可編程控制器應用技術

1、l11概述l可編程控制器（Programmable Controller）簡稱PC.他是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發(fā)出來，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通訊技術融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置，廣泛應用在各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中。目前可編程控制器成為工業(yè)自動化領域中最重要、應用最多的控制裝置l生產(chǎn)機械：機械設備：機床（車床/刨床/磨床）、自動焊機。l生產(chǎn)過程：自動生產(chǎn)線：家電/汽車/鋼鐵l生活中離不開可編程控制器 十字路口的紅綠燈/夜晚的霓虹燈/商場賓館的電梯/音樂噴泉l工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱：可編程控制器 首位機器人計算機輔助設計與制造l目前可編程

2、控制器成為工業(yè)自動化領域中最重要、應用最多的控制裝置，其應用的深度和廣度成為衡量一個國家工業(yè)自動化成度高低的標志。 電氣自動控制系統(tǒng)的發(fā)展： l繼電器-接觸器控制系統(tǒng) l半導體邏輯組件構成的順序控制裝置 l計算機控制系統(tǒng) l可編程控制器控制系統(tǒng)l時間：20世紀30年代l概念：用導線把各種繼電器、接觸器、開關及觸點，按一定的邏輯關系連接起來所構成的控制系統(tǒng)。l特點：特點：優(yōu)點是價格低廉、對維護技術要求不高，適用于工作模式固定、控制要求簡單的場合。缺點是系統(tǒng)的布線連接不宜更新、功能不宜擴展，可靠性不高。對復雜的控制系統(tǒng)，查找和排除故障困難；產(chǎn)品更新、生產(chǎn)工藝變化時，繼電器控制系統(tǒng)的元件和接線也須作

3、相應的變動，這種變動工作量很大，工期長，費用高。l時間：20世紀60年代初l概念：用半導體二極管、三極管和中小規(guī)模集成電路構成的邏輯式控制器。l特點：特點：優(yōu)點是具有體積小、無觸點、可靠性較高和動作順序變更較方便。其缺點是控制規(guī)模較?。ㄝ斎胼敵鳇c數(shù)不超過64點）、程序編制不夠靈活。l隨著計算機技術的發(fā)展，曾用小型計算機取代繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制要求，但是計算機對環(huán)境要求較高，而且現(xiàn)場需要控制的大量的輸入輸出與計算機本身不匹配，同時計算機程序的編制較復雜，使用者需要掌握一定的計算機專業(yè)知識，一般工程技術人員不易熟練運用，加上計算機成本高，因而一直沒有得到廣泛應用。 l1968年，美國通用汽車公

4、司為適用汽車工業(yè)的激烈競爭，滿足汽車型號不斷更新的要求，提出開發(fā)一種取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的新的控制裝置。l提出GM十條：l1）編程方便，可在現(xiàn)場修改程序；l2）維修方便，最好是插節(jié)件結構；l3）可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；l4）體積小于繼電器控制裝置；l5）數(shù)據(jù)可以直接輸入管理計算機；l6）可以直接用交流115V輸入；l7）輸出為交流115V，負載電流要求2A以上，可以直接驅動電磁閥、接觸器等負載元件。l8）通用性強，易擴展，擴展時原系統(tǒng)只需很少變更；l9）用戶存儲器容量大于4KB;l10）成本可與繼電器控制裝置競爭。 l美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)以上要求，研制出第一臺可編程控制器，型號為

5、PDP-14.l1971年，日本從美國引進該技術開始生產(chǎn)可編程控制器。l1973年，歐洲國家開始生產(chǎn)可編程控制器。l1974年，我國開始研制可編程控制器，并于1977年應用于工業(yè)生產(chǎn)。l早期的可編程邏輯控制器：只是用來取代繼電器控制系統(tǒng)，功能簡單，只能進行開關量邏輯控制，稱為：可編程邏輯控制器(Programmble Logic Controller),簡稱PLC。隨微電子技術、計算機技術和通訊技術的發(fā)展，可編程控制器，除進行開關量邏輯控制外，還具有模擬量控制、高速計數(shù)、PID回路調節(jié)、遠程I/O和網(wǎng)絡通訊等許多功能。l1980年，美國制造商協(xié)會（NEMA）正式將其命名為可編程控制器l（Pro

6、grammable Controller）簡稱PC，并定義為：lPCPC是一種數(shù)字式的電子裝置，它使用可編程序的是一種數(shù)字式的電子裝置，它使用可編程序的存儲器以及存儲指令，能夠完成邏輯、順序、定存儲器以及存儲指令，能夠完成邏輯、順序、定時、計數(shù)及算術運算等功能，并通過數(shù)字或模擬時、計數(shù)及算術運算等功能，并通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出接口控制各種機械或生產(chǎn)過程。的輸入、輸出接口控制各種機械或生產(chǎn)過程。 l可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行可編程

7、序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、算等操作的指令，并通過數(shù)字式、 模擬式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P設備，都應按過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制器系統(tǒng)連成一個整體、易于易于與工業(yè)控制器系統(tǒng)連成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。擴充其功能的原則設計。l1.1.可靠性高，抗干擾能力強可靠性高，抗干擾能力強 l2.2.編程簡單易學編程簡單易學 l3.3.功能完善，適應性強功能完善，適應性強 l4.

8、4.使用簡單，調試維修方便使用簡單，調試維修方便l5 5體積小、重量輕、功耗低體積小、重量輕、功耗低 l現(xiàn)代PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，其可靠程度是使用機械觸點的繼電器所無法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠工作，在其設計和制造過程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施 l 隔離隔離PLC的輸入、輸出接口電路一般都采用光電耦合器來傳遞信號，這種光電隔離措施使外部電路與PLC內(nèi)部之間完全避免了電的聯(lián)系，有效地抑制了外部干擾源對PLC的影響，還可防止外部強電竄入內(nèi)部CPU；l 濾波濾波在PLC電路電源和輸入、輸出(I/O)電路中設置多

9、種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號； l在PLC內(nèi)部對CPU供電電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、屏蔽、穩(wěn)壓、保護保護等措施，防止干擾信號通過供電電源進入PLC內(nèi)部，另外各個輸入輸出(IO)接口電路的電源彼此獨立，以避免電源之間的互相干擾；l內(nèi)部設置連鎖、環(huán)境檢測與連鎖、環(huán)境檢測與診斷等電路，一旦發(fā)生故障，立即報警；l外部采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結構密封、防塵、抗振的外殼封裝結構，以適應惡劣的工作環(huán)境。 l設置故障檢測與診斷程序設置故障檢測與診斷程序，每次掃描都對系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障進行檢測與診斷，發(fā)現(xiàn)出錯后，立即自動做出相應的處理，如報警、保護數(shù)據(jù)和封鎖輸出等；l 對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)

10、進行電池后備對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進行電池后備，以保障停電后有關狀態(tài)及信息不會因此而丟失。采用以上抗干擾措施后，一般PLC的抗電平干擾強度可達峰值1000V，脈寬10us，其平均無故障時間可高達3050萬小時以上。 lPLC采用與繼電器控制線路圖非常接近的梯形圖作為編程語言，它既有繼電器電路清晰直觀的特點，又充分考慮到電氣工人和技術人員的讀圖習慣;對使用者來說，幾乎不需要專門的計算機知識，因此，易學易懂，程序改變時也容易修改 。l目前PLC產(chǎn)品已經(jīng)標準化、系列化和模塊化，不僅具有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有AD、DA轉換、算術運算及數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等功能。它能根據(jù)

11、實際需要，方便靈活地組裝成大小各異、功能不一的控制系統(tǒng)：既可控制一臺單機、一條生產(chǎn)線，又可以控制一個機群、多條生產(chǎn)線；既可以現(xiàn)場控制又可以遠程控制。lPLC的接線極其方便 lPLC的用戶程序可在實驗室模擬調試 lPLC的故障率很低 l排除故障迅速l由于PLC采用半導體大規(guī)模集成電路，因此整個產(chǎn)品結構緊湊、體積小、重量輕、功耗低，以三菱FXON一24M型PLC為例，其外形尺寸僅為130mmx90mmX87mm，重量只有600g，功耗小于50W。所以，PLC很容易裝入機械設備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電體化的理想的控制設備 lPLC的應用范圍極其廣闊，經(jīng)過30多年的發(fā)展， 目前PLC已經(jīng)廣泛應用于冶金、石油、

12、化工：、建材、電力、礦山、機械制造、汽車、交通運輸、輕紡、環(huán)保等各行各業(yè)。幾乎可以說，凡是有控制系統(tǒng)存在的地方就有PLC。概括起來，PLC的應用主要有以下5個方面。l1.1.開關量控制開關量控制 l2.2.模擬量控制模擬量控制l3.3.運動控制運動控制 l4.4.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 l5.5.通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng) l開關量控制開關量控制是PLC最基本的應用領域，可用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。在單機控制、多機群控和自動生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應用實例.l目前，很多PLC都具有模擬量處理功能，通過模擬量IO模塊可對溫度、壓力、速度、流量等連續(xù)變化的模擬量進行控制，而且編

13、程和使用都很方便。大、中型的PLC還具有PID閉環(huán)控制功能，運用PID子程序或使用專用的智能PID模塊， 可以實現(xiàn)對模擬量的閉環(huán)過程控制 .l運動控制是指PLC對直線運動或圓周運動的控制，也稱為位置控制，早期PLC通過開關量IO模塊與位置傳感器和執(zhí)行機構的連接來實現(xiàn)這一功能，現(xiàn)在一般都使用專用的運動控制模塊來完成。 l現(xiàn)代PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，能夠完成數(shù)學運算(函數(shù)運算、矩陣運算、邏輯運算)、數(shù)據(jù)的移位、比較、傳遞、數(shù)值的轉換和查表等操作，對數(shù)據(jù)進行采集、分析和處理。數(shù)據(jù)處理通常用在大、中型控制系統(tǒng)中，如柔性制造系統(tǒng)、機器人的控制系統(tǒng)等。 l通信聯(lián)網(wǎng)是指PLC與PLC之問、PLC

14、與上位計算機或其他智能設備間的通信，利用PLC和計算機的RS一232或RS-422接口、PLC的專用通信模塊，用雙絞線和同軸電纜或光纜將它們聯(lián)成網(wǎng)絡，可實現(xiàn)相互間的信息交換，構成“集中管理、分散控制” 的多級分布式控制系統(tǒng)，建立工廠的自動化網(wǎng)絡。 lPLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其實質是一種工業(yè)控制用的專用計算機。因此，它的組成與一般的微型計算機基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的 ll PLC的硬件系統(tǒng)組成l l7IO擴展單元l圖1l所示為PLC的部件系統(tǒng)結構框圖。 ll 1) 接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，送入存儲器存儲：ll 2) 用掃描方式接收輸入

15、設備的狀態(tài)信號，并存入相應的數(shù)據(jù)區(qū)(輸入映像寄存器)；ll 3) 監(jiān)測和診斷電源、PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和用戶程序編程過程中的語法錯誤；ll 4) 執(zhí)行用戶程序，完成各種數(shù)據(jù)的運算、傳遞和存儲等功能：ll 5) 根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結果，刷新有關標志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器表的內(nèi)容實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 ll PLC配有兩種存儲器：ll 系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。ll 系統(tǒng)存儲器存放系統(tǒng)程序；ll 用戶存儲器用來存放用戶編制的控制程序。l 常用的存儲器類型有CMOSRAM、EPROM和EEPROM。 ll CMOS RAM是一種可以進行讀寫操作的隨機存儲器，存放在其中的用戶程序可方便

16、地進行修改，它是一種高密度、低功耗、價格便宜的半導體存儲器，可用鋰電池作為備用電源，一旦失電，即可用鋰電池供電，以保持RAM中的內(nèi)容。鋰電池的使用壽命一般為510年，若經(jīng)常帶負載可維持25年左右。lPLC都標有電池的使用年限。 lEPROM、EEPROM都是只讀存儲器，常用來存放系統(tǒng)程序和需要長久保存的用戶程序。EPROM稱為可擦除的可編程序只讀存儲器，在紫外線連續(xù)照射20min后，就可將EPROM中的內(nèi)容消除，加高電平(125V或24V)，可把程序寫入到EPROM中。EEPROM稱作電可擦除的可編程序只讀存儲器，除可用紫外線擦除外，還可用電擦除。 l輸入信號多種多樣，信號電平各不相同，而PL

17、C所能處理的信號只能是標準電平，因此必須通過輸入模塊將這些信號轉換成CPU能夠接收和處理的標準電平信號。同樣，外部執(zhí)行元亦必須通過輸出模塊將CPU輸出的標準電平信號轉換成這些執(zhí)行元件所能接收的控制信號。輸入輸出模塊實際上是CPU與現(xiàn)場輸入輸出設備之間的連接部件，起著PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信息的作用。 ll I0模塊:數(shù)字量I/O模塊和模擬量I/O模塊，以及快速響應模塊、高速計數(shù)模塊、通信接口模塊、溫度控制模塊、中斷控制模塊、PID控制模塊和位置控制模塊lI0模塊的類型、品種與規(guī)格越多，PLC系統(tǒng)的靈活性越好;I/O模塊的IO容量越大，PLC系統(tǒng)的適應性越強。 lPLC配有開關式穩(wěn)壓電源

18、的電源模塊，用來將外部供電電源轉換成供PLC內(nèi)部的CPU、存儲器和IO接口等電路工作所需的直流電源。PLC的電源部件有很好的穩(wěn)壓措施，因此對外部電源的穩(wěn)定性要求不高，一般允許外部電源電壓的額定值在+10一-15的范圍內(nèi)波動。小型PLC的電源往往和CPU單元合為一體，大中型PLC都有專用電源部件 ll 簡易編程器功能較少，一般只能用語句表形式進行編程，通常需要連機工作。簡易編程器使用時直接與PLC的專用插座相連接，由PLC提供電源。它體積小，重量輕，便于攜帶，適合小型PLC使用。l圖形編程器既可以用指令語句進行編程，又可以用梯形圖編程;既可連機編程又可脫機編程，操作方便，功能強，有液晶顯示的便攜

19、式和陰極射線式兩種。圖形編程器還可與打印機、繪圖儀等設備連接，但價格相對較高。通常大中型PLC多采用圖形編程器。 (1)外部存儲器 (2)打印機 l(3)EPROM寫入器 ll 外部存儲器是指磁帶或磁盤，工作時可將用戶程序或數(shù)據(jù)存儲在盒式錄音機的磁帶上或磁盤驅動器的磁盤中，作為程序備份。當PLC內(nèi)存中的程序被破壞或丟失時，可將外存中的程序重新裝入。l l 打印機用來打印帶注釋的梯形圖程序或指令語句表程序以及打印各種報表等。在系統(tǒng)的實時運行過程中，打印機用來提供運行過程中發(fā)生事件的硬記錄，如記錄PLC系統(tǒng)運行過程中故障報警的時間等。這對于事故分析和系統(tǒng)改進是非常有價值的。 lEPROM寫入器用于

20、將用戶程序寫入EPROM中。同一PLC系統(tǒng)的各種不同應用場合的用戶程序可分別寫入不同的EPROM中去，當系統(tǒng)的應用場合發(fā)生改變時，只需更換相應的EPROM芯片即可。 lI/O擴展單元用來擴展輸入、輸出點數(shù)。當用戶所需的輸入、輸出點數(shù)超過PLC基本單元的輸入、輸出點數(shù)時，就需要加上IO擴展單元來擴展，以適應控制系統(tǒng)的要求。 l PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合，通?？煞譃橄到y(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。l硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的PLC系統(tǒng)，它們相輔相成，缺一不可。沒有軟件的PLC系統(tǒng)稱為裸機系統(tǒng)，不起任何作用，猶如無米之鍋。反之，如果沒有硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)也失去了基本的外部

21、條件，程序根本無法運行。 ll 系統(tǒng)程序是每一個PLC成品必須包括的部分，由PLC廠家提供，用于控制PLC本身的運行。系統(tǒng)程序固化在EPROM中。l 管理程序l 編譯程序l 標準程序模塊和系統(tǒng)調用l管理程序是系統(tǒng)程序中最重要的部分。PLC的運行都由它控制，主要對PLC的輸入、輸出、運算等操作運行，進行時間上先后順序的管理，規(guī)定各種數(shù)據(jù)、程序的存放地址，生成用戶環(huán)境以及系統(tǒng)診斷等。 ll 編譯程序用來把梯形圖程序、語句表程序等編程語言翻譯成PLC能夠識別的機器語言。l 標準程序模塊和系統(tǒng)調用。這部分由許多獨立的程序模塊組成，每個程序模塊完成一種單獨的功能，如輸入、輸出及特殊運算等。PLC根據(jù)不同

22、的控制要求，選用這些模塊完成相應的工作。 l 用戶程序就是由用戶根據(jù)控制要求，用PLC的程序語言編制的應用程序，以實現(xiàn)所需的控制目的。用戶程序存儲在系統(tǒng)程序指定的存儲區(qū)內(nèi)，它的最大容量也是由系統(tǒng)程序限定的。 ll 當程序不長，比較簡單時，編制程序時常用順序結構，即整個程序不分段，順序編制而成。小型PLC的用戶程序通常都為順序結構。l 對于比較復雜、長度很長的程序，為使程序編制簡單清晰，可以按照功能、結構或使用目的，將程序劃分成多個程序模塊，按模塊來編制和調試程序，再把各部分組合而形成一個完整的大程序，這種程序結構稱為模塊結構。大中型PLC的用戶程序較復雜，一般都采用模塊化結構。 ll 1)組織

23、模塊OB又稱主控程序模塊，用來確定主程序運行方式及各模塊的組織關系；l2)程序模塊PB依照控制要求，按不同的控制內(nèi)容劃分相應的程序段模塊；l3)功能模塊FB一用來描述某特定功能的程序段模塊；l4)順序模塊SB又稱步進模塊，用于步進操作；l5)數(shù)據(jù)模塊DB用來存放用戶數(shù)據(jù)。 l 目前，PLC應用廣泛，國內(nèi)外生產(chǎn)廠家眾多，所生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品更是品種繁多，其型號、規(guī)格和性能也各不相同。通常，可以按照結構形式的不同及功能的差異進行大致分類。l 整體式l模塊式l 整體式PLC是將CPU、存儲器、I/O部件等組成部分集中于一體，安裝在一塊或少數(shù)幾塊印刷電路板上，并連同電源一起裝在一個金屬或塑料的機殼內(nèi)，形

24、成一個整體，通常稱為主機或基本單元。輸入輸出接線端子及電源進線分別在機箱的兩側，并有相應的發(fā)光二極管顯示輸入輸出狀態(tài)。這種結構的PLC具有結構緊湊、體積小、重量輕、價格低的優(yōu)點，易于裝置在工業(yè)設備的內(nèi)部，通常適合于單機控制。一般小型和超小型PLC多采用這種結構，如三菱FX系列PLC。l模塊式PLC是把各個組成部分做成獨立的模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等。各模塊做成插件式，然后以搭積木的方式將它們組裝在一個具有標準尺寸并帶有若干插槽的機架內(nèi)。PLC廠家備有不同槽數(shù)的機架供用戶選擇。用戶可以根據(jù)需要選用不同檔次的CPU模塊、各種FO模塊和其他特殊模塊插入相應的機架底板的插槽中，

25、組合成不同功能的控制系統(tǒng)。這種結構的PLC配置靈活，裝配和維修方便，功能易于擴展。其缺點是結構較復雜，造價也較高。一般大、中型PLC都采用這種結構，如三菱公司的A1N、A2N、A3N系列，立石公司C系列的C500、C1000H、C2000H及通用電氣公司的90TM-70、90TM-30。l 按功能、輸入輸出點數(shù)和存儲器容量不同，PLC可分為小型、中型和大型三類。l小型PLC又稱為低檔PLC。這類PLC的規(guī)模較小，它的輸入輸出點數(shù)一般從20點到128點。其中輸入輸出點數(shù)小于64點的PLC又稱為超小型機。用戶存儲器容量小于2KB，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等基本功能，有些還有少量

26、的模擬量IO、算術運算、數(shù)據(jù)傳送、遠程IO和通信等功能，可用于開關量控制、定時計數(shù)控制、順序控制及少量模擬量控制等場合，通常用來代替繼電器-接觸器控制，在單機或小規(guī)模生產(chǎn)過程中使用。常見的小型PLC產(chǎn)品有三菱公司的Fl、F2，和FX0系列，歐姆龍SP20系列和西門子公司的S5100U、S595、S7200等。l中型PLC的IO點數(shù)通常在120點至512點之間，用戶程序存儲器的容量為2KB一8KB，除具有小型機的功能外，還具有較強的模擬量IO、數(shù)字計算、過程參數(shù)調節(jié)如比例、積分、微分(PID)調節(jié)、數(shù)據(jù)傳送與比較、數(shù)制轉換、中斷控制、遠程IO及通信聯(lián)網(wǎng)功能。適用于既有開關量又有模擬量的較為復雜的

27、控制系統(tǒng)，如大型注塑機控制、配料和秤重等中小型連續(xù)生產(chǎn)過程控制，常見的機型有三菱公司的A1s：系列，立石公司的(歐姆龍)C200H、C500，西門子公司的S5115U等。l大型PLC又稱為高檔PLC，IO點數(shù)在512點以上，其中IO點數(shù)大于8192點的又稱為超大型PLC，用戶程序存儲器容量在8KB以上，除具有中型機的功能外，還具有較強的數(shù)據(jù)處理、模擬調節(jié)、特殊功能函數(shù)運算、監(jiān)視、記錄、打印等功能，以及強大的通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制、智能控制和遠程控制等功能。由于大型PLC具有比中小型PLC更強大的功能，因此一般用于大規(guī)模過程控制、分布式控制系統(tǒng)和工廠自動化網(wǎng)絡等場合。如三菱公司的A3N、A2N，立石

28、公司的C100H、C2000H、AB公司的PLC一5以及西門子公司S5135U、S5155U、S7400等都屬于大型PLC。lPLC的主要性能，一般可用以下6種指標表述。l1用戶程序存儲容量l2IO總點數(shù)l3，掃描速度l 4指令種類l5內(nèi)部寄存器的配置及容量l6特殊功能l 用戶程序存儲容量是衡量PLC存儲用戶程序的一項指標，通常以字為單位表示。每16位相鄰的二進制數(shù)為一個字，1024個字為IK字。對于一般的邏輯操作指令，每條指令占1個字：定時計數(shù)、移位指令每條占2個字；數(shù)據(jù)操作指令每條占24個字。有些PLC是以編程的步數(shù)來表示用戶程序存儲容量的，條指令包含若干步，一步占用一個地址單元，個地址單

29、元為兩個字節(jié)。l IO總點數(shù)是PLC可接收輸入信號和輸出信號的數(shù)量。PLC的輸入和輸出量有開關量和模擬量兩種。對于開關量，其IO總點數(shù)用最大IO點數(shù)表示：對于模擬量，IO總點數(shù)用最大IO通道數(shù)表示。 l 掃描速度是指PLC掃描lK字，用戶程序所需的時間，通常以msK字為單位表示。有些PLC也以us步來表示掃描速度。l 指令種類是衡量PLC軟件功能強弱的重要指標，PLC具有的指令種類越多，說明其軟件功能越強。l PLC內(nèi)部有許多寄存器用以存放變量狀態(tài)、中間結果、定時計數(shù)等數(shù)據(jù)，其數(shù)量的多少、容量的大小，直接關系到用戶編程時的方便靈活與否。因此，內(nèi)部寄存器的配置及容量也是衡量PLC硬件功能的一個指

30、標。 l PLC除了基本功能外，還有很多特殊功能，例如自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能、監(jiān)控功能、高速計數(shù)功能、遠程IO和特殊功能模塊等。不同檔次和種類的PLC，其具有的特殊功能相差很大，特殊功能越多，則PLC系統(tǒng)配置、軟件開發(fā)就越靈活，越方便，適應性越強。因此，特殊功能的強弱，種類的多少是衡量PLC技術水平高低的一個重要指l1.在系統(tǒng)構成規(guī)模上，向大、小兩個方向發(fā)展 l2開發(fā)各種智能模塊，不斷增強過程控制能力 l3向網(wǎng)絡化發(fā)展，通信聯(lián)網(wǎng)功能不斷增強 l4編程語言與編程工具向標準化和高級化發(fā)展 l 5發(fā)展容錯技術 PLC在規(guī)模上的發(fā)展有兩個主要趨勢：其一是向體積更小、速度更快、功能更強、價格更低的小型

31、化或微型化PLC方向發(fā)展，以真正完全取代最小的繼電器系統(tǒng)，適應復雜單機、數(shù)控機床和工業(yè)機器人等領域的控制要求:其二是向大容量、高速度、多功能的大型高檔PLC方向發(fā)展。目前，開關量輸入、輸出點數(shù)達到8192點以上的大型PLC不在少數(shù)，隨著控制系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，輸入輸出點數(shù)還在快速增加，如莫迪康公司的984780、984785型PLC的最大開關量輸入輸出點數(shù)已達到16384點。大型PLC不但運算速度快(如三菱公司的A3N型PLC的指令掃描速度可達015us步)，而且具有PID、多軸定位、高速計數(shù)、遠程IO、光纖通信等多種功能，能與計算機組成多級分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對工廠生產(chǎn)全過程的集中管理。l

32、為滿足工業(yè)自動化各種控制系統(tǒng)的需要，國內(nèi)外眾多PLC生產(chǎn)廠家不斷致力于開發(fā)各種新器件和智能IO模塊。智能IO模塊是以微處理器為基礎的功能部件，模塊的CPU與PLC的主CPU并行工作，可以大大減少占用主CPU的時間，有利于提高PLC的掃描速度；又可以使模塊具有自適應、參數(shù)自整定等功能，使調試時間減少，控制精度得到提高，極大地增強了PLC的過程控制能力。智能IO模塊目前主要有模擬IO模塊、PID回路控制模塊、機械運動控制(如軸定位、步進電動機控制等)模塊，高速計數(shù)模塊等。l 目前，幾乎所有的PLC都具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，加強PLC的聯(lián)網(wǎng)能力已成為PLC產(chǎn)品的發(fā)展趨勢之一。PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能可使PLC

33、與PLC之間、PLC與計算機之間相互交換信息，實現(xiàn)近距離或遠距離通信，形成一個統(tǒng)一的分散集中控制系統(tǒng)。由于歷史的原因，各個廠家的PLC通信協(xié)議往往是專用的，因此，各廠家的PLC產(chǎn)品之間難以互相兼容。近年來，許多PLC生產(chǎn)廠家都在努力使自己的產(chǎn)品與制造自動化協(xié)議(MAP)兼容，這將使不同機型的PLC之間、PLC與計算機之間能方便地進行通信與聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)資源共享。lPLC的編程語言主要有梯形圖、流程圖、專用語言指令等。其中最常用的是梯形圖，因此深受用戶的歡迎，得到了廣泛的應用。目前，美國、法國、日本等生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品在基本控制方面的編程語言均采用梯形圖，且已標準化。隨著現(xiàn)代PLC產(chǎn)品應用領域的急速擴展，尤其是PLC在一些復雜的大規(guī)模的