項目一 PLC的特點、分類、性能指標和應用

1．PLC的特點

由于PLC在設計、研制的初期，就已經提出了一系列的指標和要求，經過若干年的使用、實踐、改進和提高，使得PLC更出類拔萃，具備了許多獨到的特點和突出的優點。

1）抗干擾能力強、可靠性高

PLC在其輸入電路、輸出電路和電源電路中，采取了多重屏蔽、隔離、濾波、穩壓等措施，有效地控制了外部干擾源對PLC的影響，從硬件方面提高了PLC的抗干擾能力。

PLC中專門設置了故障檢測和診斷程序，能迅速地檢查出故障情況并準確指示出故障所在位置，同時采取保存信息、停止運行等保護性措施，從軟件方面提高了PLC的可靠性；另外，PLC用大規模集成電路替代分立元器件，用電子存儲器的狀態替代機械觸點，用軟件替代金屬導線的連接，進一步提高了PLC的可靠性。

2）功能強、適應面廣

現代PLC不僅具有邏輯運算、定時、計數、順序控制等功能，還具有A/D轉換、D/A轉換、數值運算、數據處理和通信等功能，因此，PLC既可對開關量進行控制，也可對模擬量進行控制；既可以控制一臺生產機械、一條生產線，也可以控制一個生產過程，同時還可以與上位計算機構成分布式控制系統。

3）系統組合靈活方便

PLC品種多，檔次也多，已形成系列化和模塊化，用戶可以根據實際需要選用不同的模塊來自行靈活地組成不同的控制系統，從而滿足不同的控制要求。

4）通用性強，使用方便；體積小，重量輕，易于實現機電一體化

對于同一臺PLC來說，只需改變一下軟件程序，就能夠實現不同的控制功能，就能夠適應不同的生產工藝，因此通用性極強，使用十分方便。

PLC采用大規模集成電路組裝，重量輕，功耗低，體積也很小，可安裝到機械設備的內部，非常容易實現機電一體化。

5）編程語言簡單易學

PLC的編程語言中，有一種梯形圖語言，它所使用的圖形符號和表達形式與傳統的繼電器接觸器控制電路的原理圖非常接近，稍有電氣控制基礎的技術人員通過短期學習，很快就能掌握這種梯形圖語言，從而可以編制出滿足控制要求的程序來。

6）設計、安裝和調試的周期短

PLC的設計和調試工作，都可在實驗室內完成。硬件方面的設計工作只有確定PLC的硬件設置和繪制硬件接線圖。安裝工作也僅僅是主控電器與輸入接口之間、被控電器與輸出接口之間的接線工作，簡單、方便、迅速。

2．PLC的分類

PLC產品種類繁多，其規格和性能各不相同。通常根據其I/O點數的多少、結構形式的不同和功能的差異等對PLC進行大致分類。

1）按I/O點數分類

（1）小型PLC。I/O點數為256點以下的為小型PLC。其中，I/O點數小于64點的為超小型或微型PLC。

（2）中型PLC。I/O點數為256點以上、2048點以下的為中型PLC。

（3）大型PLC。I/O點數為2048以上的為大型PLC。其中，I/O點數超過8192點的為超大型PLC。

2）按結構形式分類

（1）整體式PLC。整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口、電源等部件集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低等特點。小型PLC及超小型PLC一般多為整體式結構。（2）模塊式PLC。模塊式PLC是將PLC各組成部分分別作為若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成，模塊安裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據需要選配不同規模的系統，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結構。

（3）疊裝式PLC。這是一種新的結構形式，將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC的CPU、電源、I/O接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行連接的，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統可以靈活配置，還可做得體積小巧。

3）按功能分類

（1）低檔PLC。具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監控等基本功能，還可有少量模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統。

（2）中檔PLC。除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程I/O、子程序、通信聯網等功能。有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統。

（3）高檔PLC。除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其他特殊功能函數的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC具有更強的通信聯網功能，可用于大規模過程控制或構成分布式網絡控制系統，實現工廠自動化。

3．PLC的性能指標

1）存儲器容量

存儲器容量是指用戶程序存儲器容量，通常以B、KB為單位來表示，1KB=1024。內存大，可以存儲的程序量大，也就可以完成更為復雜的控制。

2）I/O點數

PLC的I/O點數是指外部輸入、輸出端子的總和，又稱主機的開關量I/O點數。它是衡量PLC性能的一個重要參數。

3）掃描速度

掃描速度是指PLC執行用戶程序的快慢，它是一個重要的性能指標，決定了系統的實時性和穩定性。通常是指PLC掃描1KB用戶程序所需的時間，一般以ms/KB為單位。其中CPU的類型、機器字長等因素直接影響PLC的運算精度和運行速度。

4）指令的種類和數量

某種程度上用戶程序所完成的控制功能受限于PLC指令的種類和功能。PLC指令的種類和功能越多，PLC的處理能力和控制能力也越強，用戶編程就越方便簡單，越容易完成復雜的控制任務。

5）內部寄存器的種類和數量

用戶編制PLC程序時，需要大量使用PLC內部的寄存器存放變量、中間結果、定時計數、模塊設置及各種標志位等數據信息，因此內部寄存器的數量直接關系到用戶程序的編制。

內部寄存器的種類和數量越多，表明PLC的儲存和處理各種信息的能力越強。

6）PLC的擴展能力

一般來說，可擴展性包括存儲容量的擴展、輸入/輸出點數的擴展、模塊的擴展、通信聯網功能的擴展等。

另外，PLC的電源、編程語言和編程器、通信接口類型等也是不容忽視的技術指標。

4．可編程序控制器的應用

PLC由于具有許多獨到的特點和突出的優點，因而不僅在工業的各個部門得到了廣泛的應用，而且在文化娛樂業的有關部門也得到了應用，隨著PLC性價比的提高，過去使用專業計算機的場合，也紛紛轉向使用PLC，從而使PLC的應用范圍不斷擴大。概括起來，PLC大致有如下方面的應用。

1）開關量的邏輯控制

這是PLC最基本最廣泛的應用。工業生產中，許多部門的單機控制、多機群控，甚至生產線控制，需要處理的都是一些開關量，控制過程也都具有很強的邏輯性，因此，使用 PLC可以非常完美地實現這些邏輯控制。

2）模擬量的過程控制

在工業生產過程中，許多場合需對諸如溫度、壓力、流量、位置、速度等各種連續變化的模擬量進行控制，由于現代PLC配備了A/D轉換單元和D/A轉換單元，因此可以實現對模擬量的開環過程控制；如果再配備了PID單元，則當控制過程中某一個變量出現偏差時，PID單元還可按照PID（比例、積分、微分）算法計算出正確的數值，把變量保持在整定值上，這樣又可以實現對模擬量的閉環過程控制。

3）數據處理

由于現代的PLC都具有數值運算、數據傳遞、轉換、排序、查表、位操作等功能，因此PLC也廣泛應用于數據的采集、分析和處理。

4）計數計時

對產品進行計數和對某些機械進行延時（定時）控制，在工業生產中是必不可少的，所以PLC設置了大量的計數器和定時器，充分滿足了工業生產中計數、計時方面的需求。

5）聯網通信

現代PLC都與計算機網絡進行了聯網，構成“集中管理、分散控制”的分布控制系統，因此PLC也被應用于PLC與PLC之間，PLC與上位計算機之間、PLC與其他智能設備之間的通信工作。