项目一 PLC的特点、分类、性能指标和应用

1．PLC的特点

由于PLC在设计、研制的初期，就已经提出了一系列的指标和要求，经过若干年的使用、实践、改进和提高，使得PLC更出类拔萃，具备了许多独到的特点和突出的优点。

1）抗干扰能力强、可靠性高

PLC在其输入电路、输出电路和电源电路中，采取了多重屏蔽、隔离、滤波、稳压等措施，有效地控制了外部干扰源对PLC的影响，从硬件方面提高了PLC的抗干扰能力。

PLC中专门设置了故障检测和诊断程序，能迅速地检查出故障情况并准确指示出故障所在位置，同时采取保存信息、停止运行等保护性措施，从软件方面提高了PLC的可靠性；另外，PLC用大规模集成电路替代分立元器件，用电子存储器的状态替代机械触点，用软件替代金属导线的连接，进一步提高了PLC的可靠性。

2）功能强、适应面广

现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，还具有A/D转换、D/A转换、数值运算、数据处理和通信等功能，因此，PLC既可对开关量进行控制，也可对模拟量进行控制；既可以控制一台生产机械、一条生产线，也可以控制一个生产过程，同时还可以与上位计算机构成分布式控制系统。

3）系统组合灵活方便

PLC品种多，档次也多，已形成系列化和模块化，用户可以根据实际需要选用不同的模块来自行灵活地组成不同的控制系统，从而满足不同的控制要求。

4）通用性强，使用方便；体积小，重量轻，易于实现机电一体化

对于同一台PLC来说，只需改变一下软件程序，就能够实现不同的控制功能，就能够适应不同的生产工艺，因此通用性极强，使用十分方便。

PLC采用大规模集成电路组装，重量轻，功耗低，体积也很小，可安装到机械设备的内部，非常容易实现机电一体化。

5）编程语言简单易学

PLC的编程语言中，有一种梯形图语言，它所使用的图形符号和表达形式与传统的继电器接触器控制电路的原理图非常接近，稍有电气控制基础的技术人员通过短期学习，很快就能掌握这种梯形图语言，从而可以编制出满足控制要求的程序来。

6）设计、安装和调试的周期短

PLC的设计和调试工作，都可在实验室内完成。硬件方面的设计工作只有确定PLC的硬件设置和绘制硬件接线图。安装工作也仅仅是主控电器与输入接口之间、被控电器与输出接口之间的接线工作，简单、方便、迅速。

2．PLC的分类

PLC产品种类繁多，其规格和性能各不相同。通常根据其I/O点数的多少、结构形式的不同和功能的差异等对PLC进行大致分类。

1）按I/O点数分类

（1）小型PLC。I/O点数为256点以下的为小型PLC。其中，I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC。

（2）中型PLC。I/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC。

（3）大型PLC。I/O点数为2048以上的为大型PLC。其中，I/O点数超过8192点的为超大型PLC。

2）按结构形式分类

（1）整体式PLC。整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口、电源等部件集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。小型PLC及超小型PLC一般多为整体式结构。（2）模块式PLC。模块式PLC是将PLC各组成部分分别作为若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成，模块安装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。

（3）叠装式PLC。这是一种新的结构形式，将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC的CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行连接的，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。

3）按功能分类

（1）低档PLC。具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。

（2）中档PLC。除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。

（3）高档PLC。除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。

3．PLC的性能指标

1）存储器容量

存储器容量是指用户程序存储器容量，通常以B、KB为单位来表示，1KB=1024。内存大，可以存储的程序量大，也就可以完成更为复杂的控制。

2）I/O点数

PLC的I/O点数是指外部输入、输出端子的总和，又称主机的开关量I/O点数。它是衡量PLC性能的一个重要参数。

3）扫描速度

扫描速度是指PLC执行用户程序的快慢，它是一个重要的性能指标，决定了系统的实时性和稳定性。通常是指PLC扫描1KB用户程序所需的时间，一般以ms/KB为单位。其中CPU的类型、机器字长等因素直接影响PLC的运算精度和运行速度。

4）指令的种类和数量

某种程度上用户程序所完成的控制功能受限于PLC指令的种类和功能。PLC指令的种类和功能越多，PLC的处理能力和控制能力也越强，用户编程就越方便简单，越容易完成复杂的控制任务。

5）内部寄存器的种类和数量

用户编制PLC程序时，需要大量使用PLC内部的寄存器存放变量、中间结果、定时计数、模块设置及各种标志位等数据信息，因此内部寄存器的数量直接关系到用户程序的编制。

内部寄存器的种类和数量越多，表明PLC的储存和处理各种信息的能力越强。

6）PLC的扩展能力

一般来说，可扩展性包括存储容量的扩展、输入/输出点数的扩展、模块的扩展、通信联网功能的扩展等。

另外，PLC的电源、编程语言和编程器、通信接口类型等也是不容忽视的技术指标。

4．可编程序控制器的应用

PLC由于具有许多独到的特点和突出的优点，因而不仅在工业的各个部门得到了广泛的应用，而且在文化娱乐业的有关部门也得到了应用，随着PLC性价比的提高，过去使用专业计算机的场合，也纷纷转向使用PLC，从而使PLC的应用范围不断扩大。概括起来，PLC大致有如下方面的应用。

1）开关量的逻辑控制

这是PLC最基本最广泛的应用。工业生产中，许多部门的单机控制、多机群控，甚至生产线控制，需要处理的都是一些开关量，控制过程也都具有很强的逻辑性，因此，使用 PLC可以非常完美地实现这些逻辑控制。

2）模拟量的过程控制

在工业生产过程中，许多场合需对诸如温度、压力、流量、位置、速度等各种连续变化的模拟量进行控制，由于现代PLC配备了A/D转换单元和D/A转换单元，因此可以实现对模拟量的开环过程控制；如果再配备了PID单元，则当控制过程中某一个变量出现偏差时，PID单元还可按照PID（比例、积分、微分）算法计算出正确的数值，把变量保持在整定值上，这样又可以实现对模拟量的闭环过程控制。

3）数据处理

由于现代的PLC都具有数值运算、数据传递、转换、排序、查表、位操作等功能，因此PLC也广泛应用于数据的采集、分析和处理。

4）计数计时

对产品进行计数和对某些机械进行延时（定时）控制，在工业生产中是必不可少的，所以PLC设置了大量的计数器和定时器，充分满足了工业生产中计数、计时方面的需求。

5）联网通信

现代PLC都与计算机网络进行了联网，构成“集中管理、分散控制”的分布控制系统，因此PLC也被应用于PLC与PLC之间，PLC与上位计算机之间、PLC与其他智能设备之间的通信工作。