三菱FX系列PLC的選型和硬件配置

王建華

【摘要】PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要作用。選擇PLC應(yīng)包括：機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇及特殊模塊的選擇。

【關(guān)鍵詞】PLC類型 I/O點(diǎn)數(shù) 存儲(chǔ)器容量 輸入模塊 輸出模塊

隨著微處理技術(shù)的提高，PLC也得到了迅速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品逐漸完善。不僅能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，實(shí)現(xiàn)控制管理一體化。要使PLC能很好地完成其控制功能，PLC的硬件配置和選型也是非常重要的環(huán)節(jié)。

一、根據(jù)需要選擇合適的PLC類型

1、PLC類型的選擇

三菱FX1S系列是一種卡片大小的PLC，結(jié)構(gòu)緊湊、性能卓越，具有串行通訊功能，適合用在小型環(huán)境中。FX1N系列PLC是一種普遍選擇的方案，最多可達(dá)128點(diǎn)控制，它具有對(duì)輸入輸出、邏輯控制及通訊鏈接的擴(kuò)展性，并且能增加特殊功能模塊或擴(kuò)展板，應(yīng)用范圍廣泛。FX2N系列PLC是FX系列中最高級(jí)的模塊，它具有極快的速度、高級(jí)的功能、邏輯選件及定位控制等功能，具有從16到256路輸入輸出的多種應(yīng)用選擇方案。

對(duì)于開關(guān)量控制系統(tǒng)，當(dāng)控制速度要求不高時(shí)，一般用小型整體機(jī)FX1S，對(duì)于以開關(guān)量為主，帶有部分模擬量控制的應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)選擇FX1N或FX2N型整體機(jī)，另外根據(jù)需要選擇相應(yīng)的模塊，比如開關(guān)量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器及變送器和驅(qū)動(dòng)裝置等。

2、I/O點(diǎn)數(shù)的確定

在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)并考慮今后的調(diào)整和工藝改進(jìn)的需要，在實(shí)際統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上，一般應(yīng)增加10%-20%的備用量。三菱FX系列不同型號(hào)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)的比例不同，可根據(jù)其比例情況選擇輸入輸出點(diǎn)都有的擴(kuò)展單元或模塊，也可以只選擇只有輸入點(diǎn)或只有輸出點(diǎn)的擴(kuò)展單元或模塊。

3、用戶存儲(chǔ)器容量的估算

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，開關(guān)量控制系統(tǒng)用戶存儲(chǔ)器容量等于I/O總數(shù)乘以8，對(duì)于有模擬量的輸入輸出系統(tǒng)，每一路模擬量信號(hào)大約需要100存儲(chǔ)器容量，如果有通信接口，每個(gè)接口大約需要300存儲(chǔ)器容量。選用時(shí)根據(jù)估算的存儲(chǔ)器容量加一定的備用量就行了。

4、PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求

由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，如果輸入信號(hào)的持續(xù)時(shí)間小于一個(gè)掃描周期，輸入信號(hào)就有可能丟失，所以對(duì)于快速的信號(hào)應(yīng)選擇掃描速度高的機(jī)型。

二、開關(guān)量輸入輸出模塊及擴(kuò)展模塊的選擇

開關(guān)量輸入模塊的輸入電壓一般為DC24V和AC220V。直流輸入可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接，交流輸入方式的觸點(diǎn)接觸可靠，合適在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。

開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶體管輸出及可控硅輸出。使用時(shí)優(yōu)先選擇繼電器輸出，繼電器輸出價(jià)格最低且易購(gòu)買。晶體管型和可控硅型輸出模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載，其可靠性高反應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)，但過載能力較差。選擇時(shí)應(yīng)考慮負(fù)載電壓的種類和大小、系統(tǒng)對(duì)延遲時(shí)間的要求、負(fù)載狀態(tài)變化是否頻繁等。

三、節(jié)省I/O點(diǎn)數(shù)的方法

PLC的I/O點(diǎn)數(shù)越多，價(jià)格越貴，因此在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的I/O點(diǎn)數(shù)最少。

1、減少所需輸入點(diǎn)的方法

分組輸入：在控制系統(tǒng)中，自動(dòng)控制和手動(dòng)控制不會(huì)同時(shí)執(zhí)行，把自動(dòng)信號(hào)和手動(dòng)信號(hào)疊加起來按不同控制狀態(tài)要求分組輸入到PLC，可以節(jié)省輸入點(diǎn)數(shù)。

觸點(diǎn)合并式輸入：設(shè)計(jì)電路時(shí)，將某些具有相同功能的輸入觸點(diǎn)串聯(lián)或并聯(lián)后再輸入PLC，這些信號(hào)就只占用一個(gè)輸入點(diǎn)。串聯(lián)時(shí)，幾個(gè)觸點(diǎn)同時(shí)閉合有效，并聯(lián)時(shí)任何一個(gè)觸點(diǎn)閉合都有效。比如一個(gè)設(shè)備有多種保護(hù)開關(guān)，任何一個(gè)開關(guān)動(dòng)作設(shè)備都要停止運(yùn)行，設(shè)計(jì)時(shí)可將這些開關(guān)的觸點(diǎn)串聯(lián)在一起用一個(gè)輸入點(diǎn)。

矩陣式輸入：對(duì)FX2N系列，用矩陣輸入指令MTR，用8個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)就可以輸入64個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)。

充分利用PLC的內(nèi)部功能：利用KEY指令、DSW指令，轉(zhuǎn)移指令和交替輸出指令等都可以節(jié)省輸入點(diǎn)。

某些信號(hào)可以設(shè)置在PLC之外：系統(tǒng)的某些輸入信號(hào)，例如手動(dòng)操作按鈕、手動(dòng)復(fù)位的熱繼電器的觸點(diǎn)可以設(shè)置在PLC外部的硬件電路中。

2、減少所需輸出點(diǎn)數(shù)的方法

（1）通斷狀態(tài)完全相同的負(fù)載，可將其并聯(lián)后共用一個(gè)PLC輸出點(diǎn)，即一個(gè)輸出點(diǎn)帶多個(gè)負(fù)載，如果多個(gè)負(fù)載的總電流超出輸出點(diǎn)的容量，可用中間繼電器轉(zhuǎn)換。

（2）在信號(hào)燈作負(fù)載時(shí)，采用數(shù)碼管作指示燈可減少輸出點(diǎn)數(shù)。

（3）系統(tǒng)中某些相對(duì)獨(dú)立或比較簡(jiǎn)單的部分，可以不進(jìn)PLC，用繼電器電路來控制，這樣可以減少所需的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)。