PLC的控制功能和性能指标

可编程序控制器是一种以计算机（微处理器）为核心的通用工业控制装置。早期的可编程序控制器只能进行开关量的逻辑控制，称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。当今可编程序控制器采用微处理器（Microprocessor）作为中央处理单元，其功能也大大增强，不仅具有逻辑控制功能，还具有算术运算、模拟量处理和通信联网等功能，所以称为可编程序控制器（Programmable Controller），简称 PC。由于个人计算机（Personal Computer）也简称 PC，为避免混淆，所以可编程序控制器仍常被称为PLC。

国际电工委员会定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。

现今，PLC 技术、数控技术、计算机辅助设计/计算机辅助生产（CAD/CAM）和机器人技术并列为工业生产自动化的四大支柱。

PLC的控制功能和性能指标

1.PLC的控制功能

（1）开关量控制

开关量控制也就是逻辑控制，这是 PLC 最初的应用领域。运用在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面，如机床电气控制，起重机、皮带运输机、包装机械的控制，注塑机的控制及电梯的控制等，如图7.1所示。

图7.1 开关量控制

（2）模拟量控制

目前，各种型号的 PLC 基本上都有模拟量处理功能，通过模拟量I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，编程非常方便，如自动焊机控制、锅炉运行控制、连轧机的速度和位置控制等都是典型的闭环过程控制的应用，如图7.2所示。

图7.2 闭环过程控制

（3）运动控制

也称位置控制，通过高速计数模块和位置控制模块进行单轴或多轴控制，实现直线运动或圆周运动。目前广泛应用在金属切削机床、电梯、机器人等各种机械设备上，典型的例子如：PLC和计算机数控装置CNC组合成一体，构成先进的数控机床，如图 7.3所示。

（4）数据处理

现代PLC能够完成数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算），数据的移位、比较、传递，数值的转换和查表等操作，对数据进行采集、分析和处理。比如柔性制造系统、机器人控制系统、多点同步运行控制系统等。

（5）监控功能

PLC能监视系统各部分运行状态和进程，对系统出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动终止运行;也可在线调整、修改控制程序中的定时、计数等设定值或强制I/O状态，如图7.4所示。

（6）通信联网

指PLC与PLC、PLC与上位计算机、PLC与智能仪表和智能执行装置（如变频器）之间的通信，利用 PLC 和计算机的 RS-232 或RS-422 接口、PLC 的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络，可实现相互间的信息交换，构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，建立自动化网络，如图7.5所示。

2.PLC的常见技术性能指标

（1）输入/输出点数

I/O点数即输入、输出端子的个数，点数越多，控制规模就越大。

图7.4 PLC多机组控制监控系统

图7.5 PLC电力线通信

（2）扫描速度

指PLC执行程序的速度，以ms/K步为单位。如20ms/K，表示扫描1K步的用户程序所需的时间是20ms。有时也以执行一步指令的时间计，以s /步为单位。

（3）用户程序存储器容量

即内存容量，指 PLC 存放用户程序的存储器容量。该参数决定了PLC可以容纳用户程序的长短，以字节为单位。在PLC中程序指令是按步存放的，一“步”占用一个地址单元，一个地址单元一般占用两个字节。一般一个地址单元也称为一个字，一个字为 16 位二进制数，每8位二进制数为一个字节。

（4）指令条数

它是衡量PLC软件功能强弱的主要指标。指令种类及条数越多，其编程功能就越强，即处理能力、控制能力越强。

（5）内部寄存器

PLC内部有许多种寄存器用以存放变量状态、中间结果、数据等，如内部继电器寄存器、特殊继电器寄存器、数据寄存器、定时/计数寄存器、系统寄存器等。这些辅助寄存器可以给用户提供许多特殊功能或简化整体系统设计。因此，寄存器的配置是衡量 PLC 硬件功能的一个指标。

（6）高功能模块

PLC除主控模块外还可以配置各种高功能模块。主控模块实现基本控制功能，高功能模块实现某一种特殊控制功能。高功能模块的多少，是衡量PLC产品水平高低的重要标志。常用高功能模块有：A/D模块、D/A模块、高计数模块、速度控制模块、位置控制模块、温度控制模块、轴定位模块、通信模块、高级语言编辑以及各种物理量转换模块等。
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