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 PLC机型的选取原则遵循I/O容量、存储器容量及运行速度这三个主要指标，具体选取原则与方法如下。

    (1) I/O容量

    根据控制对象的工艺要求可以统计出PLC控制系统的开关量I/O点数与模拟量I/O通道数，以及开关量和模拟量的信号类型。由于考虑到程序设计中I/O点数可能存在疏漏、I/O端子的分组情况及隔离与接地的要求等因素，所以应在统计出的I/O总点数的基础上，增加10%～15%的余量。考虑余量后的I/O总点数即为I/O点数估算值，该值是PLC选型的主要技术指标。

    为了方便以后对PLC控制系统进行调整与扩充，要求候选的各种PLC机型的I/O能力极限值必须大于I/O点数的估算值，并应尽量避免使PLC带I/O点的能力接近饱和，一般应留有30%左右的余量。

    (2)存储器容量

    PLC的存储器通常包括系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器。

 系统程序存储器存放管理程序、标准子程序、调用程序、监控程序、检查程序，以及用户指令解释程序，一般存储在ROM或可擦可编程只读存储器（简称EPROM）之中。系统程序由PLC生产厂家编写并写入ROM之中，用户不能读取。

    用户程序是指用户使用编程器输入的程序语句或用户使用编程软件从上位计算机下载的梯形图程序。用户程序存储器是指存放用户程序的RAM、EPROM及电可擦可编程只读存储器（简称EEPROM）。用户程序存储器容量的大小决定了PLC可以容纳用户程序的大小和控制系统的水平。该存储器容量通常以字为单位，每个字由16位二进制数组成。但是欧姆龙公司的CS/CJ系列PLC的用户存储器容量以步为单位，程序是按“步”存放的，每条指令长度一般为1～7步。l“步”占用一个地址单元，一个地址单元占2个字节。例如，LD和OUT等逻辑指令每个仅需要1步，但MOV等指令则需要3步。程序容量表示程序中全部指令的总步数。

    数据存储器(以下简称DM)是存放除用户程序外的控制参数等数据的存储器，也可以采用RAM、EPROM及EEPROM。为了防止RAM中的信息在掉电时丢失，通常用后备锂电池做保护，保存用户程序和数据。有些PLC采用了高性能闪存作为内置存储器和外置扩展存储器。

    PLC厂家预留的存储器容量是与所带I/O点数相适应的，通常在资料中都给出用户程序存储器和数据存储器的容量，如欧姆龙C200HE-CPU11型CPU单元，用户程序存储器容量为3.2 KB，数据存储器容量为4 KB，支持的I/O大点数为640点；C200HE-CPU42型CPU单元，用户程序存储器容量为7.2 KB，数据存储器容量为6 KB，支持的I/O大点数为880点；CJIG-CPU45型CPU单元，用户程序存储器容量为60 K步，数据存储器容量为128 K字，支持的I/O大点数为2560点，等等。

    在实际选取PLC机型时，对于存储器容量的指标通常主要考虑用户程序存储器的容量，用户程序占用内存量与I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等诸多因素有关。因此，在程序设计之前只能粗略地估算。根据经验，每个I/O点及有关功能器件占用的内存大致如下：

    · 开关量输入所需存储器字数=输入点数x10;

    · 开关量输出所需存储器字数=输出点数x8;

    · 定时器／计数器所需存储器字数=定时器／计数器数量x2;

    · 模拟量所需存储器字数=模拟量(AI/AO)通道数x100;

    · 通信接口所需存储器字数=接口个数x300。

    存储器的总字数再加上一个备用量即为存储器容量。例如，一般情况下的经验公式是：

    所需存储器容量（K字）= (1～1.25)×(DIx10+DOx8+AI/AOx100+CPx300) /1024其中，DI为开关量输入总点数；DO为开关量输出总点数；AI/AO为模拟量I/O通道总数；CP为通信接口总数。

    根据上面的经验公式得到的存储器容量估算值仅具有参考价值，还应考虑其他因素对其进行修正。需要考虑的因素如下：

    ①经验公式仅是对一般控制系统，而且主要是针对设备的直接控制功能而言的，特殊功能可能需要更大的存储器容量。

    ②不同型号PLC对存储器的使用规模与管理方式的差异，会影响存储器的需求量。

③程序编写水平对存储器的需求量有较大的影响。由于存储器容量估算时不确定因素较多，因此很难估算准确。工程实践中大多采用粗略估算，加大冗余量，实际选型时可参考以上估算值并以“就高不就低”为选型原则。

 (3)运行速度

 PLC的运行速度应满足实时控制的要求，CPU运行速度越快，则扫描周期越短，系统响应越快，控制更加及时。通常以执行1条基本逻辑指令（1步或1B）所占用的时间（μs/步或μS/B）或执行1K步或1 KB所占用的时间（ms/K步或ms/KB）来反映PLC的运行速度。例如，欧姆龙C200H仪系列PLC的运行速度是1.1 ms/KB（假设程序中基本逻辑指令占50%，MOV指令占30%，算术指令占20%），而CJ1系列PLC仅为0.04 ms/K步，运行速度提高了30倍。在选用CPU单元时，应根据工艺要求选择合适的PLC。

    PLC工作时，从读取输入信号到输出控制信号存在着延迟现象，即输入量的变化，一般要在1～2个扫描周期之后才能反映到输出端，这对于一般的工业控制是允许的。但在实时性要求较高的场合，不允许有较大的滞后时间。例如，PLC的I/O点数在几十到几千点的范围，此时用户程序的大小对系统的响应速度会产生较大的影响：滞后时间需控制在几十毫秒之内，一般应该小于普通继电器的动作时间（普通继电器的动作时间约为100 ms），否则就没有意义了。为了提高PLC的运行速度，可以采用以下几种方法：

    ①选取运算速度快的CPU，使执行1条基本逻辑指令的时间不超过0.5μs。

    ②优化控制程序结构，缩短PLC扫描周期。

    ③采用高速响应单元，如高速计数单元，其响应时间可以不受扫描周期的影响，而只取决于硬件的延时。

    在遵循以上选型三原则的同时需要特别注意的是，PLC的结构分为整体式和模块式两种：整体式结构把PLC的CPU、I/O单元及电源放在一块电路板上，省去了插接环节，体积小．每个I/O点的平均价格比模块式结构便宜，适用于工程比较固定、控制速度要求不高的开关量对象。小型PLC（如欧姆龙CPM2A、CP1系列PLC，西门子S7-200系列PLC等）一般为整体式结构，可以解决诸如小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等问题。

    中大型PLC一般为模块式结构，其控制功能的扩展、I/O点数的增减、I/O比例的调整等都比整体式PLC方便灵活，维修更换单元、判断与处理故障快捷，适应于工艺过程变化较多、控制要求较复杂的系统。因此，对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的系统，如化工生产中常见的温度、压力、流量、物位等连续量的控制，可以选取运算功能较强的中型PLC（如欧姆龙CJ1型PLC，西门子S7-300系列PLC等），配备具有A/D转换功能的模拟量输入单元及带有D/A转换功能的模拟量输出单元，并配接相应的传感器、变送器（对温控系统可以选用将温度传感器的值直接输入的温度单元）和驱动装置等。

    对于比较复杂的中大型控制系统，如闭环控制、PID调节与通信联网等，可以选用中大型PLC（如欧姆龙CS1、CVMI系列PLC，西门子S7-400系列PLC等）。当系统的各个控制对象分布在不同的地域时，应根据各部分的具体要求来选择PLC，以便组成一个分布式的控制系统。

    在一个单位或一个企业中，应尽量使用同一厂家、同一系列的PLC，这不仅使单元通用性好，减少备件量，而且还会给编程和维修带来极大的方便，利于系统的扩展升级。

 CJ1系列PLC的主要机型包括CJIM( CJIM-CPU××)、CJI( CJIG-CPU××)和CJ1-H（CJIH-CPU××H及CJIG-CPU××H）三种，属于中型模块式PLC，它以体积小、速度快为特色，采用多任务结构化编程模式，具有多个协议宏服务端口，易于联网，适用于高频计数与高频脉冲输出的系统。其突出特点及功能如下。

    (1)处理速度快

    CJ1系列PLC的CPU执行基本逻辑指令的时间一般为0.08μs／条（其中CJ1-H CPU可以达到0.02μs／条），执行指令的时间一般为0.12μs/条（其中CJI-H CPU可以达到0.06μs/条），系统管理、I/O刷新和外设服务所需的时间大幅度减少。

    (2)程序容量与I/O容量大

    CJ1系列PLC的程序存储量大是120 K步，DM的大容量是256 K字，多处理2560个I/O点，这为复杂程序和各类接口单元、通信及数据处理提供了充足的内存：

    (3)无底板结构

    CJI系列PLC不配底板，总线嵌在各单元内部，单元组合灵活；侧面积为90 mm×65nm，长度多配10个单元，可以快速安装和配置，提高了空间利用率。

    (4)软硬件兼容性好

    CJ1系列PLC在程序及内部设置方面与高端中大型CS1系列PLC全部兼容。

    (5)系统扩展性好

    CJ1系列PLC多可用电缆串行连接3块扩展机架，多支持40个单元。

    ( 6) I/O点分配灵活

    由于CJ1系列PLC无需底板，它的I/O点的分配可以采用系统自动分配和用户自定义分配两种方式。

    (7)高速性能强

    CJ1M PLC的CPU单元具有高速中断输入处理功能、高速计数功能和可调占空比的高频脉冲输出功能，可以实现jingque定位控制和速度控制。

CJ1系列PLC具有功能强、速度快、配置灵活、微型化等特点。CJ1系列PLC的主要CPU单元规格见表3-3。

表3-3 CJ1系列PLC的主要CPU单元规格表

 型 号  数据存储器(K字)  程序存储器(K步)  多I/0点  扩展机架 LD指令处理时间(μs)  

CJ1H-CPU66H     256      120      2560  多3个      0.02  

CJ1H-CPU65H     128      60      2560  多3个      0 02  

CJ1G-CPU45H     128      60      2560  多3个      0.04  

CJ1G-CPU44H     64      30      1280  多3个      004  

CJ1G-CPU43H     64      20      960  多2个      0.04  

CJ1G-CPU42H     64      10      960  多2个      0.04  

CJ1G-CPU45     128      60      1280  多3个      0.08  

CJ1G-CPU44     64      30      1280  多3个      0.08  

CJ1M-CPU23     32      20      640  多1个      0.1  

CJ1M-CPU22     32      10      320      无     0.1  

CJ1M-CPU13     32      20      640   多1个      0.1  

CJ1M-CPU12     32      10      320      无    0.1  

    由于所有CJ1系列PLC的CPU单元运行速度和带I/O点能力均满足本项目的控制要求，其中CJ1M PLC具有高速中断输入处理功能、高速计数功能和可调占空比的高频脉冲输出功能，特别适用于机电控制领域的jingque定位，但用户存储器的容量偏小且系统扩展能力有限；CJ1H较之CJ1增加了许多新的专用指令，其运行速度普遍比CJ1快3～4倍，价格也较高。

因此，考虑到性价比和系统扩充的因素，本例可以选取CJ1G-CPU44 PLC。

    CJIG PLC为无底板的模块式结构，如图3-1所示。它的基本配置包括CPU单元、电源单元、基本I/O单元、特殊I/O单元、CPU总线单元和端盖等，多可连接10个I/O单元。可以选配存储卡，连接扩展机架时必须配I/O控制单元。

图3-1 CJ1GPLC结构示意图

CJ1G PLC的CPU单元示意图如图3-2所示。CPU单元内部包括微处理器及其控制逻辑、系统存储器、用户存储器、数据存储器、DIP开关及存储卡仓等；单元外部有指示灯、外设接口及RS-232C端口等。但是CJ1系列PLC所配的CPU均不支持内插板。各部分的具体功能参见CJ1系列PLC相关手册。

    图3-2   CJIG PLC的CPU单元示意图

    虽然CJ1系列PLC是无底板结构，但术语“槽”（即通道或字）仍然用于指示机架上单元的相关位置。CJ1系列PLC的各单元安装顺序是电源单元、CPU单元和I/O单元，以及右侧的端盖，其中CPU单元右边的槽号默认为0，槽号从左向右依次增加。

    在连接各单元时，应将两单元底部的总线端口对齐后压紧，并拨动单元顶部和底部的黄色滑杆将两单元锁在一起，必须确认滑杆锁到位，否则PLC不能正常工作。端盖(型号CJ1W-TER01)也用同样的方法连接在PLC右边单元上。对欧姆龙CJ1系列PLC的基本I/O单元而言，安装完毕后无须设置其所在地址，由CPU单元自行分配。但是，对于另外两类单元——特殊I/O单元和CPU总线单元，则需设置寻址范围。

主单元 CompoBus/S远程I/O，大256位  CJ1W-SRM21 

该单元用于CompoBus/S总线通信，实现远程I/O控制 

    根据老化测试台的模拟量输入点数及特性，出于系统冗余的考虑，本项目选取2块模拟量输入单元CJ1W-AD081，共16路模拟输入信号。该单元的使用方法远比基本I/O单元复杂，由于每个特殊I/O单元所占内存量大，所以一个PLC控制系统中配置的此类单元数量是很有限的。对于工程技术人员，掌握模拟量单元的使用需从以下5点入手：

    ①了解模拟量单元的类型和基本工作原理；

    ②详细了解单元的主要功能及技术指标，掌握选型技巧；

    ③掌握单元的硬件配置，特别是单元号、量程的设置及配线等；

    ④掌握单元的存储区域设置及标志位的调用；

    ⑤会编写梯形图程序调用和处理模拟量单元的数据。

    下面介绍欧姆龙模拟量输入单元CJ1W-AD081的原理、硬件设置及连线方法。而涉及量程设置与寻址的软件内容将在第4章中介绍。

    (1) CJ1W-AD081单元的工作原理

    模拟量输入单元CJ1W-AD081是将8路模拟量输入信号（标准量程的电压或电流信号）转换成数字量后送入PLC中相应存储区的单元。CJ1W-AD081单元的主要技术指标见表3-6。

    表3-6 CJ1W-AD081单元的主要技术指标

注：①对每路输入信号可单独设置范围。

    ②确保信号在规定量程内操作，否则将损坏单元。

    ③精度按满量程计算，如±0.2%的精度将会导致的大误差为±8（BCD码）。

    默认设置值的电压输入可以调整，如果是电流输入，则相应调整偏置和增益值。

    ④A/D转换时间是指一个模拟信号经输入单元转换后并以数字量形式存储到存储器中所耗费的时间。CPU单元读取转

换数据前至少延迟一个扫描周期。

    ⑤高于600 V的电压接入单元会损坏内部元件。

    ⑥能安装到+个机架的大模拟量输入单元数量取决于安装在机架上的供电单元。

    ⑦仅当量程设置为1-5V或4-20mA时，才支持断线检测。当量程设置为1-5V或4-20 mA时无输入信号，断线标志位为“ON”。

    CJ1W-AD081的工作原理如图3-9昕示：在单元硬件设置正确的前提下，当CJ1W-AD081单元上电时，或当CJ1G PLC的辅助区(A区）中与该单元对应的重新启动位激活时，CPU将用户预置在DM区中的相关参数通过I/O总线传送给存储器，并根据用户编写的梯形图程序控制A/D转换器完成模拟量到数字量的转换，后将转换后的数字量传送到PLC指定的存储区中。本书将在第4章重点介绍CJI系列PLC各存储区的分配与功能。

    图3-9 CJ1W-AD081的工作原理图

    (2) CJ1W-AD081单元的硬件设置及连线

    设置CJ1W-AD081单元的操作步骤如下。

    ①设置单元号。CJ1W-AD081单元示意图如图3-10所示。单元面板上有两个旋转拨码盘用来设置单元号。可以用螺钉旋具设置0～95任意一个数，但是不能与PLC正在使用的其他特殊I/O单元的单元号重复。本项目中将2块CJ1W-AD081的单元号分别设置为“0”和“1”，按以下公式计算单元号为“0”的CJ1W-AD081单元占用的CIO区首通道n与DM区首通道m。

图3-10 CJ1W-AD081单元示意图

    n=CIO 2000+10x单元号=CI0 2000+10x1=CIO 2000

    m=D20000+100x单元号=D20000+100x0=D20000

    因此，该单元占用CIO区的CIO 2000～CI0 2009共10个通道，占用DM区的D20000～D20099共100个通道。当设置其他单元号时，CIO区及DM区通道分配参照表3-7。由于CJ1系列PLC的CPU与CJIW-AD081是通过CIO区和DM区进行参数设置实现A/D转换的，所以在系统上电前，必须设置好单元号且在PLC运行过程中绝不允许带电更换单元或更改单元号。

    表3-7 单元号与CIO、DM区通道对应关系表

    注：两个或两个以上特殊I/O单元设置相同的单元号时，将导致错误“UNIT No. DPLERR”（单元号重复错误）产生

    （可由手持编程器检索），同时标志位A401.13置为“ON”，PLC停止操作。

    ②设置操作模式开关。位于单元面板下方的操作模式开关用于选择普通模式与调整模式，具体设置见表3-8。调整模式用于调整每一路模拟输入信号的偏置和增益量，调整数值存储在CJ1W-AD081内置的EEPROM中。普通模式则进行正常的A/D转换。因此，在本项目中应将SW1、SW2均置于“OFF”，即CJ1W-AD081单元处于普通模式。

    表3-8 操作模式设置表

    ③设置电压／电流开关。某一路模拟量输入信号的类型可以通过设置接线端子排下的输入信号类型开关来确定是电压还是电流输入信号。首先需卸下接线端子排，方法是向下扳接线端子排下方的杠杆，如图3-11所示。

    图3-11 卸下接线端子排示意图

    拔起端子排，露出下面的电压／电流开关，如图3-12所示。“ON”为电流输入，“OFF”为电压输入。本项目拟将1#、2#探测器的各3路模拟输入信号“+28.5 V转接”、“+28.5 V消耗电流”和“磁控管电流”依次接到单元号为“0”的CJ1W-AD081单元的1～3路和5～7路上，对应的SW1～SW3置为“ON”，SW5～SW7置为“ON”，确保这6路模拟输入信号为电流信号。设置完成后，重新安装好接线端子排。

    图3-12 电压／电流开关示意图

    同样，单元号为“1”的CJ1W-AD081单元的1～3路和5～7路分别接3#、4#探测器的各3路模拟输入信号，对应的SW1～SW3和SW5～SW7均置为“ON”。

    注意：安装或拆卸接线端子排前必须关闭PLC电源。

    ④单元连线。CJ1W-AD081单元接线端子图如图3-13所示，每一路输入信号由正、负极构成，AG端连接到单元内部的模拟地，与屏蔽线连接可以有效地降低系统的噪声干扰。本项目中占用了2块CJ1W-AD081单元的1～3路和5～7路，因此参照图3-14用导线分别将6路模拟电流输入信号的正、负极连接到单元的A1和A2，B1和B2，A3和A4，A6和A7，B6和B7，A8和A9端子上，将屏蔽线连接到A5和B5端子上。

    图3-13 CJ1W-AD081单元接线端子图

    需要注意的是，在配线时端子连接必须用压接端子。当其他输入信号空闲时，将输入端子的正、负极短接，否则当输入信号的量程设置为1～5 V或4～20 mA时，断线标志位将置为“ON”，面板“ERC”指示灯报警。当然，也可以在DM区参数设置时将空闲输入设为“0”，即未使用。