第1章 PLC的種類和功能特點

1.1 PLC的種類

1.1.1 按結(jié)構(gòu)形式分類

PLC按結(jié)構(gòu)形式分類可分為整體式PLC、組合式PLC和疊裝式PLC。

1 整體式PLC

圖1-1為常見整體式PLC的實物圖。

2 組合式PLC

組合式PLC的CPU、I/O接口、存儲器、電源等部分以模塊形式按一定規(guī)則組合配置而成，也稱模塊式PLC，可以根據(jù)實際需要靈活配置。

劃重點

PLC是可編程序控制器的英文縮寫，是一種將計算機技術(shù)與繼電器控制技術(shù)結(jié)合起來的現(xiàn)代化自動控制裝置，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、機床、建筑、電力、化工、交通運輸?shù)刃袠I(yè)中。

整體式PLC是將CPU、I/O接口、存儲器、電源等部分固定在一塊或幾塊印制電路板上，當(dāng)控制點數(shù)不符合要求時，可連接擴展單元，以實現(xiàn)較多點數(shù)的控制，體積小巧。目前，小型、超小型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)形式。

組合式PLC的實物圖如圖1-2所示。目前，中型或大型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)形式。

3 疊裝式PLC

疊裝式PLC是一種集合整體式PLC的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧和組合式PLC的I/O點數(shù)搭配靈活于一體的PLC，如圖1-3所示。

劃重點

疊裝式PLC是將CPU（CPU和I/O接口）獨立出來作為基本單元，其他模塊為I/O模塊擴展單元，各單元可一層一層地疊裝，連接時，使用電纜進行單元之間的連接即可。

1.1.2 按I/O點數(shù)分類

I/O點數(shù)是指PLC可接入外部信號的數(shù)量（可接入的輸入信號、輸出信號的總數(shù)量）。I點數(shù)是指PLC可接入輸入信號的數(shù)量。O點數(shù)是指PLC可接入輸出信號的數(shù)量。

PLC根據(jù)I/O點數(shù)的不同可分為小型PLC、中型PLC和大型PLC。

1 小型PLC

圖1-4為常見小型PLC的實物圖。

劃重點

小型PLC是指I/O點數(shù)在24～256之間的小規(guī)模PLC，一般用于單機控制或小型系統(tǒng)的控制。

2 中型PLC

圖1-5為常見中型PLC的實物圖。

中型PLC的I/O點數(shù)一般在256～2048之間，不僅可對設(shè)備進行直接控制，還可對下一級的多個可編程序控制器進行監(jiān)控，一般用于中型或大型系統(tǒng)的控制。

3 大型PLC

圖1-6為常見大型PLC的實物圖。

劃重點

大型PLC的I/O點數(shù)一般在2048以上，能夠進行復(fù)雜的算數(shù)運算和矩陣運算，可對設(shè)備進行直接控制，同時還可對下一級的多個可編程序控制器進行監(jiān)控，一般用于大型系統(tǒng)的控制。

1.1.3 按功能分類

PLC按功能分類可分為低檔PLC、中檔PLC和高檔LC。

1 低檔PLC

具有簡單的邏輯運算、定時、計算、監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳送、通信等基本控制功能和運算功能的PLC被稱為低檔LC，如圖1-7所示。

低檔PLC的工作速度較低，能帶動I/O模塊的數(shù)量較少。

2 中檔PLC

圖1-8為常見中檔PLC的實物圖。

劃重點

中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的控制功能和運算能力，如比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運算等，以及遠程I/O、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，工作速度較快，能帶動I/O模塊的數(shù)量較多。

3 高檔PLC

圖1-9為常見高檔PLC的實物圖。

高檔PLC除具有中檔PLC的功能外，還具有更為強大的控制功能、運算功能和聯(lián)網(wǎng)功能，如矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其他特殊功能函數(shù)運算等，工作速度很快，能帶動I/O模塊的數(shù)量很多。

1.1.4 按生產(chǎn)廠家分類

目前，PLC被大范圍采用，生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)，推出的產(chǎn)品種類繁多，功能各具特色。其中，美國的AB公司、通用電氣公司，德國的西門子公司，法國的TE公司，日本的歐姆龍、三菱、松下、富士等公司是目前市場上主流且極具代表性的PLC生產(chǎn)廠家。

1 三菱PLC

圖1-10為常見三菱PLC系列產(chǎn)品實物圖。

劃重點

市場上，三菱PLC常見的系列產(chǎn)品主要有FR-FX_1N、FR-FX_1S、FR-FX_2N、FR-FX_3U、FR-FX_2NC、FR-A、FR-Q等。

三菱FX_2N系列PLC屬于超小型PLC，是FX家族中較先進的系列，處理速度快，在基本單元上連接擴展單元或擴展模塊，可進行16～256點的靈活輸入/輸出組合，為工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。

多說兩句！

三菱FX_1S系列PLC屬于集成型小型單元式PLC。

三菱Q系列PLC是三菱公司A系列的升級產(chǎn)品，屬于中、大型PLC，采用模塊化的結(jié)構(gòu)形式，組成與規(guī)模靈活可變，最大輸入、輸出點數(shù)可達4096點；最大程序存儲器容量可達252KB，采用擴展存儲器后可以達到32MB；基本指令的處理速度可以達到34ns；整個系統(tǒng)的處理速度得到很大提升；多個CPU模塊可以在同一基板上安裝，CPU模塊之間可以通過自動刷新進行定期通信，或者通過特殊指令進行瞬時通信。三菱Q系列PLC廣泛應(yīng)用于各種中、大型復(fù)雜機械，自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)中。

2 西門子PLC

圖1-11為常見西門子PLC系列產(chǎn)品實物圖。

西門子公司的可編程序控制器S5系列產(chǎn)品在中國的推廣較早，在很多工業(yè)生產(chǎn)自動化控制領(lǐng)域都曾有過經(jīng)典應(yīng)用。西門子公司還開發(fā)了一些起標(biāo)準(zhǔn)示范作用的硬件和軟件。從某種意義上說，西門子系列PLC決定了現(xiàn)代可編程序控制器的發(fā)展方向。

劃重點

目前，市場上的西門子PLC主要為西門子S7系列產(chǎn)品，包括小型PLC S7-200、中型PLC S7-300和大型PLC S7-400、S7-1500。

多說兩句！

西門子PLC的主要功能特點：

①采用模塊化緊湊設(shè)計，可按積木式結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)配置，功能擴展非常靈活方便；

②可以極快的速度處理自動化控制任務(wù)，S7-200 PLC和S7-300 PLC的掃描速度為0.37μs；

③具有很強的網(wǎng)絡(luò)功能，可以將多個PLC按照工藝或控制方式連接成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成多級完整的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，既可實現(xiàn)總線聯(lián)網(wǎng)，也可實現(xiàn)點到點通信；

④在軟件方面，允許在Windows操作平臺下使用相關(guān)的程序軟件包、標(biāo)準(zhǔn)的辦公室軟件和工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)軟件，可識別C++等高級語言；

⑤編程工具更為開放，可用普通計算機或便攜式計算機編程。

3 歐姆龍PLC

圖1-12為常見歐姆龍PLC系列產(chǎn)品實物圖。

劃重點

歐姆龍公司的PLC較早地進入了中國市場，開發(fā)了最大I/O點數(shù)為140點的C20P、C20等微型PLC，最大I/O點數(shù)為2048點的C2000H等大型PLC，廣泛應(yīng)用于自動化系統(tǒng)中。

多說兩句！

歐姆龍公司對PLC及其軟件的開發(fā)有自己的特殊風(fēng)格。例如，C2000H大型PLC將系統(tǒng)存儲器、用戶存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和實際的輸入/輸出接口、功能模塊等統(tǒng)一按絕對地址形式組合，把數(shù)據(jù)存儲和電器控制使用的術(shù)語合二為一，命名數(shù)據(jù)區(qū)為I/O繼電器、內(nèi)部負載繼電器、保持繼電器、專用繼電器、定時器/計數(shù)器。

4 松下PLC

圖1-13為常見松下PLC系列產(chǎn)品實物圖。

劃重點

松下PLC是目前國內(nèi)比較常見的PLC 產(chǎn)品之一，功能完善、性價比高，常用的有小型FP-X、FP0、FP1、FPΣ、FP-e系列，中型FP2、FP2SH、FP3、FP10SH系列，以及大型FP5、FP10、FP20系列等。

多說兩句！

①松下FP1系列PLC有C14、C16、C24、C40、C56、C72等多種規(guī)格的產(chǎn)品。雖然是小型機，但性價比很高，比較適合中小型企業(yè)。

FP1系列PLC的硬件配置除主機外，還可加I/O 擴展模塊、A/D（模/數(shù)轉(zhuǎn)換）模塊、D/A（數(shù)/模轉(zhuǎn)換）模塊等智能單元，最多可配置幾百點，機內(nèi)的高速計數(shù)器可輸入頻率高達10kHz的脈沖，并可同時輸入兩路脈沖，還可輸出可調(diào)的頻率脈沖信號（晶體管輸出型）。

FP1系列PLC有190多條功能指令，除可進行基本邏輯運算外，還可進行加（+）、減（-）、乘（×）、除（÷）四則運算，有8bit、16bit和32bit數(shù)字處理功能，并能進行多種碼制的變換；具有中斷程序調(diào)用、凸輪控制、高速計數(shù)、字符打印、步進等特殊功能指令。

FP1系列PLC監(jiān)控功能很強，可實現(xiàn)梯形圖監(jiān)控、列表繼電器監(jiān)控、動態(tài)時序圖監(jiān)控（可同時監(jiān)控16個I/O 點的時序），具有幾十條監(jiān)控命令、多種監(jiān)控方式，監(jiān)控指令和監(jiān)控結(jié)果可用日語、英語、德語和意大利語四種語言顯示。

②松下FPΣ系列PLC的機身小巧、使用簡便，采用通信模塊插件大幅增強了通信功能，可以實現(xiàn)最大100kHz的位置控制；具有數(shù)據(jù)備份功能，可以對數(shù)據(jù)寄存器進行完全備份，日歷、時鐘的數(shù)據(jù)也能由電池備份，I/O注釋可以與程序一同寫入，大幅提高了系統(tǒng)的保存性；具有高速、豐富的實數(shù)運算功能，實現(xiàn)了PID的控制指令，可以進行自動調(diào)整，實現(xiàn)簡便、高性能的控制；為了防止出廠后意外改寫程序或保護原始程序不被竊取，可以設(shè)置密碼功能。

③松下FP2/FP2SH系列PLC。FP2系列PLC有FP2-C1、FP2-C1D、FP2-C1SL、FP2-C1A 等型號的產(chǎn)品，外形結(jié)構(gòu)緊湊，保持了中規(guī)模PLC的功能，能夠進行模擬量控制、聯(lián)網(wǎng)和位置控制，集多種功能于一體，具有優(yōu)良的性能價格比，I/O 點數(shù)最大為768點，擴展結(jié)構(gòu)最大為1600點，使用遠程I/O點數(shù)最大為2048點；CPU單元配有一個RS-232編程口，可直接與人機界面相連；帶有一個用于遠程監(jiān)控和通過調(diào)制解調(diào)器進行維護的高級通信接口。

FP2SH系列PLC的掃描時間為1ms/20k步（步指程序的步數(shù)，通過步數(shù)顯示程序容量），實現(xiàn)了超高速處理，程序容量最大為120k步（可理解為存儲程序的步數(shù)），具有足夠的程序容量；配備小型PC卡，可用于程序備份或用作擴展數(shù)據(jù)內(nèi)存，可充分對應(yīng)中等規(guī)模的控制；內(nèi)置注釋和日歷定時器功能。

④松下FP3/FP10SH系列PLC。FP10SH是FP3系列PLC的升級代換產(chǎn)品，具有如下特點：高速CPU；最多可控制的I/O點數(shù)為2048點；可利用中繼功能執(zhí)行高優(yōu)先級的中斷程序；編程器可在程序中插入注釋，便于后期的檢查與調(diào)試；具有高精度定時功能/日歷功能；具備16k步的大程序容量；288條方便指令功能；EEPROM 寫入功能；網(wǎng)絡(luò)的連接及安裝十分簡便。