1.1 PLC主要功能和特點(diǎn)

1.1.1 PLC主要功能

PLC作為一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，必須具有以下功能：

（1）邏輯控制功能。邏輯控制功能就是位處理功能，它用PLC的與、或、非指令代替繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)、并聯(lián)和其他邏輯連接，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、開(kāi)關(guān)控制和順序控制。

（2）信號(hào)采集功能。PLC可以采集模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、脈沖信號(hào)。有了這個(gè)功能，才可以實(shí)現(xiàn)其他的功能。

（3）輸出控制功能。可以輸出數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)、脈沖信號(hào)以控制外部電磁閥、指示燈等設(shè)備。PLC的其他功能都必須通過(guò)這個(gè)功能來(lái)輸出。

（4）數(shù)據(jù)處理功能。數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)移位、算術(shù)運(yùn)算等操作。有的還可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算。

（5）定時(shí)/計(jì)數(shù)功能。可以進(jìn)行定時(shí)或延時(shí)控制，時(shí)間可以精確到毫秒。用戶可以自行設(shè)定，也可以在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)需要更改，使用方便。用脈沖可以實(shí)現(xiàn)加、減計(jì)數(shù)。

（6）遠(yuǎn)程I/O功能。遠(yuǎn)程I/O功能是指通過(guò)遠(yuǎn)程I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與主控制器相連接并收發(fā)、處理信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

（7）人機(jī)界面功能（HMI）。實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，使操作者實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警及狀態(tài)顯示和進(jìn)行過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和在線組態(tài)。

（8）故障自診斷功能。可以對(duì)系統(tǒng)配置、硬件狀態(tài)、指令合法性、網(wǎng)絡(luò)通信等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，則報(bào)警且提示錯(cuò)誤類型。如果是嚴(yán)重錯(cuò)誤則自動(dòng)停止運(yùn)行。PLC的故障自診斷功能可以大大提高系統(tǒng)的安全性。

（9）通信聯(lián)網(wǎng)功能。現(xiàn)在的PLC大多數(shù)都具有較強(qiáng)的通信、聯(lián)網(wǎng)功能。PLC系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)可以直接或通過(guò)通信處理單元相連，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息共享和交換。并且可以構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的復(fù)雜控制。

（10）實(shí)時(shí)通信和冗余互備功能。實(shí)時(shí)通信實(shí)現(xiàn)了總線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)絡(luò)下PLC系統(tǒng)對(duì)信息處理的實(shí)時(shí)要求，冗余互備功能則體現(xiàn)了一般工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全性和穩(wěn)定性的最基本要求。

1.1.2 PLC特點(diǎn)

歸納起來(lái)，PLC主要有以下特點(diǎn)。

1.可靠性高

PLC用軟件代替繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，接線可以減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一以下，大大減少了觸點(diǎn)接觸不良的可能。另外，PLC自身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)報(bào)告出錯(cuò)信息，或停止運(yùn)行等待修復(fù)。

PLC主要模塊都使用大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路。對(duì)CPU這個(gè)核心部件所需的+5V電源采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整。

PLC對(duì)工作環(huán)境的要求低，在環(huán)境溫度—20℃～65℃、相對(duì)濕度為35%～85%情況下即可正常工作。

2.抗干擾能力強(qiáng)

I/O設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和多種形式的濾波電路，以抑止高頻干擾，削弱各模塊之間的干擾影響。在系統(tǒng)的輸入/輸出回路中，采用光電隔離等措施，有效防止了回路間的信號(hào)干擾。

在PLC中常采用一種被稱為“看門(mén)狗”的監(jiān)視定時(shí)器來(lái)監(jiān)視用戶程序的運(yùn)行時(shí)間，以避免PLC在執(zhí)行程序過(guò)程中進(jìn)入死循環(huán)或“跑飛”（PLC執(zhí)行非預(yù)定的程序）。只要循環(huán)超時(shí)，即報(bào)警或進(jìn)行相應(yīng)處理。

PLC軟件定期檢測(cè)外界環(huán)境，當(dāng)PLC檢測(cè)到偶發(fā)性故障時(shí)，立即把當(dāng)時(shí)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器，禁止對(duì)存儲(chǔ)器的任何操作，以防止存儲(chǔ)信息丟失。一旦故障條件消失，就可以恢復(fù)正常，繼續(xù)原來(lái)的程序工作。對(duì)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備。停電后，利用后備電池供電，確保有關(guān)狀態(tài)及信息不會(huì)丟失。

3.編程簡(jiǎn)單、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、修改、調(diào)試方便

現(xiàn)在使用最多的PLC編程語(yǔ)言是梯形圖。它符合大多數(shù)工廠、企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣，語(yǔ)言形象直觀、易學(xué)易用。PLC采用軟件方法取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大為減少。用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量。生產(chǎn)設(shè)備更新或生產(chǎn)工藝流程改變后，用戶可以通過(guò)修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。

4.模塊化結(jié)構(gòu)、通用性強(qiáng)，維護(hù)簡(jiǎn)單、維修方便

PLC產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，用戶可根據(jù)實(shí)際需求靈活方便地進(jìn)行選擇，不需要用戶自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。

PLC即使出現(xiàn)故障，維修也很方便。PLC有很多故障提示信號(hào)，本身還可記錄故障情況，所以很容易診斷。診斷出故障后可按模塊排除，進(jìn)行簡(jiǎn)單地更換就可以。

PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，重量輕。PLC與繼電器控制電路相比，體積減小95%以上，功耗減少70%以上。