PLC系统配置也就是PLC硬件系统的构成。一般讲，由PLC构成控制系统，如果不考虑传感器、执行机构等，就是若干模块或箱体及有关附件。而箱体或模块又各有其型号与规格，根据工艺要求，选哪些，怎么选，各选多少，怎么组合成系统，就是这里要讲的系统配置。

系统配置是对问题的综合，与对问题的分析不同，同样的题目，其答案可能是很多的。所以，系统配置的一个工作，就是要从多个答案中优选一个方案。

系统配置要遵守一些原则，要用科学的方法，按步骤进行。

（1）系统配置原则。主要有如下几点：

1）针对性原则。针对性原则就是要根据应用需要进行配置。要根据控制目的、规模及网络化、信息处理要求、确定PLC的配置类型、品牌及组件。做到按需配置，有的放矢。

2）完整性原则。完整性原则就是要考虑所配置的系统是否完整，不能“丢项”，该配的都得配齐。完整性在一开头就要注意。如果丢项，在安装或使用时再追加，将带来诸多麻烦：要另补充采购或订货，要追加预算，要修改工程设计，要延误工期等。

3）可靠性原则。可靠性原则就是要使所配置的系统能可靠工作。具体可从四个方面考虑：一是PLC自身产品质量；二是供货方的技术服务情况；三是重要场合下的可靠性要求；四要否冗余配置。

4）发展性原则。发展性原则就是进行系统配置时要留有发展的余地以及对PLC选型时应尽可能用新型号。这是因为PLC工作可靠，自然寿命较长，但它的技术发展很快，其技术寿命并不长。坚持发展原则所作的配置可避免，即使PLC没有用坏，但由于技术落后，而不得不淘汰。

5）继承性原则。俗语说，做事情要瞻前顾后。系统配置坚持发展性原则可以说是瞻前，而坚持继承性原则则是顾后。

顾后就是要考虑到曾经使用过PLC的历史及其情况。在作新的系统配置时，尽可能选用已用过厂商的产品，甚至于用已用过的机型。

因为PLC的外设可以共用，如编程器就可多次使用。如果新配置的系统的机型与原有的有继承关系，新系统就可不配编程器，不就节省了吗？

再就是一些编程工具软件，若按继承性原则配置，新系统也还可再用。

还有使用经验，若按继承性原则配置，所积累的宝贵经验也可派上用场。甚至有的程序模块还可移植。这对缩短编程时间，以至于正确地使用PLC都大有好处。

所以，在系统配置时，应坚持继承性原则。

应该讲，当今我国实行开放政策，一些企业引进不少PLC。但由于忽视继承性，致使有的厂商拥有PLC生产厂商及型号很杂，给使用、维护都带来不便，而且在经济上也不上算，是值得吸取的教训。

6）经济性原则。经济是一切活动的基础。进行系统配置当然要考虑经济。经济上是否合算，应作为是否采用PLC，要用什么样的PLC的重要评价标准。显然，进行系统配置，最后还应由效益作评价。

（2）系统配置类型。主要有：

1）基本配置。这种配置控制规模小，但所用的模块也少。对箱体式PLC，则仅用一个CPU箱体。CPU箱体含有电源、内装CPU板、I/O板及接线器、显示面板、内存块等，是一台完整的PLC，送入程序，通电后即可工作。

CPU箱体依CPU性能分成若干型号，并依I/O点数，在型号下又有若干规格。基本配置就是选择一种合适的CPU箱体，来满足实际的要求。自然PLC厂商箱体的型号及规格多，分布得越合适，也就越便于进行这种配置。

对模块式PLC，基本配置选择的项目要多些。有：

CPU模块：它确定了可进行控制的规模、工作速度、内存容量等。选得合适与否至关重要，是系统配置中首先要进行的。

内存模块：它可在CPU规定的范围选择，以满足存储用户程序的容量及其他性能要求。

电源模块：有的PLC，它是与CPU模块合二而一的，有的是分开的。但这两者选的原则都相同，都是依PLC用的工作电源种类、规格，和要否为I/O模块提供工作及信号电源，以及容量需要作选择。电源模块多与其他模块相配套的，型号与规格不多，容易选择。

I/O模块：依I/O点数确定模块规格及数量。I/O模块数量可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力的限制。

底板或机架：基本配置仅用一个底板或机架，称这种配置简单，原因就在于此。但底板也有不同规格。所以，还要依I/O模块数作不同选择。有的PLC，如欧姆龙公司的CJ1机，无底板。那样的PLC就没有什么底板或机架可选择了。

2）扩展配置。箱体式PLC扩展配置是增加I/O箱体。I/O箱体有不同的型号和规格。可按所须增加的点数，选用相应的I/O箱体。

模块式PLC的扩展配置有两种：一为当地扩展，另一为远程扩展。

当地扩展配置：在基本配置的基础上，于当地增加I/O模块及相应底板或机架，这可使PLC的控制规模有较可观地扩大；

远程扩展配置；这种配置所增加的机架可远离当地，近的几百米，远的可达数千米。远程配置可简化系统配线，而且也可扩大控制规模。

扩展配置时应着重弄清两个问题：

①该型号PLC最大可能的扩展配置。显然，充分利用最大可能的扩展配置，可降低PLC单点费用，提高使用PLC的经济性。

②I/O地址的分配规律。显然，只有弄清了I/O地址是怎么分配的，才可能编写PLC程序。

3）特殊配置。这里的特殊配置是指增加特殊（有的称功能或智能模块）I/O模块的配置。特殊配置后的PLC可进行哪些方面的控制，与所配置的特殊单元紧密相关。目前，各PLC厂商已开发或正在开发越来越多的特殊单元，使PLC的控制能力越来越强。

较常见的特殊模块，若按功能划分，有：

高速计数单元：可计入与处理高频脉冲信号，从处理几十kHz，几百kHz的都有。如果与旋转编码器配合使用，可测量与处理转动或移动信号。

位置控制单元：可通过输出脉冲控制位置移动量及位置移动速度。有单坐标控制的，还有双坐标控制的，甚至于多坐标控制的。双坐标或多坐标的还可实现两坐标运动协调。这实际是数控技术通过PLC特殊单元予以实现。

模入、模出单元：可把传感器模拟量转换成数字量存于输入通道中，或把输出通道的内容转换成模拟量作为控制信号，可对一路信号作转换，也可对多路的，可多达8路，甚至更多，即一个单元可处理8路或更多的模拟量。有的既有模入又有模出……

温度检测控制单元：温度是工业中常见的模拟量。为检测与控制它，PLC厂商开发专门针对它的检测与控制的单元。实质上它也是模拟量，只是它做了更多的预处理工作，如可适用不同的温度传感器，可测的温度范围也可相应选择，用起来更方便。检测单元只能用于读温度值，并显示，也可用作处理，但要另编程序。而控制单元，可自成控制回路，无须编程，也无须PLC运行相关程序，即可实现温度控制。

回路控制单元：用于进行模拟量的回路控制。有的自身带模拟量输入、输出点。如上述温度控制单元一样，既能采集模拟量数据，又能进行数据计算、处理，进而产生控制输出，可完整地实现模拟量控制。而有的自身没有模拟量输入、输出点，只用于进行有关控制算法计算。使用它，虽然须与别的模拟量输入、输出单元配合，但它的控制计算能力很强，可完成几十、几百路的有关控制运算，使PLC实现很复杂模拟量控制。

其他特殊单元：如计算机单元，可把有关个人计算机的主板、外设做成PLC的单元，插在底板上，可直接与PLC通信。再如ASCII单元，也具有运算与通信功能，可协助PLC的CPU作数据处理等。

更特殊配置算是多CPU配置，即一个PLC系统或机架中可配置多个CPU单元。这多个CPU可以是不同功能的，有的还可以是同一功能的。这些CPU单元共享系统I/O总线，但各控制各的I/O模块或对象。同时，各CPU间又可方便地交换数据，进行控制协调。这样系统，将极大地提升PLC控制规模与功能，是目前大型PLC发展的新动向。

4）安全配置。是为了确保系统安全而进行的配置。可选用安全PLC，也可使用冗余配置。后者指的是除所需的模块之外，还附加有多余模块的配置。目的是提高系统的可靠性。能否进行冗余配置，可进行什么样的冗余配置，代表着一种PLC适应特殊需要的能力，是高性能PLC的一个体现。一般的PLC是不具备有这个性能的。

冗余配置的目的是提高整个系统的可靠性。冗余配置为何能提高可靠性？这是因为PLC是由各种模块组成的，而各模块都有其统计出的可靠度及失效率。在PLC非冗余配置时，任一模块出现故障，都会影响PLC工作。按若干独立事件构成的事件的概率计算原则，PLC的可靠度应为组成它的各模块可靠度的乘积。即

R=R₁·R₂·R₃…R_n

式中 R——PLC的可靠度；

R₁～R_n——各模块的可靠度。

如有10个模块组成，各模块的失效率（以规定寿命计）为万分之一，则其可靠度为

1-1/10000=9999/10000

这10个模块构成的系统的可靠度近似为

（9999/10000）¹⁰≈999/1000

其失效率为1-999/1000=1/1000

若为100个模块构成的系统，其失效率将为1/100。可知，系统越大，组成的模块越多，出现故障的几率也越大。

但若为冗余配置，情况就不同了。热备也好，表决系统也好，必须至少有两个模块出现故障系统才不能工作。这两个模块同时出现故障这种独立事件，构成系统出故障的合成事件，其概率关系也是乘，只是失效率的乘。同样以上例作讨论，若这100个模块均为热备，或三选一，则只有在两个相同的模块同时出现故障时，系统才失效。其故障率的计算可先分别算出各模块的失效率，再合成算PLC的可靠度。即

由于各模块为热备或三选一，两个同时失效，模块才失效。两个模块同时失效的几率为（同样以单模块失效率为万分之一计）：

（1/10000）×（1/10000）=1/10⁸(www.daowen.com)

即亿分之一的几率。

再算PLC失效率的几率为

1-（9999999/10⁸）100≈1/1000000

为百万分之一。确实是万无一失。

当然，实际上不会所有的模块都三取一或热备，所以失效率会比这个大。

5）连网配置。为提高控制性能，往往要把在地理上处于不同位置的PLC与PLC，或PLC与计算机，或PLC与其他控制装置或智能装置通过传送介质连接起来，实现通信，以构成功能更强、性能更好的控制系统。

目前PLC网络大体有三个层次：设备网，用以与底层的设备、智能传感器、智能执行机构通信，以实现分布控制；控制网，用以PLC与PLC间通信，已协调多PLC之间的控制；信息网，用以与管理层的计算机通信，以至于进互联网，以实现控制的信息化。

要不要组网，如何组网，选用什么样的通信模块，是在配置PLC时要考虑的重要侧面。连网是PLC技术发展中的活跃领域，内容非常丰富，并不断有新的技术及系统推出。

6）附加配置。附加配置是为PLC配备外部设备所作配置。目的是为PLC程序的编制、调试、存储，以及数据的显示、存储及打印提供条件。

附加配置就是按需要选用这些外设，以使所配置的PLC系统合乎设计要求。

（3）系统配置方法。系统配置方法与配置类型有关。如不考虑网络配置，可以用类比法、估算法、计算法及测试法。这四个方法不互相排斥，而是互相兼容与补充。为了正确地进行系统配置，这几个方法可能都要用到。

1）类比法。类比法也就是经验法。用自己的或别人的经验与所要配置的系统作类比。从类比中初步确定要选用什么厂商的PLC，用什么型号，用哪些模块等。

类比法虽不很准确，但由于有经验作借鉴，对一些较为简单的系统倒是一种简便的方法，既快又有把握。

当然，一些复杂的系统，由于共同性少一些，不大好类比。但类比也仍可作粗略参考，特别可用以确定用什么厂商的PLC，什么类型的PLC。

要注意的是，在类比时一定要考虑PLC的发展，应使用新的机型替代旧机型。

2）估算法。估算法主要用于算I/O点数，以粗略确定PLC的型别，用大型机、中型机、小型机还是微型机。因为机型与厂商有关，还与PLC的结构相联系，估算好了可较有把握地进行配置。

估算法首先算所需的I/O点数。I点数N_i为

式中 E_i——系统所使用的某类输入器件的总数，如用了5个按钮，则为5；

P_i——该类器件可能处于的工作状态，如按钮，一般处于按下与松开两种状态。再如多位开关，可处于多种状态；

I——输入器件类型总数。

O点数N_o为

式中 E_i——所使用的某类输出元件总数；如用了一台正、反转电动机即为1；

P_i——该类输出器件可能处于的工作状态，如电动机要求其正、反转则有三种状态，即正转、反转及停车；

I——输出器件的类型总数。

开关量总数N=N_i+N_o

另外，模拟量也要估算。有多少监视量就有多少路输入。有多少控制输出，就有多少路输出。比较好算。

估算出I/O点数及模拟量路数后，可依大、中、小型机划分的大致标准，估算要选用的PLC机型。

一般大、中、小机型间点数均有搭接，没有把握不妨都作考虑，再用计算法进一步确定。

3）计算法。它是估算的再精确一步。要确定用什么模块，用多少模块。一般要作四方面计算：

（a）模块数计算。确定了I/O点数，还要按I/O的物理要求，确定各用什么样的模块。

对输入点，要依输入信号电压区分，是交流的，还是直流的？信号间有什么隔离要求？……

进而确定选用多少种，各有多少输入点的模块。

最后，再依总数具体计算应采用多少种，各多少个模块。

对输出模块要考虑输出形式，是继电器，半导体，还是晶闸管？还有就是公共回路。一般点数多的模块，其公共回路就少；反之则多。选用公共回路多的模块便于电路配线，但要用的模块多。

选定了模块类型，再依I/O总数计算模块数。

模拟量也有相应的模块要选择。如有的是4路入，或8路入，有的是2路出，或1路出，有的还有入，还有出，等等。选了合适的模块之后，再根据总的路数计算模块数。

I/O模块数计算之后，再算要使用的机架槽位数，进而确定机架数。

（b）电源容量计算。必要时，PLC电源容量也要作计算。箱体式的PLC，电源容量一般为自动满足，可不考虑。只是在确定隔离变压器（市电电源经隔离变压器再加载到PLC，以减少电网对PLC的干扰）时，对变压器的容量要稍作计算。模块式的电源种类较多，要作相应计算，然后再选型。

（c）响应时间计算。一般信号响应时间与PLC的循环时间有关，而循环时间与PLC的程序量有关。要计算，不大容易。没有编好程序，怎么知道程序有多长？而且，同样长的程序，用的指令不同，循环时间也不相同。当然，计算也可能，只是得放在编程之后。

有的PLC厂商提供有经验公式：大体的关系是内存总量与要使用的点数有关，这既可用以确定选多大容量的内存，也可大体确定循环时间。算出循环时间，就可进一步计算响应时间了。

特殊输入量的响应时间更要分别计算。有的可查有关模块的特性。

（d）投入费用计算。在模块种类及数量确定后，一般还要依报价进行投入费用的计算。

如果配置的方案多，对每个方案的投入费用也都要计算。

费用计算精确有利于依经济性原则对系统进行配置。

4）测试法。系统配置时，一些重要的数据不仅要计算，有的还要进行实际测试。如循环时间，可把编完的程序，送入PLC进行实际测定。有的数据可由厂方提供，或委托厂方作测试。

类比、估算、计算及测试运用得好，可使所配置的系统建立在科学与经验的基础之上，将有助于使系统配置得更为完善。

（4）系统配置步骤。系统配置是问题的综合，与其他问题的综合一样，系统配置过程也是从粗到细一步步推进，要分步骤进行。一个配置完成后又可能再返回来，再逐步完善，直到从多个方案中挑选一个最为满意的方案为止。

一般讲，不考虑网络配置，其配置步骤为

1）用类比法，大致确定可选用的厂商产品及机型；确定时要遵循发展性及继承性原则。

2）用估算法，估算I/O点数及模拟量路数，并确定要选用的机型。

3）用计算法，依完整性原则计算所需的模块数。这里可能有多个方案，那就应计算出各个方案的结果。

4）再依可靠性原则，考虑必要的冷备份、热备份或冗余配置。若为一般系统，这个步骤可省略。

5）计算各个方案的投入费用，并依经济性原则选其中最优者。

6）必要时再进一步做性能计算或进行实物测试。再根据计算或测试结果，对原有的配置做修正。