0.6 PLC的性能

關(guān)鍵詞：一般指標(biāo)、特定指標(biāo)

PLC性能可用指標(biāo)衡量。具體指標(biāo)有兩種：一般指標(biāo)與特定指標(biāo)。

一般指標(biāo)規(guī)定一些PLC的使用條件。如PLC保存與使用的溫度、濕度，耐電壓及絕緣指標(biāo)，抗干擾指標(biāo)，抗機(jī)械振動、沖擊指標(biāo)等。

特定指標(biāo)規(guī)定一些具體型號PLC的具體性能。如某型CPU模塊，則要指出它的工作方式，指令條數(shù)、類型，執(zhí)行一條指令的時(shí)間，可處理的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，內(nèi)部器件的類型、數(shù)量，工作電源類型、電壓允許的波動范圍等。

從共性的角度，可它歸納為以下10個(gè)方面。

0.6.1 工作速度

工作速度指PLC的CPU執(zhí)行指令的速度、對急需處理的輸入信號的響應(yīng)速度及通信接口的數(shù)據(jù)傳送速度，但主要是指CPU執(zhí)行指令的速度。

PLC工作速度高，在允許的掃描周期（一般不大于100ms）內(nèi)，可增加運(yùn)行指令條數(shù)，提升處理數(shù)據(jù)的能力，進(jìn)而增加PLC的控制點(diǎn)數(shù)，增強(qiáng)PLC的功能。所以，廠商在開發(fā)PLC時(shí)，首先考慮的是提高它的工作速度。

PLC指令不同，執(zhí)行的時(shí)間也不同。但各種PLC大體都有相同的基本指令，故常以執(zhí)行一條基本指令的時(shí)間來衡量這個(gè)速度。這個(gè)時(shí)間短，說明具體的PLC性能好。目前，這個(gè)時(shí)間已縮短到零點(diǎn)零幾微秒。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，這個(gè)時(shí)間還在縮短。

有的還用每秒能執(zhí)行多少條基本與傳送指令，即PMX值，作為它的衡量指標(biāo)。

0.6.2 控制規(guī)模

控制規(guī)模代表PLC的控制能力，一般是看其能對多少輸入、輸出點(diǎn)（指開關(guān)量）及對多少路模擬量進(jìn)行控制。有時(shí)還要看其能擴(kuò)展多少模塊、多少機(jī)架、多少站點(diǎn)等。

控制規(guī)模與速度有關(guān)。因?yàn)橐?guī)模大了，用戶程序也長，執(zhí)行指令的速度不快，勢必延長PLC循環(huán)的時(shí)間，也必然會延長PLC對輸入信號的響應(yīng)。為了避免這個(gè)情況，PLC的工作速度就要快。所以，大型PLC的工作速度總是比小的要快。

控制規(guī)模還與內(nèi)存區(qū)的大小有關(guān)。規(guī)模大，用戶程序長，要求有更大的用戶存儲區(qū)。同時(shí)點(diǎn)數(shù)多，系統(tǒng)的存儲器輸入、輸出的信號區(qū)（輸入、輸出繼電器區(qū)或稱輸入、輸出映射區(qū)）也大。這個(gè)區(qū)大，相應(yīng)的內(nèi)部器件也要增多，這些都要求有更大的系統(tǒng)存儲區(qū)。

控制規(guī)模還與輸入、輸出電路數(shù)量有關(guān)。如控制規(guī)模為1024點(diǎn)，那就得有1024條I/O電路。這些電路集成于I/O模塊中，而每個(gè)模塊有多少路的I/O點(diǎn)，總是有數(shù)量的。所以，規(guī)模大，所使用的模塊也多。

控制規(guī)模還與PLC指令系統(tǒng)有關(guān)。規(guī)模大的PLC指令條數(shù)多，指令的功能也強(qiáng)，才能應(yīng)付對點(diǎn)數(shù)多的系統(tǒng)進(jìn)行控制的需要。

控制規(guī)模是對PLC其他性能指標(biāo)起著制約作用的指標(biāo)，是高低檔PLC區(qū)別之所在，也是PLC劃分為微、小、中、大和超大型機(jī)的唯一依據(jù)。

0.6.3 組成模塊

PLC的結(jié)構(gòu)雖有箱體（一體化的）及模塊式之分，但從本質(zhì)上看，箱體也是模塊，只是它集成了更多的功能。在此，不妨把PLC的組成模塊當(dāng)做所有PLC的結(jié)構(gòu)性能。因此，這個(gè)性能含義是指某型號PLC具有多少種模塊，各種模塊都有什么規(guī)格，并各具什么特點(diǎn)。

組成PLC的模塊是PLC的硬件基礎(chǔ)。反映了PLC的控制能力和可能的用途。模塊的類型越多，規(guī)格越全，功能越強(qiáng)，性能越好，PLC也才越容易配置成各種各樣的系統(tǒng)，才可能滿足各種不同的需要。

早期PLC模塊的種類不太多，僅有開關(guān)量、模擬量輸入、輸出模塊，高速計(jì)數(shù)模塊等，現(xiàn)在則增多了很多，如溫度模塊、流量模塊、模糊控制模塊、PID控制模塊、回路控制器、稱重模塊、凸輪模塊、遙感模塊、定位模塊、運(yùn)動模塊等。可處理相應(yīng)的模擬量、脈沖量等。

此外，還出現(xiàn)了具有很強(qiáng)的信息處理能力的智能單元，如ASCII單元、BASIC單元，以及計(jì)算機(jī)單元、硬盤單元、軟驅(qū)單元等。

不僅類型增多，性能也在提高。如同樣功能的模塊，有的還帶電隔離的，以提高抗干擾能力；有的還可實(shí)現(xiàn)故障自診斷，提高工作的可靠性；還有的可實(shí)現(xiàn)智能化，不是靠CPU I/O刷新，而是自身的CPU，主動與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)等。

一般來講，所有知名品牌的PLC，組成模塊的類型、規(guī)格都較多，功能都較強(qiáng)，性能都較好，都可較方便地用其配置成各種各樣的系統(tǒng)，滿足各種不同的需要。這也是知名品牌PLC性能高的重要方面。

0.6.4 內(nèi)存容量

PLC內(nèi)存有系統(tǒng)用內(nèi)存與用戶用內(nèi)存。系統(tǒng)內(nèi)存要存儲監(jiān)控程序，提供內(nèi)部器件及參數(shù)設(shè)定。而用戶用內(nèi)存提供用戶程序存儲。

PLC內(nèi)存大，內(nèi)部器件種類越多，數(shù)量越多，越便于PLC進(jìn)行各種控制與數(shù)據(jù)處理。一臺小小的PLC比起很大的繼電器控制柜的控制功能強(qiáng)得多，就是它比后者具有更多的內(nèi)部器件。所以，內(nèi)部器件的數(shù)量也是代表PLC性能的一個(gè)指標(biāo)。

用戶內(nèi)存大，可存儲的用戶程序量也大，也就可進(jìn)行更為復(fù)雜的控制。

所以，常用內(nèi)部器件種類及其數(shù)量與可提供的用戶程序容量代表PLC內(nèi)存的大小。當(dāng)今PLC最大的用戶程序容量可達(dá)幾萬，幾十萬，甚至幾兆字節(jié)、字或步。而內(nèi)部器件則有成千上萬的I/O繼電器、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器及數(shù)據(jù)存儲器等。

0.6.5 指令系統(tǒng)

PLC有多少條指令（含函數(shù)、功能塊，存于系統(tǒng)軟件庫中），各個(gè)指令（或函數(shù)、功能塊）又具有什么功能，是了解與使用PLC的重要方面。指令的多少及功能將影響著PLC的性能。

除了指令，為了進(jìn)行通信，PLC還有相應(yīng)的協(xié)議與通信指令或命令，這些也反映了PLC的性能。顯然，通信命令越多，功能越強(qiáng)也就代表了PLC性能的一個(gè)方面。

關(guān)于指令（指函數(shù)、功能塊）的新趨勢是可運(yùn)用庫文件，并且按需要生成。這樣，它的指令系統(tǒng)就可無限擴(kuò)充了。所受的限制只是PLC的內(nèi)存容量。目前和利時(shí)的LEC G3機(jī)就可以這么做。

0.6.6 支持軟件

為了便于編寫PLC程序，多數(shù)PLC廠商都開發(fā)了相應(yīng)的編程支持軟件，為PLC運(yùn)用多種編程語言進(jìn)行編程、監(jiān)控提供平臺。同時(shí)它還是PLC硬件組態(tài)或軟設(shè)定的工具。

為了用好各種高功能的智能硬件模塊，PLC廠商都開發(fā)了與其配套配置和使用軟件。所以，這類軟件好用與否，也是PLC支持軟件好壞的一個(gè)指標(biāo)。

高性能的編程軟件還具有編輯視圖的功能。這些畫面與組態(tài)軟件編輯的畫面類似，也可含有動畫及數(shù)表，也可用以監(jiān)控PLC的工作系統(tǒng)。和利時(shí)公司的編程軟件PowerPro就具有這個(gè)功能。

0.6.7 可靠措施

可靠措施的目的是增加PLC平均故障間隔時(shí)間MTBF（Mean Time Between Failure）及減少PLC的平均修復(fù)時(shí)間MTTR（Mean Time To Repair），以提高PLC的有效度A（Availability）。

A=MTBF/（MTBF+MTTR）

式中 A——有效率；

MTBF——平均故障間隔時(shí)間；

MTTR——平均修復(fù)時(shí)間。

當(dāng)然，這里的A值越大越好，它可使PLC系統(tǒng)得到充分的利用，是為什么需要使用PLC的重要指標(biāo)。而從上式可知，MTBF越大，MTTR越小，則A越大。所以，PLC的可靠措施都是圍繞提高M(jìn)TBF及降低MTTR值進(jìn)行的。

鑒于可靠工作是PLC的重要特點(diǎn)，故有關(guān)提高M(jìn)TBF及降低MTTR的措施如何，以及PLC的MTBF與MTTR值也成為PLC性能的重要指標(biāo)。

有時(shí)必須在特殊環(huán)境下，如零下或高溫的情況下進(jìn)行工作，或要求PLC特殊可靠，則需配備環(huán)境特性更好的PLC，或可對PLC作特殊配置，如熱備份、冗余等。顯然有此類特性或配置的PLC，則性能也更好些。

0.6.8 連網(wǎng)通信

常見的PLC網(wǎng)絡(luò)有3種：信息網(wǎng)、控制網(wǎng)及設(shè)備網(wǎng)。

（1）信息網(wǎng)，主要為PLC與計(jì)算機(jī)連網(wǎng)。一臺PLC或多臺PLC與計(jì)算機(jī)連網(wǎng)后，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對PLC及其控制系統(tǒng)的監(jiān)控及管理，可極大地提高系統(tǒng)的自動化及信息化的檔次及水平。與計(jì)算機(jī)連網(wǎng)，已是PLC應(yīng)用的一個(gè)趨勢。信息網(wǎng)還包含計(jì)算機(jī)建立的連網(wǎng)，如局部以太網(wǎng)、互聯(lián)以太網(wǎng)。

（2）控制網(wǎng)，主要為PLC與PLC連成網(wǎng)絡(luò)。這種情況也較為普遍，其形式、類型越來越多。有較簡單的網(wǎng)絡(luò)，如PLC鏈接，網(wǎng)點(diǎn)不太多，通信管理也較簡單；也有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)點(diǎn)可達(dá)成千上萬，而且可構(gòu)成多層次的網(wǎng)絡(luò)。不同類型的網(wǎng)還可相互溝通，也可交換數(shù)據(jù)。

（3）設(shè)備網(wǎng)，主要為PLC還可與其他智能裝置連網(wǎng)、通信，互相操作或交換數(shù)據(jù)。

所謂PLC連網(wǎng)能力，主要是指PLC與這三種網(wǎng)連接的能力。一般來講，能建成這三種網(wǎng)，并且與這三種網(wǎng)相連，連網(wǎng)方法又多、又靈活，這就說明其連網(wǎng)能力強(qiáng)。應(yīng)該說，所有知名品牌的PLC，目前都有很強(qiáng)的這種連網(wǎng)能力，而不是知名品牌的PLC這方面也就差一些。

連網(wǎng)能力還表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模（連網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的多少）、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍（數(shù)據(jù)傳送距離）、網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)的互連及網(wǎng)絡(luò)的兼容性上。目前，有多到幾十、幾百個(gè)節(jié)點(diǎn)，覆蓋范圍大到幾十、幾百千米，用雙絞線、同軸電纜、光纜以及無線介質(zhì)，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連，而且不同廠商的PLC共在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上或進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連，都已成為現(xiàn)實(shí)了。

再就是網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送能力，這當(dāng)然也是PLC連網(wǎng)能力的重要方面。數(shù)據(jù)傳送能力是指在不受干擾的前提下，所傳送數(shù)據(jù)幀的大小及數(shù)據(jù)傳送的波特率。數(shù)據(jù)幀當(dāng)然越大越好，而且傳送的波特率當(dāng)然越高越好。

目前，PLC數(shù)據(jù)傳送幀，已從幾十字發(fā)展到幾百、幾千個(gè)字，傳送波特率也已從幾千發(fā)展到幾萬、幾十萬，幾百萬，甚至出現(xiàn)了百兆級的工業(yè)以太網(wǎng)。

0.6.9 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最簡單的就是看價(jià)格。一般來講，同樣技術(shù)性能的PLC，價(jià)格低其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就好。

此外，還要看供貨情況，供貨不及時(shí)，影響使用，價(jià)格即使低，也不一定就好；看技術(shù)服務(wù)，資料不全，用戶出現(xiàn)問題得不到技術(shù)支持也不好。