如何選購、選型最恰當的PLC

摘 要：每一間自動化制造商和代理商都會跟隨技術的進步與市場的變化適時的發布新型的 PLC。每年都會有新的自動化工程師進入技術經理職位。每年都會有來自專業學校的初級工程師由進入自動化工程設計研發領域。因此，如何選購最恰當的PLC永遠是最基礎也是最重要的課題。選購選型失敗所導致的損失有的時候對于工程項目的損害是致命的。本文論述的PLC選型選購雖然基于臺達公司，但是引用原則適合一般的選購選型設計。

關鍵詞：PLC 選購 選型 技術經理

1 引言
　　在PLC日益成為工廠自動化基本技術平臺的時代，如何選用一部適用的PLC以達到真正需要，而又能符合經濟效益，是一項重要課題。PLC本身強調的特色是：體積小、功能高、性能強、操作簡便、程序設計簡易、模塊擴充有彈性、聯機容易等。針對上述特色說明，選擇符合功能需求與經濟效益的PLC系統。本文雖然基于臺達系列PLC論述，但是引用原則適合一般的選購選型設計。

2選用PLC的參考條件
　　各廠家所生產或代理PLC所具有的功能都大同小異，差異并不顯，因此以受控制系統的大小、未來的擴展性、及經費預算來考慮。在選擇上，可先就廠商PLC目錄做初步的決定，可能考慮的要項如下：
2.1提供的基本容量特色
（1）輸入信號之電壓范圍。
（2）提供之指令功能：基本的操作指令、可延伸之應用指令、數據處理指令、算數指令、PID指令等等。
（3）PLC之指令處理速度(即執行速度)通常以usec計。
（4）內含之內存容量，通常以K bytes計。
（5）定時器、計數器功能。
（6）資料緩存器的容量。
（7）I/O點數的擴充量。
（8）其它特殊功能：如浮點數運算、萬年歷與系統時鐘、高速計算能力等等。
2.2外圍之可擴充能力
(l)與個人計算機聯機的方便性。
(2)使用個人計算機編譯軟件之容易性。
(3)D/A或A/D轉換模塊之供應。
(4)PLC網絡功能。
(5)控制運動裝置功能，如步進馬達、伺服馬達、定位控制器。
2.3PLC的電源規格
絕大多數是以交流(AC)為電源，應注意如下事項：
(1)電壓之范圍。
(2)電源斷電的可允許瞬問時間為多長，PLC仍不受影響且繼續動作。
(3)電源的保護措施，和所能容忍的最大使用電壓及電流。
(4)整個機臺的功率消耗量為多少V、A或W。
2.4PLC輸入規格注意事項
(l)輸入之最大電壓。
(2)輸入可允許的最大電流。
(3)輸入為0N時之最小電流。
(4)輸入為OFF時之最大電流。
(5)回路的絕緣型態。
2.5 PLC輸出規格注意事項
(l)外部電壓的型態及值。
(2)是電阻性負載或電感性負載。
(3)當輸出開路時的最大泄露電流值。
(4)輸出端在0N時及0FF時的反應時間。
(5)輸出回路所采用的回路絕緣方式。
2.6環境條件
（1）PLC使用的溫度范圍。
（2）耐震性。
（3）耐撞擊性。
（4）耐噪聲。
（5）耐電擊之能力。
（6）系統的整個絕緣抗阻。
（7）接地的設置。
（8）工作環境的限制，主要是IP防護等級。

3使用前檢查與日常維護
3.1使用前檢查
(l)檢查電源接線(電源OFF)。電源端子接線錯誤、直流輸入線與電源線短路，或輸出線之a短路等均會嚴重損壞PLC。在接通電源前先檢查電源及接地的接線，以及輸入/輸出接線。
(2)程序及檢查：電源0N，DVP-PLC，STOP。使用外圍裝置將程序寫入主機之后，將寫入程序讀出、并使用程序檢查功能(請參考HPP中文操作手冊)來檢查程序之回路與文法是否正確。
(3)運轉與測試：電源ON、PLC-RUN。RUN輸入端及COM端導通的話，或將RUN開關撥至0N位置，處于運轉模態，運轉中可藉由HPP來變更定時器(T)、計數器C，緩存器(D)之設定值及暫存值，并可強制輸出接點作ON/OFF動作。使用HPP可呼叫出各部繼電器之ON/OFF動作及T、C、D之設定值與現在值。
(4)LED指示燈檢測異常。電源指示上POWER燈正常時主機通上電源時LED亮綠燈，如果主機通上電源時指示燈不亮若拆掉+24V導線，指示燈會亮，表示PLC的DC負載過大，這時請另行準備DC24V電源供應器。

（5）電池電壓指示(BATT、LOW燈)：
·當電池電壓不足時本指示燈亮，同時特殊補助繼電器ON o當此燈開始亮起，約一個月后程序(當使用RAM時)自動消失，而靠電池作停電記憶之記憶區全部歸0。
·當此燈亮時請交換新電池(建議五年更換一次)。
·當主機蓋拿下即可更換電池。
·如果特殊補助繼電器被驅動的話，即使電池電壓已降低BATT，VLED仍不會點亮，但特殊補助繼電器將被設定為ON。
·.如果電池電壓下降，則用來設定定時器、計數器或其它目的的資料緩存器內的資料將不可靠。
 （6）程序錯誤指示(PROG.E燈閃爍)：
·定時器/計數器忘了設定而使用該號接點、程序回路不合理、電池電力不足、或是因外來之噪聲干擾導致程序內容產生變化時，此點閃爍。此時，請檢查程序是否正確，是否有較強之噪聲干擾源存在，電池電壓是否不足。
·當錯誤發生時可由Hpp按[OTHER>鍵兩次，即可顯現出偵錯號碼，另外亦可由D1004來顯示值。偵錯號碼請參考功能說明。
·CPU錯誤指示：ERROR燈亮。
· 當cpu因外來噪聲或異物侵入而失控，或程序執行時間超過0.1秒時，CPU，ERROR將點亮。在PLC電源0N狀況下，插拔內存卡匣也會使CPU-LED點亮。
·關掉電源一會兒再打開電源，然后再使PLC運轉。若此時PLC可正常運轉，請檢查可能發生的噪聲源，或PLC內部有否異物侵入。
· PLC接地線至少2平方 (AWG14)盡量使接地線長度縮短，建議采用Class接地(接地阻抗低于100Ώ如果因接地不正確而使PLC功能不正常請將接地線自端子拆除，此時需將主機與擴充機之接地端子連接在一起。
·當地線自PLC拆除時，若錯誤指示由CPU-LED變成PROG.E時，請查看程序之執行周期時間是否過長(超過100ms以上)?執行周期時間存放在資料緩存器D1012。
（7）輸入信號顯示：
·輸入信號ON/OFF狀態由輸入指示燈顯示，也可由Hpp或計算機聯機畫面叫出監控。
·當輸入開關之ON定格電流過大時，輸入開關會發生接觸不良的情況請注意。
·輸入開關并接指示燈作輸入顯示時，請注意當開關OFF時，PLC仍會因為并皆知指示燈之殘余電流的關系，造成PLC輸入點無法OFF而形成誤動作。
·凡是比程序執行時間短之外部輸入點ON/OFF，CPU無法有效的抓取。
·PLC主機或I/0擴充機座上之DC24V電源供應端過負載或短路時，內部保護回路會自動的將電壓降低而造成PLC停機。此種情況下，請將24+之配線全部拿開再檢查配線。
·千萬不要在輸入端外加電壓，尤其是AC 110V/220V將造成輸入回路燒毀。
·主機與I/O擴充機座之輸入端子臺是可自由插入/拔除的。
（8）輸出信號顯示。若輸出負載未能依LED狀態的ON/OFF動作可能原因有：
·輸出接點因過載或短路造成接點損壞或不良。
·主機或擴充機端子臺是可拆式，有可能接觸不良，重新再鎖緊。
·外加之電源線路有問題。
3.2日常維護檢查
（1）鋰電池壽命約5年，需更換。
（2）輸出接點電流較大或O N/OFF頻繁者要注意接點壽命，檢查更換。
（3）PLC使用于振動機械上時要注意端子的松動現象。
（4）注意Plc的外圍溫度( O-55方)濕度(35-85%RH不結露)及粉塵。
（5）鋰電池電壓太低，面板上BATT.low燈會亮，雖然程序尚可保持一月以上。
（6）更換電池方法步驟：切電源、取下上蓋板、拔下舊電池、30秒內插上新電池、固定新電池并蓋好上蓋板。

4 結束語
　　PLC選購選型是一個多目標綜合優化的過程，既包括工程技術問題，也包括經濟成本問題，因此如何選購最恰當的PLC常常是工程經理們難于把握的。選購選型失敗所導致的損失由時候對于工程項目是致命的。例如指令速度是否滿足系統的實時性？例如數據結構是否滿足項目要求？例如資料緩存器的容量是否滿足用戶程序長度要求？本文的某些技術細節難免局限于具體的PLC品牌特點，但是幾乎所有的PLC均有相應的功能定義，可以經過恰當的對比轉化成為普遍適用的原則。