性、稳定性和性。对信号线的干扰主要是来自空间的电磁辐射，有差模干扰和共模干扰两种。
差模干扰是指叠加在测量信号线上的干扰信号，这种干扰大多是频率较高的交变信号，其来源一般是耦合干扰。抑制常态干扰的方法有：
在输入回路接RC滤波器或双T滤波器；尽量采用双积分式A/D转换器，由于这种积分器工作的特点，具有一定的高频干扰的作用；
将电压信号转换成电流信号再传输。
共模干扰是指信号线上共有的干扰信号，一般是由被测信号的接地端与控制系统的接地端存在一定的电位差引起的，这种干扰在两条信号线上的周期、幅值基本相等情况下，采用上面的方法无法或抑制。方法如下：
采用双差分输入的差动放大器，这种放大器具有很高的共模抑制比；
输入线采用绞合线，绞合线能降低共模干扰，其感应互相抵消；
采用光电隔离的方法，可以共模干扰；
使用屏蔽线，并单边接地；
为避免信号失真，对于较长距离传输的信号要注意阻抗匹配。
4、变频器干扰
一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。
变频器的干扰处理比较麻烦，一般有下面几种：
A、 加隔离变压器。主要是针对来自电源的传导干扰。可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。同时还兼有电源电压变换的作用。
B、使用滤波器
滤波器分有源和无源两种，一般采用无源滤波即会有效果。这些滤波器具有较强的抗干扰能力，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。
C、输出电抗器
在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常工作。电抗器装在距离变频器近的地方。如果使用铠装电缆作为变频器与电动机的连线时，可不使用这种方法。但电缆的铠要在变频器端接地，接地的铠要原样不动，不能钮成绳或辨，不能用其它导线延长，变频器侧要接在变频器的地线端子上，再将变频器接地。
4.通讯干扰：用隔离通讯方式或用巨腾的串口转光纤环模块。
贰、线（先天良后天足）
1、线材对
开关量信号（如按钮、限位开关、接近开关等提供的信号）一般对电缆无特殊要求，可选用一般的电缆，信号传输距离远时，可选用屏蔽电缆。
模拟信号和高速信号线（如脉冲传感器、计数码盘等提供的信号）应选择屏蔽电缆。
通讯电缆要求性高，有的通信电缆的信号频率很高，一般应选择PLC生产厂家提供的电缆，在要求不高或信号频率较低时，也可以选用带屏蔽的双绞线电缆，但品质要好。
2、管路布线须正确
将通讯线、信号线、控制线等弱电信号远离强电，间距不得少于20CM。电源电压220V以上、电流10A以上的电源电缆与信号电缆之间的距离应该大于60CM。
隔离强电或远离高频干扰源（如大功率可控硅装置、变频器、高频焊机和大型动力线）。
在现场按如上处理后如仍无法解决干扰，在管线上套用用金属管或金属网。
叁、地
1、地或电源接地；
将电源线接地端和柜体连线接地为接地。如电源漏电或柜体带电，可从接地导入地下，不会对人造成伤害。
2、系统接地或主地
如图所示，PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω。
如图所示，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，为控制系统地。ANCO公司的OPEN_PLC系统地为电源模块上GND端。
上图为控制柜和信号线的接地示意图。一般要求信号线要有的参考地，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室接地，防止形成“地环路”。
3、信号与屏蔽接地
1） 信号线接地
开关量信号不需要接地。模块量信号要做接地处理。如下所图，对各种线制的接地都有说明。
a, 2线制传送器信号，采用电源接地
b, 3线式传送器加隔离或采用隔离输入模块
c, 4线式传送器在传送端接地。若非要在接收端接地，切记传送端要悬空。
2）屏蔽地接地只能单点接地（若高频则两端接地，一般模拟信号传输以防干扰为主，不宜两端接地）
3）通讯接地
如果485通讯为非隔离，每一个节点的电源（5V，GND）的GND接地。485通讯采用隔离，如下图所示；单点接地通讯全稳定。 通讯线使用屏蔽双绞线，所以对屏蔽线要进行接地-单点接地通讯线使用屏蔽双绞线，所以对屏蔽线要进行接地-单点接地现场情况错踪复杂，会对信号线产生各种干扰，如何用简单的测试设备来判断是否存在干扰？步骤如下：
1) 用万用表AC档检测接收端 ㊉
㊀，如受干扰会产生交流信号。如果这个信号不大，则对信号采集影响很小，几乎没有。如果这个交流信号大，则会影响数值，需想办法解决。
2) 看㊀端是否接地？如接地是否存在悬空或接地不良情况。用万用表测㊀端和地（可以是系统地，也可以是信号地）之间的电压差。
3) 若存在交流电压，则表示存在干扰；
4) 若没有交流电压，有直流电压差。这个电压差大，影响系统；差值小，则影响小，可忽略不计。
5) 再看屏蔽层是否接地，是单点接地还是双点接地？一般为单点接地。
4.2、接地线是否存在干扰？
1) 将信号线折下，用万用表相应档测信号线，信号正常，则OK！
2) 确定负端是否接地，若是则OK！没有接地在（传感器端接地）。
3) 如情况还没有解决，在接收端信号线上加隔离器。
对三地做一个总结，在一个工程中，接地处理注意下面几个方面：
1、 机体接交流电源的Gnd并接地。
2、 柜内用到的直流电源，将直流电源的地端接到系统地。
3、传送模拟信号的屏蔽线进行单点接地。若为了泄放高频干扰，数字信号线的屏蔽层应并联电位均衡线，其电阻应小于屏蔽层电阻的1/10，并将屏蔽层两端接地。若干扰还是无法解决，加隔离器。
4、 通讯线全接地，否则改成全隔离或者转成光纤通讯，不受任何干扰。
5、 屏蔽接地电与变压器零线等其它强电设备接地电的距离大于15m。
6、 信号线要有的参考地，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室接地，防止形成“地环路”。
肆、4P（四项）
4P含设计、现场施工、试车、现场测试四个部分。每一部分的工作都需要懂技术、有经验的工程人员来完成；
1、设计
品质是设计出来的，在工程初设计阶段，工程师就考虑到所有可能发生的干扰现象。一般有下面几个方面：
A、 接地系统的设计（参考三地处理原则）
B、 管线的设计，应选合适的信号线、通讯线，作保守的管路设计，尤其是通讯管路采用全程金属管。
C、 电源设计，尤其是有变频器应用的场合，需特别注意电源的隔离。

   压敏电阻的选用，一般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数。
1、所谓压敏电压，即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值，大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从10－9000V不等。可根据具体需要正确选用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC，式中，Vp为电路额定电压的峰值。VAC为额定交流电压的有效值。ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的，它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电源电压为220V，则压敏电阻电压值V1mA=1.5Vp=1.5× ×220V=476V，V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V，因此压敏电阻的击穿电压可选在470－480V之间。
2、所谓通流容量，即大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不过± 10％时的大脉冲电流值。为了延长器件的使用寿命，ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品大通流量。然而从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下，实际发生的通流量是很难计算的，则选用2－20KA的产品。如手头产品的通流量不能满足使用要求时，可将几只单个的压敏电阻并联使用，并联后的压敏电不变，其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同，否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻。
一般地说，压敏电阻器常常与被保护器件或装置并联使用，在正常情况下，压敏电阻器两端的直流或交流电压应标称电压，即使在电源波动情况坏时，也不应额定值中选择的大连续工作电压，该大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选用值。对于过压保护方面的应用，压敏电压值应大于实际电路的电压值，一般应使用下式进行选择：VmA＝av/bc 式中：a为电路电压波动系数，一般取1.2；v为电路直流工作电压（交流时为有效值）；b 为压敏电压误差，一般取0.85；c为元件的老化系数，一般取0.9；这样计算得到的VmA 实际数值是直流工作电压的1.5 倍，在交流状态下还要考虑峰值，因此计算结果应扩大1．414 倍。另外，选用时还注意：
(1) 保证在电压波动大时，连续工作电压也不会过大允许值，否则将缩短压敏电阻的使用寿命；
(2) 在电源线与大地间使用压敏电阻时，有时由于接地不良而使线与地之间电压上升，所以通常采用比线与线间使用场合高标称电压的压敏电阻器。压敏电阻所吸收的浪涌电流应小于产品的大通流量。