PLC控制新版系统.doc

PLC控制系统
1、介绍
PLC控制系统，Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一个数字运算操作电子系统，专为在工业环境应用而设计。它采取一类可编程存放器，用于其内部存放程序，实施逻辑运算，次序控制，定时，计数和算术操作等面向用户指令，并经过数字或模拟式输入/输出控制多种类型机械或生产过程。是工业控制关键部分。
自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）替换传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC功效也不停完善。伴随计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术不停发展和用户需求不停提升，PLC在开关量处理基础上增加了模拟量处理和运动控制等功效。今天PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分关键作用。
可程式控制器在发表早期被称为(Programmable Logic -Controller)简称PLC, 最先目标是替换继电器，从而实施继电器逻辑及其它计时或计数等功效次序控制为主, 所以也称次序控制器,其结构也像一部微电脑,所以也可称为微电脑可程式控制器(MCPC),直到1976年,美国电机制造协会正式给命名为Programmable Controller, 即可程式控制器,简称PC,因为现在个人电脑(Personal Computer)极为普遍, 加上常和可程式控制器配合使用,为了区分二者, 所以通常全部称可程式控制器为PLC 以加以分别.
现在市面上之PLC控制器种类繁多,依据制造厂商及适用场所不一样而有所差异, 不过每种厂牌可依机组复杂度分为大、中、小型;而通常工厂及学校通常使用小型PLC, 其中以日系F系列及中国A系列PLC较受国人爱用. 而本CAI将以三菱FX2 PLC控制器 为主加以介绍,望使用者能对PLC有更深瞭解, 在使用PLC时能更得心应手. 可程式控制器内部基础结构可用下图来表示, 其内部处单元包含CPU、输入模组、输出模组三大部门, PLC控制器CPU 会经由输入模组取得输入元件所产生讯号, 再从记忆体中逐一取出原先以程式书写器中输入控制指令, 经由运算部门逻辑演算後,再将结果经过输出模组加以驱动外在输出元件.
1.1、PLC控制器发展历程
作为离散控制首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了快速发展，世界范围内PLC控制器年增加率保持为20%～30%。伴随工厂自动化程度不停提升和PLC控制器市场容量基数不停扩大，多年来PLC在工业发达国家增加速度放缓。不过，在中国等发展中国家PLC增加十分快速。综合相关资料，全球PLC销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分关键位置。
PLC控制器是由模拟原继电器控制原剪发展起来，二十世纪七十年代PLC控制器只有开关量逻辑控制，首先应用是汽车制造行业。它以存放实施逻辑运算、次序控制、定时、计数和运算等操作指令；并经过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制控制程序表示了生产过程工艺要求，并事先存入PLC控制器用户程序存放器中。运行时按存放程序内容逐条实施，以完成工艺步骤要求操作。PLC控制器CPU内有指示程序步存放地址程序计数器，在程序运行过程中，每实施一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次实施到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC控制器每完成一次循环操作所需时间称为一个扫描周期。不一样型号PLC控制器，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把全部输入全部当成开关量来处理，16位（也有32位）为一个模拟量。大型PLC控制器使用另外一个CPU来完成模拟量运算。把计算结果送给PLC控制器。
相同I/O点数系统，用PLC控制器比用DCS，其成本要低部分（大约能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用软件和硬件全部是通用，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC控制器，能够接收几千个I/O点（最多可达8000多个I/O）。假如被控对象关键是设备连锁、回路极少，采取PLC较为适宜。PLC因为采取通用监控软件，在设计企业管理信息系统方面，要轻易部分。
最近，伴随PLC控制器价格不停降低和用户需求不停扩大，越来越多中小设备开始采取PLC控制器进行控制，PLC控制器在中国应用增加十分快速。伴随中国经济高速发展和基础自动化水平不停提升，以后一段时期内PLC控制器在中国仍将保持高速增加势头。
通用PLC控制器应用于专用设备时能够认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC控制器相对通常嵌入式控制器而言含有更高可靠性和愈加好稳定性。实际工作中碰到部分用户原来采取嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC控制器或定制PLC替换嵌入式控制器。

1.2 PLC应用领域
现在，PLC控制器在中国外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环境保护及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类。
开关量逻辑控制
这是PLC控制器最基础、最广泛应用领域，它替换传统继电器电路，实现逻辑控制、次序控制，既可用于单台设备控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
模拟量控制
在工业生产过程当中，有很多连续改变量，如温度、压力、流量、液位和速度等全部是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必需实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间A/D转换及D/A转换。PLC厂家全部生产配套A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
运动控制
PLC控制器能够用于圆周运动或直线运动控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和实施机构，现在通常使用专用运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机单轴或多轴位置控制模块。世界上各关键PLC控制器生产厂家产品几乎全部有运动控制功效，广泛用于多种机械、机床、机器人、电梯等场所。
过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量闭环控制。作为工业控制计算机，PLC控制器能编制多种多样控制算法程序，完成闭环控制。PID调整是通常闭环控制系统中用得较多调整方法。大中型PLC全部有PID模块，现在很多小型PLC控制器也含有此功效模块。PID处理通常是运行专用PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场所有很广泛应用。
数据处理
现代PLC控制器含有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功效，能够完成数据采集、分析及处理。这些数据能够和存放在存放器中参考值比较，完成一定控制操作，也能够利用通信功效传送到别智能装置，或将它们打印制表。数据处理通常见于大型控制系统，如无人控制柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中部分大型控制系统。
通信及联网
PLC控制器通信含PLC控制器间通信及PLC控制器和其它智能设备间通信。伴随计算机控制发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC控制器厂商全部十分重视PLC控制器通信功效，纷纷推出各自网络系统。新近生产PLC控制器全部含有通信接口，通信很方便。[6] 
1.3 PLC输出类型
PLC控制器数字量输出类型分为：继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出三种类型。
继电器输出
不一样公共点之间可带不一样交、直流负载，且电压也可不一样，带负载电流可达2A/点；但继电器输出方法不适适用于高频动作负载，这是由继电器寿命决 定。其寿命随带负载电流增加而降低，通常在几十万次至几百万次之间，有企业产品可达1000万次以上，响应时间为10ms。
晶体管输出
适应于高频动作，响应时间短，通常为0.2ms左右，但它只能带 DC 5—30V负载，最大输出负载电流为0．5A/点，但每4点不得大于0.8A。
晶闸管输出
晶闸管（可控硅）带负载能力为0.2A/点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为1ms。
2 、PLC控制系统结构和工作原理
2.1 PLC结构
PLC控制器实质是一个专用于工业控制计算机，其硬件结构基础上和微型计算机相同。且多种PLC组成结构基础相同，关键有CPU，电源，储存器和输入输出接口电路等组成。

中央处理单元
中央处理单元(CPU)是PLC控制器控制中枢。中央处理器单元通常由控制器、运算器和寄存器组成。CPU经过地址总线、数据总线、控制总线和储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC关键，它不停采集输入信号，实施用户程序，刷新系统输出。它根据PLC控制器系统程序给予功效接收并存放从编程器键入用户程序和数据；检验电源、存放器、I/O和警戒定时器状态，并能诊疗用户程序中语法错误。当PLC控制器投入运行时，首先它以扫描方法接收现场各输入装置状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存放器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令要求实施逻辑或算数运算结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等全部用户程序实施完成以后，最终将I/O映象区各输出状态或输出寄存器内数据传送到对应输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了深入提升PLC控制器可靠性，多年来对大型PLC还采取双CPU组成冗余系统，或采取三CPU表决式系统。这么，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
存放器
PLC存放器包含系统存放器和用户存放器两种。存放系统软件存放器称为系统程序存放器。存放应用软件存放器称为用户程序存放器。现在PLC通常均采取可电擦除E2PROM存放器来作为系统存放器和用户存放器。
电源
PLC控制器电源在整个系统中起着十分关键得作用。PLC通常使用220V交流电源或24V直流电源，内部开关电源为PLC中央处理器、存放器等电路提供5V、12V、24V直流电源，使PLC能正常工作。
输入输出接口单元
PLC输入接口电路作用是将按钮、行程开关或传感器等产生信号输入CPU；PLC输出接口电路作用是将CPU向外输出信号转换成能够驱动外部实施元件信号，方便控制接触器线圈等电器通、断电。PLC输入输出接口电路通常采取光耦合隔离技术，能够有效地保护内部电路。
PLC输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路延迟时间比较短，能够直接和靠近开关，光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适适用于在有油雾、粉尘恶劣环境下使用。交流输入电路和直流输入电路类似，外接输入电源改为220V交流电源。
输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。  继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型输出电路类似，只是晶体管或晶闸管替换继电器来控制外部负载。
扩展接口和通信接口 
PLC扩展接口作用是将扩展单元和功效模块和基础单元相连，使PLC配置愈加灵活，以满足不一样控制系统需要；通信接口功效是经过这些通信接口能够和监视器、打印机、其它PLC或是计算机相连，从而实现“人-机”或“机-机”之间对话。
2.2 PLC工作原理
1）扫描技术
当PLC控制器投入运行后，其工作过程通常分为三个阶段，即输入采样、用户程序实施和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC控制器CPU以一定扫描速度反复实施上述三个阶段。
2）输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC控制器以扫描方法依次地读入全部输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中对应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序实施和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生改变，I/O映象区中对应单元状态和数据也不会改变。所以，假如输入是脉冲信号，则该脉冲信号宽度必需大于一个扫描周期，才能确保在任何情况下，该输入均能被读入。
3）用户程序实施阶段
在用户程序实施阶段，PLC控制器总是按由上而下次序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边由各触点组成控制线路，并按先左后右、先上后下次序对由触点组成控制线路进行逻辑运算，然后依据逻辑运算结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存放区中对应位状态；或刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位状态；或确定是否要实施该梯形图所要求特殊功效指令。
4）输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU根据I/O映象区内对应状态和数据刷新全部输出锁存电路，再经输出电路驱动对应外设。这时，才是PLC控制器真正输出。
一样若干条梯形图，其排列次序不一样，实施结果也不一样。另外，采取扫描用户程序运行结果和继电器控制装置硬逻辑并行运行结果有所区分。当然，假如扫描周期所占用时间对整个运行来说能够忽略，那么二者之间就没有什么区分了。
通常来说，PLC控制器扫描周期包含自诊疗、通讯等，即一个扫描周期等于自诊疗、通讯、输入采样、用户程序实施、输出刷新等全部时间总和。
2.3 PLC分类
PLC发展到今天，已经有了多个形式，而且功效也不尽相同。通常有以下多个分类方法。
2.3.1 按I/O点数容量分类
通常而言，处理I/O点数越多，控制关系就越复杂，用户要求程序存放器容量越大，要求PLC指令及其它功效比较多，指令实施过程也比较快。按PLC输入、输出点数多少可将PLC分为以下三类。
（1）小型机
小型机PLC功效通常以开关量控制为主，小型PLC输入、输出点数通常在256点以下，用户程序存放器容量在4K左右。现在高性能小型PLC还含有一定通讯能力和少许模拟量处理能力。这类PLC特点是价格低廉，体积小巧，适合于控制单台设备和开发机电一体化产品。
经典小型机有SIEMENS企业S7-200系列、OMRON企业CPM2A系列、MITUBISH企业FX系列和AB企业SLC500系列等整体式PLC产品。
（2）中型机
中型PLC输入、输出总点数在256到2048点之间，用户程序存放器容量达成8K字左右。中型PLC不仅含有开关量和模拟量控制功效，还含有更强数字计算能力，它通信功效和模拟量处理功效更强大，中型机比小型机更丰富，中型机适适用于更复杂逻辑控制系统和连续生产线过程控制系统场所。
经典中型机有SIEMENS企业S7-300系列、OMRON企业C200H系列、AB企业SLC500系列等模块式PLC产品。
（3）大型机
大型机总点数在2048点以上，用户程序储存器容量达成16K以上。大型PLC性能已经和大型PLC输入、输出工业控制计算机相当，它含有计算、控制和调整能力，还含有强大网络结构和通信联网能力，有些PLC还含有冗余能力。它监视系统采取CRT显示，能够表示过程动态步骤，统计多种曲线，PID调整参数等；它配置多个智能板，组成一台多功效系统。这种系统还能够和其它型号控制器互联，和上位机相联，组成一个集中分散生产过程和产品质量控制系统。大型机适适用于设备自动化控制、过程自动化控制和过程监控系统。
经典大型PLC有SIEMENS企业S7-400、OMRON企业CVM1和CS1系列、AB企业SLC5/05等系列。
2.3.2按结构形式分类
依据PLC结构形式不一样，PLC关键可分为整体式和模块式两类。
（1）整体式结构
整体式结构特点是将PLC基础部件，如CUP板、输入板、输出板、电源板等紧凑安装在一个标准机壳内，组成一个整体，组成PLC一个基础单元（主机）或扩展单元。基础单元上设有扩展端口，经过扩展电缆和扩展单元相连，配有很多专用特殊功效模块，如模拟量输入/输出模块、热电偶、热电阻模块、通信模块等，以组成PLC不一样配置。整体式结构PLC体积小，成本底，安装方便。微型和小型PLC通常为整体式结构。如西门子S7-200 系列。
（2）模块式结构
模块式结构PLC是由部分模块单元组成，这些标准模块如CUP模块、输入模块、输出模块、电源模块和多种功效模块等，将这些模块插在框架上和基板上即可。各个模块功效是独立，外型尺寸是统一，可依据需要灵活配置。
现在大、中型PLC全部采取这种方法。如西门子S7-300和S7-400系列。
整体式PLC每一个I/O点平均价格比模块式廉价，在小型控制系统中通常采取整体式结构。不过模块式PLC硬件组态方便灵活，I/O点数多少、输入点数和输出点数百分比、I/O模块使用等方面选择余地全部比整体式PLC大多，维修时更换模块、判定故障范围也很方便，所以较复杂、要求较高系统通常选择模块式PLC。
2.3.3.按功效分类
依据PLC所含有功效不一样，可将PLC分为低级、中等、高级三类。 低级PLC含有逻辑运算、定时、计数、移位和自诊疗、监控等基础功效，还可有少许模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功效。关键用于逻辑控制、次序控制或少许模拟量控制单机控制系统。
中等PLC除含有低级PLC功效外，还含有较强模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功效。有些还可增设中止控制、PID控制等功效，适适用于复杂控制系统。
高级PLC除含有中等机功效外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功效函数运算、制表及表格传送功效等。高级PLC机含有更强通信联网功效，可用于大规模过程控制或组成份布式网络控制系统，实现工厂自动化。
2.4 PLC选型方法
伴随PLC推广普及，PLC产品种类和数量越来越多，而且功效也日趋完善。多年来，从美国、日本、德国等国引进PLC产品及中国厂家组装或自行开发产品已经有几十个系列、上百种型号。PLC品种繁多，其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同，适用场所也各有侧重。所以，合理选择PLC，对于提升PLC在控制系统中应用起着关键作用。
一、机型选择
PLC机型选择基础标准是，在功效满足要求前提下，选择最可靠、维护使用最方便和性能价格比最优化机型。
在工艺过程比较固定、环境条件很好（维修量较小）场所，提议选择整体式结构PLC；其它情况则最好选择模块式结构PLC。
对于开关量控制和以开关量控制为主、带少许模拟量控制工程项目中，通常其控制速度无须考虑，所以，选择带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功效低级机就能满足要求。
而在控制比较复杂，控制功效要求比较高工程项目中（如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选择中等或高级机。其中高级机关键用于大规模过程控制、全PLC分布式控制系统和整个工厂自动化等。
对于一个大型企业系统，应尽可能做到机型统一。这么，同一机型PLC模块可互为备用，便于备品备件采购和管理；同时，其统一功效及编程方法也有利于技术力量培训、技术水平提升和功效开发；另外，因为其外部设备通用，资源能够共享，所以，配以上位计算机后即可把控制各独立系统多台PLC联成一个多级分布式控制系统，这么便于相互通信，集中管理。
二、输入/输出选择
PLC是一个工业控制系统，它控制对象是工业生产设备或工业生产过程，工作环境是工业生产现场。它和工业生产过程联络是经过I/O接口模块来实现。
PLC从现场搜集信息及输出给外部设备控制信号全部需经过一定距离，为了确保这些信息正确无误，PLCI/O接口模块全部含有很好抗干扰能力。依据实际需要，通常情况下，PLC全部有很多I/O接口模块，包含开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和其它部分特殊模块，使用时应依据它们特点进行选择。
1、确定I/O点数
依据控制系统要求确定所需要I/O点数时应再增加10%～20%备用量，方便随时增加控制功效。对于一个控制对象，因为采取控制方法不一样或编程水平不一样，I/O点数也应有所不一样。表1列出了经典传动设备及常见电气元件所需开关量I/O点数。
表1 经典传动设备及常见电气元件所需开关量I/O点数
序号
电气设备、元件
输入点数
输出点数
序号
电气设备、元件
输入点数
输出点数
1
Y-起动笼型异步电动机
4
3
12
光电管开关
2
-
2
单向运行笼型异步电动机
4
1
13
信号灯
-
1
3
可逆运行笼型异步电动机
5
2
14
拨码开关
4
-
4
单向变极电动机
5
3
15
三档波段开关
3
-
5
可逆变极电动机
6
4
16
行程开关
1
-
6
单向运行直流电动机
9
6
17
靠近开关
1
-
7
可逆运行直流电动机
12
8
18
制动器
-
1
8
单线圈电磁阀
2
1
19
风机
-
1
9
双线圈电磁阀
3
2
20
位置开关
2
-
10
百分比阀
3
5
21
单向运行绕线转子异步电动机
3
4
11
按钮
1
-
22
可逆运行绕线转子异步电动机
4
5
2、开关量输入/输出
经过标准输入/输出接口可从传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开/关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）接收信号。经典交流输入/输出信号为24～240V，直流输入/输出信号为5～240V。
尽管输入电路因制造厂家不一样而不一样，但有些特征是相同。如用于消除错误信号抖动电路；免于较大瞬态过电压浪涌保护电路等。另外，大多数输入电路在高压电源输入和接口电路控制逻辑部分之间全部设有可选隔离电路。
在评定离散输出时，应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源和逻辑电路间隔离电路。熔丝电路可能在开始时花费较多，但可能比在外部安装熔丝耗资要少。
3、模拟量输入/输出
模拟量输入/输出接口通常见来感知传感器产生信号。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。这些接口经典量程为－10～+10V、0～+10V、4～20mA或10～50mA。
部分制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口，所以可接收低电平信号如RTD、热电偶等。通常来说，这类接口模块可用于接收同一模块上不一样类型热电偶或RTD混合信号。
4、特殊功效输人/输出
在选择一台PLC时，用户可能见面临部分特殊类型且不能用标准I/O实现I/O限定如定位、快速输入、频率等。此时用户应该考虑供销厂商是否提供有特殊有利于最大程度减小控制作用模块。有些特殊接口模块本身能处理一部分现场数据，从而使CPU从耗时任务处理中解脱出来。
5、智能式输入/输出
目前，PLC生产厂家相继推出了部分智能式输入/输出模块。通常智能式输入/输出模块本身带有处理器，可对输入或输出信号作预先要求处理，并将处理结果送入CPU或直接输出，这么可提升PLC处理速度并节省存放器容量。
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（用作绝对编码输人）、带速度赔偿凸轮模拟器、单回路或多回路PID调整器、ASCII/BASIC处理器、RS-232C/422接口模块等。表2归纳了选择I/O模块通常规则。
表2 选择PLCI/O接口模块通常规则

I/O模块类型
现场设备或操作（举例）说明
离散输入模块和I/O模块
选择开关、按钮、光电开关、限位开关、电路断路器、靠近开关、液位开关、电动机起动器触点、继电器触点、拨盘开关输入模块用于接收ON/OFF或OPENED/CLOSED（开/关）信号，离散信号能够是直流，也能够是交流
离散输出模块和I/O模块
报警器、控制继电器、风扇、指示灯，扬声器、阀门、电动机起动器、电磁线圈输出模块用于将信号传输到ON/OFF或OPENED/CLOSED（开/关）设备。离散信号能够是交流或直流
模拟量输入模块
温度变送器、压力变送器、湿度变送器、流量变送器、电位器将连续模拟量信号转换成PLC处理器可接收输入值
模拟量输出模块
模拟量阀门、实施机构、图表统计器、电动机驱动器、模拟仪表将PLC处理器输出转为现场设备使用模拟量信号（通常是经过变送器进行）
特种I/O模块
电阻、电偶、编码器、流量计、I/O通信、ASCII、RF型设备、称重计、条形码阅读器、标签阅读器、显示设备通常见作位置控制、PID和外部设备通信等专门用途
三、PLC存放器类型及容量选择
PLC系统所用存放器基础上由PROM、E-PROM及PAM三种类型组成，存放容量则随机器大小改变，通常小型机最大存放能力低于6KB，中型机最大存放能力可达64KB，大型机最大存放能力可上兆字节。使用时能够依据程序及数据存放需要来选择适宜机型，必需时也可专门进行存放器扩充设计。
PLC存放器容量选择和计算第一个方法是：依据编程使用节点数正确计算存放器实际使用容量。第二种为估算法，用户可依据控制规模和应用目标，根据表4公式来估算。为了使用方便，通常应留有25%～30%裕量，获取存放容量最好方法是生成程序，即用了多少字。知道每条指令所用字数，用户便可确定正确存放容量。表3同时给出了存放器容量估算方法。
表3 控制目标估算存放器容量方法
控制目标
公式说明
替换继电路
M=Km（10DI+5D0）DI为数字（开关）量输入信号；Do为数字（开关）量输出信号；AI为模拟量输入信号；Km为每个接点所点存放器字节数；M为存放器容量
模拟量控制
M=Km(10DI+5Do+100AI)
多路采样控制
M=Km[10DI+5Do+100AI+(1+采样点×0.25)
四、软件选择
在系统实现过程中，PLC编程问题是很关键。用户应该对所选择PLC产品软件功效有所了解。通常情况下，一个系统软件总是用于处理控制器含有控制硬件。不过，有些应用系统也需要控制硬件部件以外软件功效。比如，一个应用系统可能包含需要复杂数学计算和数据处理操作特殊控制或数据采集功效。指令集选择将决定实现软件任务难易程度。可用指令集将直接影响实现控制程序所需时间和程序实施时间。
五、支撑技术条件考虑
选择PLC时，有没有支撑技术条件一样是关键选择依据。支撑技术条件包含下列内容：
1、编程手段
便携式简易编程器关键用于小型PLC，其控制规模小，程序简单，可用简易编程器。
CRT编程器适适用于大中型PLC，除可用于编制和输入程序外，还可编辑和打印程序文本。因为IBM-PC已得到普及推广，IBM-PC及其兼容机编程软件包是PLC很好编程工具。现在，PLC厂商全部在致力于开发适用自己机型IBM-C及其兼容机编程软件包，并取得了成功。
2、进行程序文本处理
简单程序文本处理和图、参量状态和位置处理，包含打印梯形逻辑；
程序标注，包含触点和线圈赋值名、网络注释等，这对用户或软件工程师阅读和调试程序很有用。
图形和文本处理。
3、程序储存方法
对于技术资料档案和备用资料来说，程序储存方法有磁带、软磁盘或ＥＥＰＲＯＭ存放程序盒等方法，具体选择哪种储存方法，取决于所选机型技术条件。
4、通信软件包
对于网络控制结构或需用上位计算机管理控制系统，有没有通信软件包是选择PLC关键依据。通信软件包往往和通信硬件一起使用，如调制解调器等。
六、PLC环境适应性
因为PLC通常直接用于工业控制，生产厂全部把它设计成能在恶劣环境条件下可靠地工作。尽管如此，每种PLC全部有自己环境技术条件，用户在选择时，尤其是在设计控制系统时，对环境条件要给充足考虑。
通常PLC及其外部电路（包含I/O模块、辅助电源等）全部能在表4所列环境条件下可靠工作。
表4 PLC工作环境
序号
项目说明
1
湿度工作温度范围为0～55℃，最高为60℃，贮存温度范围为-40～+85℃
2
湿度相对湿度5%～95%*无凝结霜）
3
振动和冲击满足国际电工委员会标准
4
电源采取220V交流电源，许可改变范围为-15%～+15%，频率为47～53Hz，瞬间停电保持10ms
5
环境周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体
3、常见PLC和生产厂家
中国有不少厂家研制和生产过PLC，不过还没有出现有影响力和较大市场拥有率产品，现在中国使用PLC几乎全部是国外品牌产品。
在全世界上百个PLC制造厂中，有几家举足轻重企业。它们是美国Rockwell自动化企业所属A．B(Allen＆Bradly)企业、GE-Fanuc企业，德国西门子(Siemens)企业和法国施耐德(Schneider)自动化企业，日本三菱企业和欧姆龙(OMRON)企业。这几家企业控制着全世界80%以上PLC市场，它们系列产品有其技术广度和深度，从微型PLC到有上万个I/O(输入，输出)点大型PLC应有尽有。
3.1 常见PLC产品
3.1.1 西门子可编程控制器
德国西门子（SIEMENS）企业生产可编程序控制器在中国应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域全部有应用。西门子（SIEMENS）企业PLC产品包含LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-1500、S7-400等。西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，含有网络通信能力，功效更强，可靠性高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求PLC（如S7-300）和中、高性能要求PLC（如S7-400）等。
1. SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化PLC，它适适用于各行各业，多种场所中自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC强大功效使其不管单机运行，或连成网络全部能实现复杂控制功效。 S7-200PLC可提供4个不一样基础型号和8种CPU可供选择使用。S7-200系列在集散自动化系统中充足发挥其强大功效。使用范围可覆盖从替换继电器简单控制到更复杂自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖全部和自动检测，自动化控制相关工业及民用领域，包含多种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

2. SIMATIC S7-300 PLC
S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求应用。多种单独模块之间可进行广泛组合组成不一样要求系统。和S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采取模块化结构，含有高速（0.6~0.1μs）指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂算术运算；一个带标准用户接口软件工具方便用户给全部模块进行参数赋值；方便人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话编程要求大大降低。

▪ 模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求应用
▪ 大范围多种功效模块能够很好地满足和适应自动控制任务
▪ 因为简单实用分散式，结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活
▪ 方便用户和简易无风扇设计
▪ 当控制任务增加时，可自由扩展
▪ 因为大范围集成功效使得它功效很强劲
SIMATIC S7-300 应用领域包含：
▪ 专用机床
▪ 纺织机械
▪ 包装机械
▪ 通用机械工程应用
▪ 控制系统
▪ 机床
▪ 楼宇自动化
▪ 电器制造工业及相关产业。
▪ 多个性能递增CPU和丰富且带有很多方便功效I/O扩展模块，使用户能够完全依据实际应用选择适宜模块。
▪ 当任务规模扩大而且愈加复杂时，可随时使用附加模块对PLC进行扩展
SIMATIC S7-300已经得到以下中国和国际标准认证：
▪ DIN
▪ UL认证
▪ CSA认证
▪ FM1级1区，A、B、C、D组
▪ 温度组T4(≤135°C)
▪ 船级认证
美国船级社
法国船级社
挪威船级社
德国劳氏船级社
英国劳氏船级社
3. SIMATIC S7-400 PLC
S7-400 PLC是用于中、高级性能范围可编程序控制器。 S7-400 PLC采取模块化无风扇设计，可靠耐用，同时能够选择多个等级（功效逐步升级）CPU，并配有多个通用功效模板，这使用户能依据需要组合成不一样专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要合适地增加部分模板，便能使系统升级和充足满足需要。经过它，能够使用全集成自动化 (TIA)，实现自动化处理方案。S7-400 是一个用于制造业和过程工业系统处理方案自动化平台。它灵活模块化结构和高度性能裕量，使 S7-400 比全部其它 PLC 远为优越。

其性能为：
可支持多CPU运行，多个 CPU 在一个 S7-400 中央控制器中同时运行
经过多处理器计算扩大 S7-400 整体性能。比如，复杂任务能够分解为多种技术，如开环控制、计算或通讯，并分配给不一样 CPU。每个 CPU 可赋和其当地 I/O。
模块化：
功效强大 S7-400 背板总线和能够直接连接到 CPU 通讯接口能够实现很多通讯线路高性能操作。比如，这许可把一条通讯线路用于 HMI 和编程任务，一条通讯线路用于高性能和等距运动控制组件，一条通讯线路用于一般 I/O 现场总线。还能够实施额外需要和 MES/ERP 系统或 Internet 连接。
工程和诊疗：
尤其是在使用采取高性能工程组件大量自动化处理方案时，使用 SIMATIC 工程工具能够极为有效地组态和编程 S7-400。为此，提供有可高级语言（如 SCL）、用于次序控制图形工程工具、状态图和技术功效图。
S7-400H
采取冗余设计容错自动化系统。
适合对故障安全要求很高应用。
满足重开启费用高、昂贵停机、极少监控和极少维护过程应用。
冗余集中功效。
提升 I/O 可用性：网管型 I/O 配置。
也可作为标准 I/O 使用：单边配置。
热后备：发生故障时，可自动切换到备用设备。
采取 2 个独立机架或一个分开中央机架进行配置
经过冗余 PROFIBUS-DP 来连接切换 I/O。
S7-400F/FH
故障安全型自动化系统，大大提升了工厂生产过程安全性
符合 IEC 61508 SIL3、DIN V 19250 AK6 和 EN 954-1 Cat.4 等安全要求。
假如需要，也可经过冗余设计而实现容错
安全相关 I/O 不增加接线:
经过采取 PROFIsafe 行规 PROFIBUS DP 进行安全通讯
基于带有故障安全模块 S7-400H 和 ET 200M
标准模块能够使用在自动化系统非故障安全型应用场所
隔离模块，用于在一个 ET 200M 安全模式中组合使用故障安全型模块和标准模块。

4. SIMATIC S7-1200 可编程控制器
SIMATIC S7-1200 可编程控制器相当于一般S7-200控制器，不过S7-200替换，作为中低端小型 PLC 产品线，其硬件结构由紧凑模块化结构组成，系统 IO 点数、内存容量，均比 S7-200 多出 30%，充足满足市场针对小型 PLC 需求。

SIMATIC S7-1200 PLC含有卓越灵活性和可扩展性，同时集成高级功效，如高速计数、脉冲输出、运动控制等。在研发过程中充足考虑了系统、控制器、人机界面和软件无缝整合和高效协调需求。SIMATIC S7-1200 集成了PROFINET接口，使得编程、调试过程和控制器和人机界面通信能够全方面地使用PROFINET工业以太网技术，并对现有PROFIBUS系统升级提供了很好支持。 同时，SIMATIC S7-1200 小型控制器设计含有可扩展性和灵活性，使其能够正确完成自动化任务对控制器复杂要求。CPU本体能够经过嵌入输入/输出信号板完成灵活扩展。“信号板” 是S7-1200一大亮点，信号板嵌入在CPU模块前端，能够提供两个数字量输入/数字量输出接口或一个模拟量输出。这一特点使得系统设计紧凑，配置灵活。同时经过独立RS-232 或 RS-485通信模块可实现S7-1200通信灵活扩展。
5、SIMATIC S7-