第1章 概述

1.1 可编程控制器的概念、特点及应用

1.PLC的基本概念

可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，简称PC，是为工业控制应用而设计制造的。为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，早期的可编程控制器称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制，随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围。

2.PLC的特点

（1）高可靠性

① 所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。

② 各输入端均采用RC滤波器，其滤波时间常数一般为10～20ms。

③ 各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。

④ 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。

⑤ 大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或由三个CPU构成表决系统，使可靠性进一步提高。

（2）丰富的I/O接口模块

除了开关量、模拟量、高速计数、定位模块等，为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块，为了组成工业局部网络，它还有多种通信联网的接口模块等。

（3）采用模块化结构

为了适应各种工业控制需要，除了整体式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构，PLC的各个部件包括CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

（4）编程简单易学

PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

（5）安装简单维修方便

PLC可以在各种工业环境下直接运行，使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此，一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复运行。

3.PLC的应用

PLC可以应用于下列领域：

① 逻辑控制。

② 定时控制。

③ 计数控制。

④ 步进（顺序）控制。

⑤ PID控制。

⑥ 数据控制。

⑦ 通信和联网。

⑧ 其他。

PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如定位控制模块。

1.2 可编程控制器的分类

可编程控制器发展迅速，全世界有几百家工厂正在生产几千种不同型号的PLC，这些产品从不同的方面可分类如下。

1.按硬件的结构类型分类

可编程控制器是专门为工业生产环境设计的，为了便于在工业现场安装、扩展、接线，其结构与普通计算机有很大区别，通常有整体式和模块式两种类型。

（1）整体式PLC

整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。

（2）模块式PLC

模块式PLC是将PLC各组成部分，分别做成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）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。

2.按I/O点数分类

根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。

（1）小型PLC

I/O点数小于256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4KB以下。

例如：S7-200德国西门子

M218/M238/M258法国施耐德电气

（2）中型PLC

I/O点数在256～2048之间。

例如：S7-300德国西门子

Q02H日本三菱

M340法国施耐德电气

（3）大型PLC

I/O点数大于2048点。

例如：S7-400德国西门子

Quantum法国施耐德电气