PLC システム設計では、最初のステップはシステム プログラムを決定することであり、次のステップは PLC 設計の選択です。 PLC の選択。主に PLC のメーカーと PLC 固有のモデルを決定します。システム プログラムには分散システムが必要なので、
次のような側面があるべきだと思います。
I. PLC メーカー
PLC のメーカーを決定するには、主に機器ユーザーの要件、さまざまなメーカーの PLC の習熟度や設計習慣、サポート製品と技術サービスの一貫性、その他の要素の要件を考慮する必要があります。 PLC自体の信頼性を考慮すると、海外大手企業の製品である限り、原則として信頼性が低いという問題は発生しないはずです。
一般に、独立した機器の制御やより単純な制御システムの場合、比較的コスト効率の高い日本の PLC 製品をサポートすることには一定の利点があると個人的には考えています。システム規模が大きくなるほど、ネットワーク通信機能が高度でオープンな分散制御システム、リモートI/Oシステムを必要とするため、ネットワーク通信機能においては欧米のPLC生産の方が有利となります。さらに、一部の特殊産業 (例: 冶金、タバコなど) の場合は、運用実績があり、成熟した信頼性の高い PLC システムを関連産業部門から選択する必要があります。
II.入出力（I/O）点数
PLCの入出力点数はPLCの基本パラメータの一つです。I/O点数は、制御装置に必要なすべてのI/O点数の合計に基づいて決定する必要があります。一般に、PLC には適切な I/O 点数のマージンが必要です。通常は統計的な入出力点数に基づいて、拡張可能なマージンの 10% ～ 20% を入力および出力点数の推定データとして追加します。実際の発注はもちろん、メーカーのPLC製品の特性に合わせて入出力点数を調整します。
Ⅲ．メモリ容量
メモリ容量はプログラマブル コントローラ自体が提供できるハードウェア記憶装置のサイズであり、プログラム容量はユーザー アプリケーションがメモリ内で使用する記憶装置のサイズであるため、プログラム容量はメモリ容量よりも少なくなります。設計段階では、ユーザー アプリケーションが準備されていないため、Microsoft PLC エンジニアは知識を増やすことができ、スキルを向上させることができる情報を得ることができます。設計段階ではプログラムの能力は不明ですが、プログラムのデバッグ後に知る必要があります。プログラム容量の選択を設計するために、メモリ容量の見積もりを置き換えるために通常使用される特定の見積もりが必要です。PLC メモリのメモリ容量の見積もりは固定された式ではなく、多くの文献では、一般にメモリ容量の数によって異なる式が示されています。デジタル I/O 点数の 10 ～ 15 倍、アナログ I/O 点数の 100 倍、総ワード数 (16- ビットワード) に対するメモリ数、およびこの 25%総ワード数 (16- ビット ワード) を考慮するための数値に加えて、この数値の 25% がマージンとして考慮されます。
IV.制御機能
選択には、演算機能、制御機能、通信機能、プログラミング機能、診断機能、処理速度などの特性の選択が含まれます。
(i) 算術関数
単純な PLC 算術関数には、論理演算、タイミングおよびカウント関数が含まれます。通常の PLC 算術関数には、データ シフト、比較、その他の算術関数も含まれます。代数演算、データ転送などのより複雑な算術関数。大規模 PLC には、アナログ PID 演算やその他の高度な演算機能があります。オープンシステムの出現により、PLCに通信機能が搭載され、下位のコンピュータと通信する製品もあれば、同じマシンや上位のコンピュータと通信する製品もあり、工場や企業のネットワークデータも持つ製品もあります。通信機能。設計の選択は、実際のアプリケーションの要件、つまり必要なコンピューティング機能の合理的な選択に基づいて行う必要があります。ほとんどのアプリケーションでは、論理演算とタイミングとカウント機能のみですが、一部のアプリケーションでは、アナログ検出と制御、代数演算の使用、数値変換、および PID 演算に使用する場合、データ転送と比較が必要です。データを表示するときにデコードおよびエンコード操作が必要な場合もあります。
(ii) 制御機能
PID 制御演算、フィードフォワード補償制御演算、比率制御演算などを含む制御機能は、制御要件に従って決定する必要があります。 PLC は主にシーケンシャル ロジック制御に使用されるため、ほとんどの場合、アナログ制御を解決するためにシングル ループまたはマルチ ループ コントローラーを使用することが多く、場合によっては専用のインテリジェント入出力マイクロブログも使用します。PLC エンジニアは情報を入手できます。必要な制御機能を完了するための知識とスキルを向上させ、PLCの処理を改善し、制御機能を向上させます。制御機能を強化し、PLCの処理速度の向上とメモリ容量の節約を実現します。たとえば、PID 制御ユニット、高速カウンタ、速度補償付きアナログ ユニット、ASC コード変換ユニットの使用です。
(iii) 通信機能
大規模および中規模の PLC システムは、さまざまなフィールド バスと標準通信プロトコル (TCP/IP など) をサポートし、必要に応じて工場管理ネットワーク (TCP/IP) に接続できる必要があります。通信プロトコルは ISO/IEEE 通信標準に準拠し、オープンな通信ネットワークである必要があります。
PLC システムの通信インターフェイスには、シリアルおよびパラレル通信インターフェイス (RS2232C/422A/423/485)、RIO 通信ポート、産業用イーサネット、一般的に使用される DCS インターフェイスなどが含まれる必要があります。中型および大型 PLC 通信バス (インターフェイス デバイスおよびケーブルを含む) は 1:1 冗長構成である必要があり、通信バスは国際標準に準拠し、通信距離はデバイスの実際の要件を満たす必要があります。
PLC システムの通信ネットワークでは、上位レベルのネットワーク通信速度は 1Mbps 以上、通信負荷は 60% 以下である必要があります。PLC システムの通信ネットワークの主な形式は次のとおりです。
(1) PC をマスター、同じモデルの複数の PLC をスレーブとして、シンプルな PLC ネットワークを形成します。
(2) 1 つの PLC マスター、スレーブと同じタイプの他の PLC、マスター/スレーブ PLC ネットワークを構成します。
(3) PLC ネットワークは、特定のネットワーク インターフェイスを介して DCS のサブネットワークとして大規模な DCS に接続されます。
(4) 専用PLCネットワーク（各メーカーの専用PLC通信ネットワーク）。
CPUの通信タスクを軽減するために、ネットワーク構成の実際のニーズに応じて、さまざまな通信機能（ポイントツーポイント、フィールドバス、産業用イーサネットなど）の通信プロセッサを備えたPLCを選択する必要があります。
(iv) プログラミング機能
オフライン プログラミング モード: PLC とプログラマは共通の CPU を共有します。プログラマがプログラミング モードの場合、CPU はプログラマにサービスのみを提供し、フィールド デバイスは制御しません。プログラミング完了後は、プログラマが動作モードに移行し、プログラミングすることなくCPUがフィールド機器を制御します。オフライン プログラミング モードはシステム コストを削減できますが、使用やデバッグには不便です。
オンラインプログラミング方法: CPU とプログラマは独自の CPU を持ち、ホスト CPU はフィールド制御を担当し、スキャンサイクル中にプログラマとデータを交換します。プログラマはオンラインで準備されたプログラムまたはデータをホストに送信し、ホストは要求に従って実行します。次のスキャンサイクルで新たに受信した番組。このアプローチはコストが高くなりますが、システムはデバッグと操作が簡単で、大規模および中規模の PLC でよく使用されます。
5 つの標準化されたプログラミング言語: シーケンシャル ファンクション チャート (SFC)、ラダー ダイアグラム (LD)、ファンクション ブロック ダイアグラム (FBD) 3 種類のグラフィカル言語と、ステートメント リスト (IL)、ストラクチャード テキスト (ST) 2 種類のテキスト言語。選択したプログラミング言語は、その規格 (IEC6113123) に準拠している必要がありますが、特別な制御機会の制御要件を満たすために、C、Basic、Pascal などのさまざまな言語プログラミング形式もサポートしている必要があります。
(E) 処理速度
PLCはスキャンによって動作します。リアルタイム要件の観点からは、処理速度はできるだけ速くなければなりません。信号の継続時間がスキャン時間より短い場合、PLC は信号をスキャンしないため、信号データが失われます。
処理速度は、ユーザープログラムの長さ、CPU の処理速度、ソフトウェアの品質などに関係します。現在、PLC 接点は高速応答、高速、各バイナリ命令の実行時間は約 {{0}}.2 ～ 0.4 μs であるため、高度な制御要件に適応できます。アプリケーションのニーズに対応する高速な要件。スキャン サイクル (プロセッサ スキャン サイクル) は以下を満たす必要があります。小型 PLC のスキャン時間は 0.5ms/K 以下です。大型および中型 PLC のスキャン時間は 0.2ms/K 以下です。
V. PLCモデル
PLCタイプ:PLCは、全体タイプとモジュールタイプの構造に応じて2つのカテゴリに分類されます。
統合 PLC I / 0 ポイントは少なく、比較的固定されているため、ユーザーが選択する余地が少なく、通常は小規模な制御システムに使用されます。このタイプの PLC の代表的なものは、Siemens S7-200 シリーズ、三菱電機の FX シリーズ、オムロンの CPM1A シリーズです。
モジュールタイプ PLC は、PLC 基板に接続できるさまざまな I/O モジュールを提供し、ユーザーが必要に応じて制御システム I/O ポイントを合理的に選択して構成できるようにします。したがって、モジュール型 PLC の構成はより柔軟であり、一般的に中規模および大規模な制御システムに使用されます。例えば、シーメンスのS7-300シリーズやS7-400シリーズ、三菱のQシリーズ、オムロンのCVM1シリーズなどです。
VI.多彩なモジュール選択
(A) デジタル I/O モジュール
デジタル入出力モジュールの選択では、アプリケーション要件を考慮する必要があります。たとえば、入力モジュールでは、入力信号レベル、伝送距離、その他のアプリケーション要件を考慮する必要があります。出力モジュールはリレー接点出力タイプ、AC120V/23V双方向サイリスタ出力タイプ、DC24Vトランジスタ駆動、DC48Vトランジスタ駆動など豊富に取り揃えております。
通常、リレー出力モジュールは低価格、幅広い電圧の使用などの利点がありますが、寿命が短く、応答時間が長くなります。誘導性負荷に使用する場合はサージ吸収回路を増やす必要があります。双方向サイリスタ出力モジュールの応答時間は、頻繁なスイッチングや誘導性の低力率負荷の場合により速くなりますが、価格はより高価で、過負荷容量は劣ります。
また、入出力モジュールは入出力点数に応じて8点、16点、32点などの仕様に分けることができますので、実際のニーズに合わせて合理的に選択してください。
(B) アナログ I/O モジュール
アナログ入力モジュールは、アナログ入力信号のタイプに応じて、電流入力タイプ、電圧入力タイプ、熱電対入力タイプに分類できます。電流入力タイプは通常、4 ~ 20mA または 0 ~ 20mA の信号レベルです。電圧タイプの入力モジュールは通常、0 ～ 10V、-5V ～ +5V などの信号レベルです。一部のアナログ入力モジュールは、電圧または電流入力信号と互換性があります。
アナログ出力モジュールは電圧型出力モジュールと電流型出力モジュールにも分かれており、電流出力信号は通常 0-20mA、4-20mA です。電圧型の出力信号は通常、0〜0V、-10V〜+10Vなどです。
アナログ入出力モジュールは、入出力チャンネル数に応じて、2 チャンネル、4 チャンネル、8 チャンネルなどの仕様に分けることができます。
(C) 機能モジュール
機能モジュールには、通信モジュール、位置決めモジュール、パルス出力モジュール、高速計数モジュール、PID制御モジュール、温度制御モジュールなどが含まれます。 PLC の選択では、適合する機能モジュールの可能性を考慮する必要があります。機能モジュールの選択には、ハードウェアとソフトウェアの 2 つの側面が関係します。
ハードウェアの観点からは、まず機能モジュールが PLC に簡単に接続できることを考慮する必要があります。PLC には関連する接続、設置場所とインターフェイス、接続ケーブルおよびその他の付属品が必要です。ソフトウェアでは、PLC は対応する制御機能を備えている必要があり、機能モジュールのプログラミングに便利です。例えば、三菱電機のFXシリーズPLCは、「FROM」「TO」コマンドにより、対応する機能モジュールを簡単に制御できます。
VII.冗長化機能
(A) コントロールユニットの冗長化
1、重要なプロセスユニット: CPU (メモリを含む) と電源は 1B1 冗長である必要があります。
2、PLC ハードウェアとホット スタンバイ ソフトウェアが必要な場合は、ホット スタンバイ冗長システム、2 冗長または 3 冗長冗長フォールト トレラント システムを形成するために使用することもできます。
(B) I/Oインターフェースユニットの冗長化
1、多点I/Oカードの制御回路は冗長構成である必要があります。
2、重要な検出ポイントの多点I/Oカードを二重化構成可能。 3)重要な I/O 信号の必要性に応じて、2- リビジョンまたは 3- リビジョン I/O インターフェース ユニットを選択できます。