老曹带你做大神之走进奇妙的工控世界（二）
每周二，由老曹带领大家一步一步进入到自动化控制系统的奇妙世界；一步一步告诉大家如何从一张P & ID（Piping and Instrumentation diagram）图设计一套PLC控制系统，其中包括：IO点统计、PLC选型、IO表设计、IO端子图设计、机柜布置图设计、总线设计、网络设计、PLC程序编制、上位机画面编制、文档制作；让你轻轻松松完整以PLC为主控制器的控制系统设计。
上一讲我们讲到如何从P&ID图上获取控制对象(老曹带你做大神之走进奇妙的工控世界（一）)，通过控制对象整理IO清单，这一节我们来讲将IO清单统计成IO点数，由IO点数进行PLC选型：
三、IO点数统计
IO点数统计相对简单，分四步完成：
第一步：将IO清单进行分类，主要分如下几类：
l 开关量输入信号（DI）例如：锅炉集水池1号泵运行 DI
l 开关量输出信号（DO）例如：锅炉集水池1号泵启动指令
l 4-20mA模拟量输入信号（4-20mA）例如：锅炉集水池液位计
l 0-10V模拟量输入信号（0-10v）
l 4-20mA模拟量输出信号（4-20mA）例如：锅炉集水池1号泵频率给定 AO（4-20mA）
l 0-10V模拟量输出信号（0-10V）
l RTD热电阻信号（PT100）例如：锅炉集水池1号泵电机绕组温度
l 频率信号（高速计数、Hz）
第二步：统计每张P & ID图中各分类信号的数量，生成IO点数统计表
按照上述原则我们统计完的IO点数如下：
主厂房P&ID图：
| 信号类型 | 数量 |
| 开关量输入（DI） | 56 |
| 开关量输出（DO） | 28 |
| 模拟量输入（4-20mA） | 6 |
| 模拟量输出（4-20mA） | 2 |
公用泵房P&ID图：
| 信号类型 | 数量 |
| 开关量输入（DI） | 68 |
| 开关量输出（DO） | 40 |
| 模拟量输入（4-20mA） | 11 |
| 模拟量输出（4-20mA） | 0 |
化学水P&ID图：
| 信号类型 | 数量 |
| 开关量输入（DI） | 36 |
| 开关量输出（DO） | 18 |
| 模拟量输入（4-20mA） | 6 |
| 模拟量输出（4-20mA） | 2 |
因此我们总的IO点数如下：
| DI | 160 | DO | 86 | AI | 23 | AO | 4 |
第三步：统计IO点数基础上增加15%备用点，则IO点数变为：
| DI | 184 | DO | 99 | AI | 27 | AO | 5 |
第四部：根据增加备用点后的IO点数取整
这里说的取整不是四舍五入取整，而是将开关量信号点数取16的整数倍，模拟量信号取8的整数倍；这么做的原因是控制系统中不管是PLC还是DCS开关量模块和模拟量模块点数基本上都是8的整数倍（小型PLC除外）。
因此我们的IO点数变为了：
DI：184/16=11.5 取整后为12 12×16=192
DO：99/16=6.2 取整后为7 7×16=112
AI：27/8=3.4 取整后为4 4×8=32
AO：5/8 = 0.7 取整后为1 1×8=8
所以本系统最终的设计IO点数如下表：
| DI | 192 | DO | 112 | AI | 32 | AO | 8 |
四、PLC选型
接下来我们根据上一章节统计后的IO表来进行PLC选型，当然了第一步你得有一本选型样本，今天我们就以目前主流的SIEMENS和AB来进行PLC选型的讲解，相关选型手册可到“剑指工控FTP云空间”去下载；
一套完整的PLC控制系统由电源模块，控制器模块、IO模块、接口模块和通讯模块组成，一般来讲单机系统不需要考虑通讯模块，下面我们假设一个环境：
控制系统要求：
l IO表见下表
| DI | 192 | DO | 112 | AI | 32 | AO | 8 |
l 预留与第三方的Modbus RTU接口
l 考虑到公用泵房离主厂房比较远，我们设计公用泵房作为主厂房的一个远程IO站，远程IO站IO选用和主厂房同类型产品。
l 为了接线方便，开关量模块单模块不超过16点，不选用32点开关量输入/输出模块
那么接下来我们就通过以上要求来进行PLC选型：
首先PLC选型遵循如下原则：
1、 在满足功能的前提下，选择性价比最优的产品
2、 为了企业备品备件方便，尽量选择单一型号的IO模块，禁止一个系统出现16+8+4的情况，就是说一个完整系统里不能为了节约成本，模块选择里既有16点模块，又有8点模块，甚至配置4点模块；
3、 如果系统中有远程IO站，一定考虑远程站的接口方式。
4、 对于大型的重要生产系统考虑全冗余控制系统（控制器冗余、网络冗余、硬件冗余）；甚至对于核电和石油天然气等行业中某些系统需考虑采用三重冗余系统（Tricon & GMR）。
5、 涉及到安全区域，需要考虑选择本质安全性PLC，保证系统的安全性。
4.1 控制器选型
本文选型以AB PLC为例同时会附上SIEMENS相关型号，其实AB PLC选型非常简单，你只需要下载IAB软件，输入你的IO点数，所有模块以及附件设备清单会自动生成。
但是为了讲解需要我们还是通过手动的方式进行，下表是AB PLC控制器选型表：
选择控制器首先考虑其能够带多少个IO模块，这时就需要我们算出来我们需要多少个IO模块，根据IO表我们计算可得：
Ø 16点开关量输入模块12块
Ø 16点开关量输出模块 7 块
Ø 8点模拟量输入模块 4块
Ø 4点模拟量输出模块 2块
共计25个模块；因此我们基本可以选定CPU需要选用1769-L36ERM或者ControlLogix系列产品，其他产品不能够满足要求。
那对于SIEMENS则可以考虑选用CPU315-2DP
今天的内容就讲到这里，下一节继续指导大家PLC选型，以及IO表制作。
作者介绍
曹俊义：资深工业网络通讯专家，工业自动化控制系统专家，ProSoft产品顶级技术专家。
工业通讯领域沉浸十数年，深喑各种工业通讯协议和工业网络架构以及国内外多种主流PLC应用和操作、熟知罗克韦尔、施耐德、西门子、GE等知名品牌的冗余系统，对工业无线通讯、工业物联网、工业IT与OT的融合，有着前瞻性的独到见解和务实的实践经验。
现任伟联科技董事长。努力为中国工业信息化、数字化、智能化的深入发展做出贡献。
