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PLC行业应用趋势分析

伴随着日益上升的消费需求，外国直接投资流入中国升速，推进了中国的制造业，紧接着推动了PLC在中国的市场的发展。

　　近年来中国OEM机械厂家一直忙于提高国产机械的自动化水平，减少对国外高端机械产品的依赖。因此，PLC作为典型控制产品，在纺织机械、塑料机械、印刷机械、食品机械、包装机械、起重机械、机床和化工机械等诸多领域被广泛应用。受危机的影响，中国OEM市场全面低迷，尤其是2008年下半年至2009年上半年，成本上升、出口锐减和内需萎缩导致中小企业大量倒闭，部分行业大企业严重开工不足，直接影响了该市场对PLC的需求。其中大的OEM市场——纺织机械的PLC应用规模降低到2.67亿元，萎缩近50%。使得深耕于该行业的PLC厂商都遭受重创。另外经济低迷导致需求的下降，在电梯、纺织机械、建筑机械、电源设备、造纸机械、电子制造设备、物料搬运、机床、HVAC、塑料机械、橡胶机械等应用中呈负增长的态势。纵观2009年，PLC在大部分OEM行业的应用都维持低迷的态势，只有少数如食品机械和包装机械等受经济周期影响不大的行业仍能保持一定的增长。但是，一些行业如，汽车、基础设施建设、矿业、市政等直接受国家刺激政策的拉动，PLC需求不减，成为PLC稳步增长的中坚力量。

　　冶金行业是应用PLC多的项目型市场，以大、中型PLC为主，由于产能过剩、需求萎缩和价格下降，也使得PLC在该行业继续保持低迷的态势。

　　PLC的未来发展除了产品本身的发展，更大程度上取决于用户和市场的发展，任何产品存在的根本在于用户和市场的需求。随着经济的回暖和国家政策的推动，自动化产品市场的需求持续旺盛。特别是在低碳时代，制造企业充分认识到了自动化产品的作用，以及其对于企业利润和在竞争激烈的全球市场中取得成功的贡献，因而继续在自动化设备上加大资本投资。PLC产品可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域，并在各个制造行业保持稳固增长。基于对更高自动化程度和更高能效的需要，制造业会越来越多地应用PLC。在制造过程中，以低生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求，给PLC的创新与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要，无疑给PLC带来了巨大的机遇，特别是在OEM、楼宇自控等低迷的行业中，将会有很大的起色。

　　在PLC市场内，小型PLC占据高的比例——而在国外，往往中型比例更高。这是典型的国情所决定的，设备较为低端，控制需求不高。但是这种情况只是表面，一些核心的情况正在发生转变。首先是国内用户对小型PLC的利用已经到了一种非常高的水平，很多小型PLC在履行中型PLC的职能。此外，中型PLC的比例在逐年提高。中国市场在过去10~20年，完成了从没有自动化，到小型PLC成为主流的转变。在未来，相信是从小型PLC到中型（或者小型的自我改进）的转变。

模块式PLC的结构组成和特点

大、中型PLC(如西门子的S7-300和S7-400系列)一般采用模块式结构。模块式PLC用搭积木的方式组成系统，它由机架和模块组成(见图2-2)。模块插在模块插座上，后者焊在机架的总线连接板上，有的厂家将机架称为基板。PLC厂家备有不同槽数的机架供用户选用，如果一个机架容纳不下所选用的模块，可以增设一个或数个扩展机架，各机架之间用I/O扩展电缆相连，有的PLC需要通过接口模块来连接各机架。

       用户可以选用不同档次的CPU模块、品种繁多的I／O模块和特殊功能模块，对硬件配置的选择余地较大，维修时更换模块也很方便。

       有的模块式PLC(如西门子的S7-300系列PLC)没有机架，各模块安装在铝质导轨上，相邻的模块之间用模块下面的U形总线连接器连接。

PLC输入/输出滞后时间（PLC系统响应时间）简介

       输入/输出滞后时间又称系统响应时问，是指PLC的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间这三部分组成。
       输入模块的RC滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声，消除因外接输入触点动作时产生的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，其典型值为10ms左右。
       输出模块的滞后时间与模块的类型有关，继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左右；双向晶闸管型输出电路在负载通电时的滞后时间约为1ms，负载由通电到断电时的大滞后时间为10ms；晶体管型输出电路的滞后时间一般在1ms以下。
       由扫描工作方式引起的滞后时间长可达两个多扫描周期。
       PLC总的响应延迟时间一般只有几十ms，对于一般的系统是无关紧要的。要求输入输出信号之间的滞后时间尽量短的系统，可以选用扫描速度快的PLC或采取其他措施。

　PLC控制系统，Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。

　　PLC控制系统的特点

　　(1)从开关量控制发展到顺序控制、运算处理，是从下往上的;

　　(2)逻辑控制、定时控制、 计数控制、 步进(顺序)控制、连续PID控制、数据控制DDPLC具有数据处理能力、通信和联网等多功能;

　　(3)可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站;

　　(4)也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行;

　　(5)PLC网络既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统;

　　(6)主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。

　　PLC的设计选型的8个步骤

　　系统设计的水平将直接影响控制系统的性能、设备的可靠性。这其中PLC的选型至关重要，如何根据不同的控制要求选择合适的PLC，设计出运行平稳、动作可靠、安全实用、调试方便、易于维护的控制系统呢?在PLC系统设计时，首先应确定系统方案，下一步工作就是PLC的设计选型。选择PLC，主要是确定PLC的生产厂家和PLC的具体型号。对于系统方案要求有分布式系统、远程I/O系统，还需要考虑网络化通讯的要求。那么具体应该如何选择PLC呢?笔者认为应该有以下几方面的内容。

　　1、PLC生产厂家的选择

　　确定PLC的生产厂家，主要应该考虑设备用户的要求、设计者对于不同厂家PLC的熟悉程度和设计习惯、配套产品的*性以及技术服务等方面的因素。从PLC本身的可靠性考虑，原则上只要是国外大公司的产品，不应该存在可靠性不好的问题。

　　笔者个人认为，一般来说，对于控制独立设备或较简单的控制系统的场合，配套日本的PLC产品，相对来说性价比有一定优势。对于系统规模较大网络通讯功能要求高、开放性的分布式控制系统、远程I/O系统，欧美生产的PLC在网络通讯功能上更有优势。

　　另外对于一些特殊的行业(例如：冶金、烟草等)应选择在相关行业领域有投运业绩、成熟可靠的PLC系统。

　　2、输入输出(I/0)点数的估算

　　PLC的输入/输出点数是PLC的基本参数之一。I/O点数的确定应以控制设备所需的所有输入/输出点数的总和为依据。在一般情况下，PLC的I/O点应该有适当的余量。通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行调整。

　　3、PLC存储器容量的估算

　　存储器容量是指可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，各种PLC的存储器容量大小可以从该PLC的基本参数表中找到，例如：西门子的S7-314 PLC的用户程序存储容量为64KB，S7-315-2DP PLC的用户程序存储容量为128KB。程序容量是存储器中用户程序所使用的存储单元的大小，因此存储器容量应大于程序容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，需要对程序容量进行估算。

　　如何估算程序容量呢?许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数(16位为一个字)，另外再按此数的25%考虑余量。