【连载】老曹带你做大神之走进奇妙的工控世界（三）

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。

上两讲我们分别讲了如何从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，以及统计IO点数，由IO点数进行PLC选型（老曹带你做大神之走进奇妙的工控世界（二）），本周精彩继续：

4.2 存储空间计算：

对于Compactlogix存储空间所需内存可以根据下表计算：

所以根据我们的IO表，AB PLC计算如下：

控制器任务：1个 1×4000 = 4000 4kB

数字量IO：192+112=304 304×400 = 121600 121.6kB

模拟量IO：32+8=40 40×2600=104000 104kB

由于本文要求预留Modbus RTU接口，因此需要预留第三方模块，属于其他通信模块；

其他通信模块：1×2000 = 2000 2kB

所以所需要的总空间为 4+121+104+2=231kB 预留30%余量，因此本系统所需内存空间至少为：300kB。

SIEMENS存储空间根据经验值开关量和模拟量输入按照1个点0.1k，模拟量输出一个点1k，因此所需存储空间为：（192+112+32）×0.1=33.6kB，8×1=8kB 共计41kB，预留40%存储空间，这实际用户内存需要41*1.4=57.4kB.

说明：其实目前市场上的PLC存储空间都不需要考虑，新的PLC用户内存都足够的大，足以满足工程需要，比如Rockwell L36ER用户内存是3MB，CPU315-2DP 用户内存是128KB.完全可以满足工程需要。

4.3 IO模块选型

CPU选定以后，下一步我们即可以选择系统的IO模块，对于开关量输入/输出模块尽量选择低电压产品，除非特殊情况特殊要求，我们均选择24VDC的开关量模块。

• 选择开关量输入模块：

根据上表可以查询到24VDC开关量输入模块一共有四款，IQ16，IQ16F，IQ32，IQ32T。

但是根据上一节要求模块必须使用16点开关量模块，而且没有特殊要求，因此我们只可以选择1769-IQ16.共计12块。

对应西门子型号为：6ES7 321-1BH00-0AB0  

• 选择开关量输出模块：

16点24VDC开关量输出模块有1769-OB16和1769-OG16，一个源型，一个漏型。那我们怎么对这两种模块进行选择呢？首先我们来看两个模块的区别：

1、 源型输出模块 实际上是一个PNP晶体管，输出负载位于模块和大地之间，所以当有24VDC的时候输出为高电平。也就是说模块的公共端是大地。当0V的时候相当于开路。对于源型输出，模块内部已经接好线，可以直接输出24V驱动外部设备。

2、漏型输出模块 实际上是一个NPN晶体管，输出负载位于DC24V和模块之间，因此当电压为0V的时候输出为1高电平。也就是说模块的公共端为24VDC，当24V的时候相当于开路。对于漏型输出，需要外部接线上拉至24VDC，然后驱动现场设备。

所以一般情况下我们选择源型输出模块和漏型输出模块都是可以的，只不过是接线方式的不同而已。在本文中我们选择源型开关量输出模块1769-OB16，共计7块。

对应SIEMENS型号为：6ES7-322-1BH00-0AB0

说明：当然了对于开关量输出模块还有一种就是带有继电器输出的开关量输出模块，这样的模块输出信号为一对无源节点，可以直接驱动现场设备，回路电压以现场设备为准。没有特殊要求我们一般不选择继电器输出模块1769-OW16。

• 选择模拟量输入模块：

模拟量输入模块的选择对于输入连续变化的电压、压力、流量等物理量，需采用相应的传感器或变送器转变为一定范围内的电压或电流信号，然后使用模拟量模块输入到PLC中

模拟量输入模块的选择主要把握两个指标，第一个分辨率，第二个信号类型，第三个就是通道数量。

• 模数转换分辨率：

简单而言分辨率就是用多少位二进制数表示模拟量的值，比如分辨率12位，则对应模拟量范围为0-4096(2¹²),不过现在市场常见的已经可以达到15位，16位分辨率了。分辨率越高精度越高。

• 信号类型

信号类型我们尽量选择标准信号：0-10V还是4-20mA，电流型的抗干扰能力高于电压型。模块的输入有效范围越大，其适应性较强，但绝对误差偏大。因此在控制系统建议大家尽量选择4-20mA信号类型。

AB的PLC信号类型可以在软件里选择，但是SIEMENS的需要通过硬件调整。

• 通道数量：

根据实际点数选择通道数量，尽量保证一个系统有两块模块作为备用，比如总点数16个点可以选择两个8点模块，而尽量别选一个16点模块；

根据前文的控制要求，本系统模拟量输入模块选用8路模拟量输入模块1769-IF8。共计4块。

对应SIEMENS型号为：6ES7-331-1KF01-0AB0

可以看到AB CompactLogix模拟量输入模块，除了1769-IF4以外全部为16位分辨率。而且CompactLogix有16路模拟量输入模块；

• 选择模拟量输出模块：

模拟量输出模块的选择模拟量输出模块能输出被控设备所需的规定信号范围的电压或电流，如0～10V或4～20mA等。

模拟量输出模块的选择同样是三步：

• 分辨率 12位以上，所以上述模块均可以满足要求

• 信号类型 4-20mA，所以可选1769-OF2,1769-OF4,1769-OF4CI，1769-OF8C

• 通道数 通道数根据上面说的至少两个模块，我们选择4点4-20mA模拟量输出模块1769-OF4。共计2块。

今天的内容就讲到这里，下一节继续指导大家制作设备清单和IO表。

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。