第1章 PLC入门

1.1 概述

1.1.1 PLC的定义

PLC是英文Programmable Logic Controller的缩写，意为可编程序逻辑控制器。世界上第一台PLC于1969年由美国数字设备公司（DEC）研制成功，随着技术的发展，PLC的功能大大增强，不仅限于逻辑控制，因此美国电气制造协会NEMA于1980年对它进行重命名，称为可编程控制器（Programmable Controller），简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer，PC）混淆，故人们仍习惯将PLC当作可编程序控制器的缩写。

由于可编程序控制器一直在发展中，至今尚未对其下最后的定义。国际电工学会（IEC）对PLC的最新定义要点如下。

（1）是一种专为工业环境下应用而设计的数字电子设备；

（2）内部采用了可编程序的存储器，可进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作；

（3）通过数字量或模拟量输入端接收外部信号或操作指令，内部程序运行后从数字量或模拟量输出端输出需要的信号；

（4）可以通过扩展接口连接扩展单元，以增强和扩展功能，还可以通过通信接口与其他设备进行通信。

1.1.2 PLC的分类

PLC的种类很多，下面按结构形式、控制规模和实现功能对PLC进行分类。

1．按结构形式分类

按硬件的结构形式不同，PLC可分为整体式和模块式。

整体式PLC又称箱式PLC，图1-1所示是一种常见的整体式PLC，其外形像一个长方形的箱体，这种PLC的CPU、存储器、I/O接口等都安装在一个箱体内。整体式PLC的结构简单、体积小、价格低。小型PLC一般采用整体式结构。

模块式PLC又称组合式PLC，其外形如图1-2所示，它有一个总线基板，基板上有很多总线插槽，其中由CPU、存储器和电源构成的一个模块通常固定安装在某个插槽中，其他功能模块安装在其他不同的插槽内。模块式PLC配置灵活，可通过增减模块来组成不同规模的系统，安装维修方便，但价格较贵。大、中型PLC一般采用模块式结构。

2．按控制规模分类

I/O点数（输入/输出端子数量）是衡量PLC控制规模的重要参数，根据I/O点数多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。

（1）小型PLC：其I/O点数小于256点，采用8位或16位单CPU，用户存储器容量小。

（2）中型PLC：其I/O点数在256～2048点之间，采用双CPU，用户存储器容量较大。

（3）大型PLC：其I/O点数大于2048点，采用16位、32位多CPU，用户存储器容量很大。

3．按实现功能分类

根据PLC的功能强弱不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。

（1）低档PLC。它具有逻辑运算、定时、计数、移位及自诊断、监控等基本功能，有些还有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。低档PLC主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。

（2）中档PLC。它除了具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能，有些还增设中断控制、PID控制等功能。中档PLC适用于比较复杂的控制系统。

（3）高档PLC。它除了具有中档PLC的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC具有很强的通信联网功能，一般用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂控制自动化。

1.1.3 PLC的特点

PLC是一种专为工业应用而设计的控制器，它主要有以下特点。

1）可靠性高，抗干扰能力强

为了适应工业应用要求，PLC从硬件和软件方面采用了大量的技术措施，以便能在恶劣的环境下长时间可靠运行，现在大多数PLC的平均无故障运行时间可达几十万小时。

2）通用性强，控制程序可变，使用方便

PLC可利用齐全的各种硬件装置来组成各种控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，无须大量改变PLC的硬件设备，只需更改程序就可以满足要求。

3）功能强，适应范围广

现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入/输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能，既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。

4）编程简单，易用易学

目前大多数PLC采用梯形图编程方式，梯形图语言的编程元件符号和表达方式与继电器控制电路原理图非常接近，这样使大多数工厂企业电气技术人员非常容易接受和掌握。

5）系统设计、调试和维修方便

PLC用软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计安装接线工作量大为减少。另外，PLC的用户程序可以通过计算机在实验室仿真调试，减少了现场的调试工作量。此外，由于PLC结构模块化及很强的自我诊断能力，维修也极为方便。