任務二 可編程序控制器的分類及應用

隨著計算機技術、電子技術、通信技術的飛速發展，目前，PLC種類繁多，型號各異。PLC一般可按容量、結構形式及功能進行分類。

一、可編程序控制器的分類

1.按容量分類

PLC的容量主要是指PLC的輸入/輸出（I/O）點數。按I/O總點數可分為小型、中型和大型三類。

1）小型PLC

小型PLC的I/O點數為256點以下，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點數在256～2048點之間的為中型PLC。

3）大型PLC

I/O點數超過2048點的為大型PLC，其中I/O點數超過8192點的為超大型PLC。

這種分類界限并不是固定不變的，它會隨著PLC的后期發展而變化。

2.按結構形式分類

按結構形式的不同，PLC主要可分為模塊式和整體式。

1）模塊式PLC

模塊式結構的PLC由一些標準模塊單元組成，如電源模塊、輸入模塊、輸出模塊、CPU模塊等。其配置很靈活，裝配方便，利于擴展和維修。模塊式PLC由用戶自行選擇所需要的模塊，安插在機架或基板上。目前，小型、中型及大型的PLC常采用這種模塊化結構。

2）整體式PLC

整體式結構又稱為箱式結構，它的特點是將電源模塊、CPU模塊、輸入模塊及輸出模塊等基本部件緊湊地安裝在一個機箱內，構成一個整體，組成一個基本單元（主機）或擴展單元。各單元的輸入點與輸出點的比例是固定的，有的PLC有全輸入型和全輸出型的擴展單元。這種機構的體積很小，成本較低，安裝也方便，微型PLC采用這種結構形式的比較多。

3.按功能分類

按功能不同，PLC可以分為低檔、中檔及高檔三類。

1）低檔機

低檔機通常具有邏輯運算、計時、計數、移位、自診斷、監控等基本功能，還可能具有少量的模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送與比較、遠程I/O、通信等功能。

2）中檔機

除具有低檔機的功能外，還具有較強的模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送與比較、數據轉換、遠程I/O、子程序、通信聯網等功能，另外還可能增設中端控制、PID控制等功能。

3）高檔機

除具有中檔機的功能外，還有符號運算（32位雙精度加、減、乘、除及比較）、矩陣運算、位邏輯運算（置位、清除、右移、左移）、平方根運算及其他特殊功能函數的運算，以及表格傳送及表格功能等。另外，高檔機還具有更強的通信聯網功能，可用于大規模過程控制，構成全PLC的分布式控制系統或整個工廠的自動化網絡。

二、可編程序控制器的應用

目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、化工、電力、石油、汽車、建材、交通運輸、環保等各個行業，同時在冶金、化工、鍋爐控制等場合都有非常廣泛的應用。

隨著PLC功能的日益完善，以及性價比的不斷提高，PLC的應用大致可以分為以下幾類。

1）開關量邏輯控制

開關量邏輯控制有時又稱為順序控制，這是PLC最基本、也是目前應用最廣泛的領域，它取代了傳統的繼電-接觸器控制電路，能夠實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線，如磨床、電鍍流水線等，也可廣泛用于各種機械、機器人、電梯等。

2）運動控制

PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。目前PLC制造商已提供了拖動步進電動機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模塊。在多數情況下，PLC把描述目標位置的數據送給模塊，模塊移動一軸或數軸到目標位置，當每個軸移動時，位置控制模塊保持適當的速度和加速度，確保運動平滑。

3）過程控制

過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續變化模擬量的閉環控制，所以有時又稱為閉環過程控制。PLC通過模擬量I/O模塊，實現模擬量和數字量之間的A/D、D/A轉換，并對模擬量進行閉環PID控制。當控制過程中某個變量出現偏差時，PID控制算法會計算出正確的輸出，把變量保持在設定值上。PID算法一旦適應了工藝，就會不管工藝的混亂而保持設定值。

4）數據處理

現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以通過通信接口傳送到其他智能裝置上。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統，也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

5）通信聯網

PLC的通信包括PLC相互之間、PLC與上位機、PLC與其他智能設備之間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，以滿足工廠自動化系統發展的需要。