第1章 概述

1.1 可編程控制器的概念、特點及應用

1.PLC的基本概念

可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，簡稱PC，是為工業控制應用而設計制造的。為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，早期的可編程控制器稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制，隨著技術的發展這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍。

2.PLC的特點

（1）高可靠性

① 所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業現場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離。

② 各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時間常數一般為10～20ms。

③ 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。

④ 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。

⑤ 大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統或由三個CPU構成表決系統，使可靠性進一步提高。

（2）豐富的I/O接口模塊

除了開關量、模擬量、高速計數、定位模塊等，為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊，為了組成工業局部網絡，它還有多種通信聯網的接口模塊等。

（3）采用模塊化結構

為了適應各種工業控制需要，除了整體式的小型PLC以外，絕大多數PLC均采用模塊化結構，PLC的各個部件包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統的規模和功能可根據用戶的需要自行組合。

（4）編程簡單易學

PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。

（5）安裝簡單維修方便

PLC可以在各種工業環境下直接運行，使用時只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結構，因此，一旦某模塊發生故障，用戶可以通過更換模塊的方法使系統迅速恢復運行。

3.PLC的應用

PLC可以應用于下列領域：

① 邏輯控制。

② 定時控制。

③ 計數控制。

④ 步進（順序）控制。

⑤ PID控制。

⑥ 數據控制。

⑦ 通信和聯網。

⑧ 其他。

PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如定位控制模塊。

1.2 可編程控制器的分類

可編程控制器發展迅速，全世界有幾百家工廠正在生產幾千種不同型號的PLC，這些產品從不同的方面可分類如下。

1.按硬件的結構類型分類

可編程控制器是專門為工業生產環境設計的，為了便于在工業現場安裝、擴展、接線，其結構與普通計算機有很大區別，通常有整體式和模塊式兩種類型。

（1）整體式PLC

整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式結構。整體式PLC由不同I/O點數的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成。

（2）模塊式PLC

模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別做成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成，模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據需要選配不同規模的系統，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結構。

2.按I/O點數分類

根據PLC的I/O點數的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。

（1）小型PLC

I/O點數小于256點；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲器容量4KB以下。

例如：S7-200德國西門子

M218/M238/M258法國施耐德電氣

（2）中型PLC

I/O點數在256～2048之間。

例如：S7-300德國西門子

Q02H日本三菱

M340法國施耐德電氣

（3）大型PLC

I/O點數大于2048點。

例如：S7-400德國西門子

Quantum法國施耐德電氣