西门子CPU1516-3PN中山市/2023已更新

在PLC系统的设计中，首先要确定控制方案，其次是PLC工程设计的选择。工艺流程的特点和应用要求是设计和选择的主要依据。PLC及相关设备（SHèBèI）应与工业控制系统集成、标准、易于形成一个整体。

在PLC系统的设计中，首先要确定控制方案，其次是PLC工程设计的选择。工艺流程的特点和应用要求是设计和选择的主要依据。PLC及相关设备应集成化、标准化。根据易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则，所选用的PLC应是一个成熟可靠的系统，在相关工业领域具有良好的运行性能。PLC的系统硬件、软件配置和功能应与装置规模和控制要求相适应。

熟悉可编程控制器、菜单图及相关编程语言，有利于缩短编程时间。因此，在选择和评价工程设计时，应详细分析过程（Guòchéng）的特点和控制要求，明确控制任务和范围所需的操作和动作，然后根据控制要求估算输入输出点和所需的存储容量，确定PLC的功能、外部设备的特点，*终选择高的PLC并设计相应的控制系统。

1.输入和输出点的估计

在估计IO点时，应考虑适当的裕度。一般情况下，输入输出点加上10%-20%的可扩展裕度作为输入输出点。在实际订货时，输入输出点数应根据生产厂家PLC的产品特点进行四舍五入。

2.存储容量的估计

memory capacity是可编程控制器本身提供的硬件存储单元的大小。程序容量是用户的应用程序项在内存中使用的存储单元的大小，因此程序容量小于内存容量。在设计阶段，由于用户的应用程序尚未编译，所以在设计阶段程序容量未知，需要在程序调试后才能知道。为了估计程序容量，通常使用内存容量。

PLC存储器的存储容量没有固定的计算公式。许多文献资料给出了不同的公式，一般是数字IO点数的10-15倍，加上模拟IO点数的100倍。这个数字是内存中的单词数。此外，盈余被认为是这个数字的25%。

3.控制功能的选择

包括操作功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度的选择。

一个操作功能

simple PLC的操作功能包括逻辑操作、定时和计数功能；普通PLC的操作功能还包括数据移位、比较等操作功能；较复杂的操作功能包括代数操作、数据传输等；大型PLC还包括PID模拟量操作等高级操作功能。随着开放系统的出现，目前PLC具有通讯功能，有的产品与下位机通讯，有的产品与同一台计算机或上位机通讯，有的产品还与工厂或企业网络进行数据通讯。

在设计和选型中，要从实际应用的要求出发，合理选择所需的运行功能。在大多数应用中，只需要逻辑运算和定时计数功能。有些应用需要数据传输和比较。用于模拟量检测（检测和控制）时，采用代数运算、转换和PID运算。为了显示数据，需要解码和编码操作。

两种控制功能

控制功能包括PID控制操作、前馈补偿控制操作、比值控制操作等，根据控制要求确定。由于PLC主要用于顺序逻辑控制，所以在大多数情况下，通常采用单回路或多回路控制器来解决模拟量的控制，有时采用智能输入输出单元来完成所需的控制功能，从而提高PLC的处理速度，节省存储容量。如PID控制单元、高速计数器（JìshùQì）、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等

3种通信功能

大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议，必要时应能与工厂管理网络连接。通信协议应符合ISOIEEE通信标准，并应为开放式通信网络。

PLC系统的通信接口应包括串并联通信接口、Rio通信接口、工业以太网、通用DCS接口等；大中型PLC通信总线应采用1:1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置的实际要求。

在PLC系统的通信网络中，上级网络的通信速率应大于1Mbps，通信负载应不大于60%。PLC系统通信网络的主要形式有：

1）PC为主站，同一型号的多个PLC为从站，组成一个简单的PLC网络；

2）一个PLC为主站，其他同型号的PLC为从站，组成主从PLC网络；

3）PLC网络为通过特定的网络接口作为DCS的子网连接到大型DCS；4）PLC网络。为了减轻CPU通信任务，PLC应根据网络组成的实际需要，选择具有不同通信功能的通信处理器。

四种编程功能

offline编程模式：PLC和编程器共用一个CPU。当编程器处于编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不控制现场设备。编程完成后，程序员切换到操作模式，CPU控制现场设备，不能编程。离线编程可以降低系统成本，但不便于使用和调试。

在线编程模式：CPU和程序员有自己的CPU。上位机CPU负责扫描周期内的现场控制和与编程器的数据交换。程序员将在线程序或数据发送到主机。在下一个扫描周期中，主机根据新接收到的程序运行。这种方法成本高，但系统调试和操作方便（f ng-BI），在大中型PLC中经常使用。

有五种标准编程语言：顺序功能图、梯形图、功能模块图、语句表和结构文本。所选用的编程语言应符合其标准，同时应支持C、basic等多种语言编程形式，以满足特殊控制场合的控制要求。

5.诊断功能

PLC诊断功能包括硬件诊断和软件诊断。西门子PLC也广泛应用于我国冶金、化工、印刷生产线等领域。西门子PLC产品包括logo、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等，西门子S7系列PLC具有体积小、速度快、标准化、网络通讯能力强、功能强、可靠性高等优点。硬件诊断是通过硬件的逻辑判断来确定硬件的故障位置。软件诊断包括内部诊断和外部诊断。通过软件诊断PLC的内部性能和功能是内部诊断，通过软件诊断CPU的信息交换功能和PLC的外部输入输出是外部诊断。

PLC诊断功能的强弱直接影响到操作人员和维修人员的技术能力要求，影响到平均维修时间。

6.处理速度

PLC在扫描模式下工作。在实时性方面，处理速度越快越好。如果信号持续时间小于扫描时间，PLC将不扫描信号，导致信号数据丢失。

处理速度与用户程序长度、CPU处理速度、软件质量等有关，西门子PLC代理商存储器是一种具有存储功能的半导体电路。其功能是存储系统程序、用户程序、逻辑变量等信息。系统程序是控制PLC实现各种功能的程序。它由PLC厂家编写，固化成只读存储器，用户无法访问。目前，PLC触点响应速度快，每一条二进制指令的执行时间约为0.2-0.4ls，能够满足应用要求，控制要求高，响应速度快。扫描周期应满足以下要求：小型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.5msk；大中型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.2msk。

可编程逻辑控制器的选型

PLC的类型按其结构分为整体式和模块式。根据其应用环境分为现场安装和控制室安装。根据CPU的字长分为1位、4位、8位、16位、32位和64位。从应用的角度来看，通常可以根据控制功能或输入输出点数来选择类型。

集成PLC的IO点是固定的，所以用户在小控制系统中使用的选择较少；模块化PLC提供各种IO卡或卡，因此用户可以合理地选择和配置控制系统的IO点，功能扩展方便灵活，通常用于大中型控制系统。

IO模块的选择

IO模块的选择应考虑到考虑因素和应用需求的统一。例如，输入模块应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对于输出模块，应考虑输出模块的类型。继电器输出模块一般具有价格低廉、电压范围宽、使用寿命短、响应时间长等特点。晶闸管输出模块适用于开关频率高、电感功率因数低的场合，但价格相对昂贵，过载能力差。

输出模块包括直流输出、交流输出和模拟输出，应符合应用要求。

根据应用需求，合理选择智能输入输出模块，提高控制水平，降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程IO机架。

三电源选择

PLC（为电子设备供电的装置）电源。除引进设备时可编程逻辑控制器的设计和选择外，一般可编程逻辑控制器的电源应设计和选择为220VAC电源，与国内电网电压一致。对于重要应用，应使用不间断电源或稳压电源。

如果PLC本身有可用电源，则检查所提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外部电源。为了防止外部高压电源因误操作而引入PLC，必须对输入输出信号进行隔离。有时，可以使用简单的二极管或保险丝管进行隔离。

四存储器选择

由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格有所下降。因此，为了保证应用项目的正常运行，一般要求PLC的存储容量至少按256个IO点选择8K。当需要复杂的控制功能时，应选择容量大、档次高的存储器。

五冗余功能选择

1 重要工艺单元：CPU和电源应为1B1冗余。西门子PLC是一种专为工业环境应用而设计的数字操作电子系统。它采用一种可编程存储器，存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等指令，通过数字或模拟量输入控制各种机械设备或生产过程。

2 必要时还可选择由PLC硬件和热备软件组成的热备冗余系统、2倍或3倍的冗余容错系统等。

控制回路IO接口单元

1多点IO卡冗余配置。

2 要检测点的多点IO卡可以冗余配置。3） 根据重要IO信号的需要，可选择2倍或3倍IO接口单元。

六 经济因素

选择（宣泽）PLC时，应考虑。在考虑经济性的同时，还应考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较并加以考虑，*终选出较为满意的产品。

投入产出点数对价格有直接影响。每个额外的IO卡都需要一定的成本。当点数增加到一定值时，相应的存储容量、机架、主板等也会相应增加。因此，点数的增加对CPU的选择、存储容量、控制功能范围等都有影响。在估计和选择时，应充分考虑使整个控制系统具有合理的性能价格比。