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開(kāi)關(guān)量I／O模塊的選擇

1. 開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇

開(kāi)關(guān)量輸入模塊是用來(lái)接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：

1）輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)

開(kāi)關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。

開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來(lái)考慮。話?Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如5Ｖ輸入模塊遠(yuǎn)不得超過(guò)１０米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。

2）輸入接線方式

開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式，

匯點(diǎn)式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（COM）；而分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的。分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，鄭州plc控制柜，如果輸入信號(hào)之間不需要分隔，plc控制柜元件，一般選用匯點(diǎn)式的。

3）注意同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量

對(duì)于選用高密度的輸入模塊(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等)，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過(guò)輸入點(diǎn)數(shù)的60％。

4）輸入門(mén)檻電平

為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門(mén)檻電平的大小。門(mén)檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱PLC說(shuō)明書(shū)。

我覺(jué)得這個(gè)問(wèn)題不能光從底層硬件成本和技術(shù)的角度來(lái)看，要換個(gè)角度來(lái)看，就容量理解多了。

兩者用來(lái)控制設(shè)備時(shí)，plc控制柜安裝，實(shí)現(xiàn)過(guò)程有何不同

首先單片機(jī)不能直接控制外部硬件，

要工程師圍繞著單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)完整的電路板，包括電源、IO，晶振，模擬量輸入輸出，通訊模塊，隔離組件等等做成PCB，然后將各個(gè)元件集成到電路板上對(duì)整個(gè)集成電路板進(jìn)行測(cè)試無(wú)誤后對(duì)電路板進(jìn)行封裝往單片機(jī)里寫(xiě)程序，根據(jù)控制程序電路板做出相應(yīng)的信號(hào)的輸入和輸出，從而完成設(shè)備的控制

再來(lái)看PLC，

根據(jù)項(xiàng)目需求，采購(gòu)一款市面上的標(biāo)準(zhǔn)PLC，可以選配IO模塊和通訊模塊和其他模塊根據(jù)該型號(hào)的PLC，用PLC自帶軟件直接編程即可做出相應(yīng)的信號(hào)的輸入和輸出單機(jī)成本分析

單片機(jī)方案：

一個(gè)會(huì)單片機(jī)集成電路的工程師的工資單片機(jī)和PCB成本

PLC方案：

一個(gè)會(huì)PLC的工程師PLC成本

按照我的理解，可能會(huì)單片機(jī)的工程師的工資要比會(huì)PLC的工程師高一些，但是單片機(jī)的硬件成本要比PLC低，所以兩者的成本很難說(shuō)

批量生產(chǎn)

如果這個(gè)產(chǎn)品是統(tǒng)一的批量生產(chǎn)的設(shè)備，那研發(fā)這個(gè)設(shè)備不論是單片機(jī)還是PLC方案，工程師的工資都變?yōu)榱艘淮涡酝度耄俸罄m(xù)的產(chǎn)品批量生產(chǎn)過(guò)程中，一定是單片機(jī)方案的成本更低。

非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的工程應(yīng)用

在工業(yè)工程項(xiàng)目中，很多項(xiàng)目都是系統(tǒng)集成，各個(gè)廠家通過(guò)競(jìng)標(biāo)的方式拿到項(xiàng)目并在規(guī)定的工期范圍內(nèi)完成該自動(dòng)化項(xiàng)目，那這種情況下就需要控制系統(tǒng)要能快速部署，同時(shí)部署后能很快的進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。那此時(shí)，工控PLC是適合的選擇。系統(tǒng)集成項(xiàng)目通常是將各種不同的設(shè)備集成到一個(gè)主控制系統(tǒng)里，而各個(gè)子設(shè)備和系統(tǒng)肯定會(huì)有相應(yīng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口。成熟的PLC兼容所有標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)接口包括各種IO和通訊協(xié)議，只需要簡(jiǎn)單配置即可完成。

對(duì)一個(gè)公司來(lái)說(shuō)，如果它每年要接很多不同的自動(dòng)化控制項(xiàng)目，那就意味著這些不同的項(xiàng)目都能很快的被部署和完成，同時(shí)如果現(xiàn)場(chǎng)的控制系統(tǒng)發(fā)生問(wèn)題時(shí)，能快速的維護(hù)和恢復(fù)生產(chǎn)。對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)，如果是PLC本體出故障，簡(jiǎn)單的方式就是從市面上再買一套直接替換上去就可以。

風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)工程公司來(lái)說(shuō)也非常重要，一個(gè)是在各行各業(yè)和經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)個(gè)不同工況應(yīng)用驗(yàn)證下的PLC控制器怎么也會(huì)比臨時(shí)開(kāi)發(fā)一套基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性要高的多。

對(duì)于幾百萬(wàn)量級(jí)或者幾千萬(wàn)量級(jí)甚至上億的大項(xiàng)目，小小的PLC根本算不上什么成本，但是換來(lái)的經(jīng)過(guò)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的項(xiàng)目驗(yàn)證下的穩(wěn)定性對(duì)一個(gè)工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，這是節(jié)省成本。

問(wèn)：是什么因素讓plc比單片機(jī)可靠

答：使用者的技術(shù)水平導(dǎo)致的

問(wèn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)為何不能做到這些

答：先問(wèn)是不是，再問(wèn)為什么。

plc能做到的單片機(jī)都可以做到（此處的單片機(jī)泛指各種芯片）。可以更抽象的理解為單片機(jī)就是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，plc就是一款設(shè)計(jì)成熟的汽車。

你把單片機(jī)、電路設(shè)計(jì)和plc都學(xué)會(huì)了你就明白他們是共通的。

單片機(jī)一般用在成本敏感，產(chǎn)品需求量多的場(chǎng)景，沒(méi)有哪家公司會(huì)用plc開(kāi)發(fā)掃地機(jī)器人和智能儀表。

plc一般用在大型工程里，plc控制柜接線，這類的特點(diǎn)就是系統(tǒng)功能復(fù)雜，開(kāi)發(fā)周期短，成本不敏感，沒(méi)有幾家公司會(huì)在時(shí)間緊張只做幾次的工控項(xiàng)目里才從畫(huà)單片機(jī)原理圖開(kāi)始。

后面想更了再更……

plc比單片機(jī)更穩(wěn)定，這個(gè)是個(gè)誤區(qū)，首先，plc內(nèi)部也是微處理器，也是由基本模擬數(shù)字電路構(gòu)成，而單片機(jī)只相當(dāng)于微處理器，二者并不能直接比較。就好比游戲中，單片機(jī)相當(dāng)于剛落地，沒(méi)有任何裝備的角色，而plc就好比身穿鎧甲的勇士，你說(shuō)誰(shuí)更強(qiáng)呢？

有的plc里面其實(shí)就是單片機(jī)，然后他還會(huì)加很多保護(hù)(所以體積更大)，還會(huì)有專業(yè)的廠家(西門(mén)子，施耐德，三菱等等)做開(kāi)發(fā)軟件，他們的工作是簡(jiǎn)化你的編程，讓你直接用他們做好的東西就夠了。

所以，plc可以認(rèn)為是在單片機(jī)的基礎(chǔ)上，一些國(guó)際知名廠商給你做了軟硬件方面的保護(hù)，還是整個(gè)團(tuán)隊(duì)做的，你一個(gè)人幾乎不可能超過(guò)他們，至少?gòu)腻X(qián)，精力的投入是這樣的。

另外如果你有辦法降低成本，性能還差不多，拿他們應(yīng)該也會(huì)降下來(lái)，這是市場(chǎng)決定的

所以，如果你不是去做或者設(shè)計(jì)plc，而是應(yīng)用，可以不考慮這些

另外，比如我做一個(gè)手環(huán)之類的，賣100w個(gè)，每個(gè)貴10塊錢(qián)，后果就很嚴(yán)重了。我之前做過(guò)一個(gè)CT室的生產(chǎn)線(我做的其中一部分)，一年200臺(tái)，一臺(tái)1000w以上，比如做這種貴個(gè)100w，但是效果更好他們可能就覺(jué)得無(wú)所謂

plc里面就是單片機(jī)，不過(guò)輸入輸出專門(mén)設(shè)計(jì)了電路，增加了光電隔離，繼電器隔離等，模擬量輸入也模塊化了，應(yīng)用起來(lái)比較簡(jiǎn)單。只要設(shè)計(jì)功底好，照樣可以用單片機(jī)當(dāng)工控機(jī)。

控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來(lái)源：

1.來(lái)自空間的輻射主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程、雷電、無(wú)線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的，通常稱為輻射敢擾，其分布極為復(fù)雜．若系統(tǒng)置于射頻場(chǎng)內(nèi)，就會(huì)收到輻射敢擾，其影響主要通過(guò)兩條路徑；一是直接對(duì)PLC內(nèi)部的輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；二是對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的輻射，由通信線路的感應(yīng)引入干擾．輻射敢擾與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)大小，特別是頻率有關(guān)，一般通過(guò)設(shè)置屏蔽電纜和系統(tǒng)局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)．

2.來(lái)自系統(tǒng)外引線的傳導(dǎo)干擾

主要通過(guò)電源和信號(hào)線引入，通常稱為傳導(dǎo)干擾．這種干擾在我國(guó)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較嚴(yán)重．

A.來(lái)自電源的干擾

實(shí)踐證明，因電源引入的干擾造成控制系統(tǒng)故障的情況很多。 系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電．由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，將受到所有空間電磁干擾.而在線路上感應(yīng)電壓和電流，尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流轉(zhuǎn)動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路傳到電源邊．系統(tǒng)電源通常采用隔離電源，但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想．實(shí)際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，完全隔離是不可能的．

B.來(lái)自信號(hào)線引入的干擾

與控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類信號(hào)之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)．此干擾主要有兩種途徑：一是通過(guò)變送器或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽略；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的．由傳輸信號(hào)引入的干擾會(huì)引起I / O 信號(hào)工作異常和測(cè)量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷．對(duì)于隔離性能差的系統(tǒng)，還會(huì)導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)和死機(jī)．控制系統(tǒng)因信號(hào)引入干擾造成I / O 模件損壞數(shù)相當(dāng)嚴(yán)重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多．

3.來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾

接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一.正確的接地，既能大大減弱電磁干擾的影響，又能大大減弱設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC/DCS系統(tǒng)將無(wú)法正常工作．DCS/PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等．接地系統(tǒng)混亂對(duì)DCS/PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作．例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地，如果電纜屏蔽層兩端A 、B都接地，就存在地電位差，有電流流過(guò)屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)加雷擊時(shí)，地線電流會(huì)更大．

此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內(nèi)有會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線之間的輻合，干擾信號(hào)回路．若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC 內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作．PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響DCS/PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)．模擬地電位的分布將導(dǎo)致測(cè)量精度下降，引起對(duì)信號(hào)測(cè)控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作．

4.來(lái)自DCS/PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾

主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路互相輻射及其對(duì)模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等．這都屬于DCS/PLC 制造廠對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)的內(nèi)容，比較復(fù)雜，作為應(yīng)用部門(mén)是無(wú)法改變，可不必過(guò)多考慮，但要選擇具有較多應(yīng)用實(shí)踐或經(jīng)過(guò)考驗(yàn)的系統(tǒng)。