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PLC的发展趋势

随着控制技术的发展，PLC的结构和功能得到了不断改进，各生产厂家不断推出功能更强的PLC产品，平均3～5年更新换代一次。PLC的发展可归纳为以下几个方面。1.小型化、专用化、低成本

随着微电子技术的发展，新型电子器件的广泛应用，PLC的功能大幅度提高，而成本却大幅降低。PLC的功能不断加强，将原来大、中型PLC才有的功能移植到小型PLC上。PLC结构更加紧凑、小巧，体积更小，安装和使用十分简便。由于PLC价格的不断下降，使其真正成为继电器控制系统的替代产品。2.系列化、标准化、模块化

每个生产PLC的厂家几乎都有自己的系列产品，同一系列的产品指令及使用向上兼容，以满足新机型的推广和使用。为了推动技术标准化的进程，一些国际性组织，如国际电工委员会（IEC），不断为PLC的发展制定一些新的标准，对各种类型的产品做一定的归纳或定义，对PLC的未来制定发展方向（或框架）。模块式结构使系统的构成更加灵活、方便；功能明确化，专用化的复杂功能由专门模块来完成。一般的PLC可分为主模块、扩展模块、I/O模块，以及各种高性能模块等，每种模块的体积都较小，相互连接方便，使用更简单，通用性更强。主机仅仅通过通信设备向模块发布命令和测试状态，这样使得PLC的系统功能进一步增强，控制系统设计进一步简化。3.高速化、大容量化和高性能化

大型PLC采用多微处理器系统，如有的采用了32位微处理器，可同时进行多任务操作，处理速度提高，存储容量大大增加。PLC的功能进一步加强，以适应各种控制需要，使计算、处理功能进一步完善，特别是增强了过程控制和数据处理的功能。另外，PLC可以代替计算机进行管理、监控。智能I/O组件也将进一步发展，用来完成各种专门的任务（如位置控制、PID调节、远程通信等）。

4.网络化

计算机与PLC之间，以及各个PLC之间的联网和通信能力的不断增强，使工业网络可以有效地节省资源、降低成本、提高系统可靠性和灵活性，使网络的应用更加普遍化。工业控制中普遍采用金字塔结构的多级网络。与可编程序控制器硬件技术的发展相适应，工业软件的发展非常迅速，它使系统应用更加简单易行，大大方便了PLC系统开发人员和操作使用人员。

1.2 PLC的分类及特点

1.2.1 PLC的分类

PLC发展至今已经有多种形式，其功能也不尽相同，一般按以下原则进行分类。1.按结构形式分

按结构形式可以将PLC分为以下两类。

（1）紧凑型PLC

这种PLC的特点是电源、CPU、I/O接口都集成在一个机壳内。如西门子公司的S7-200系列，OMRON公司的C系列，三菱公司的F1、F2、FX0系列，东芝公司的EX20/40系列和AB公司的SLC500等。

（2）模块式PLC

这种PLC的特点是电源模块、CPU模块、开关量I/O模块、模拟量I/O模块等在结构上是相互独立的，可根据实际需要，选择合适的模块，安装在固定的机架（或导轨）上，构成一个完整的PLC系统。例如，西门子公司的S7-300/400系列，OMRON公司的C200H系列，三菱公司的FX2、FX2N、FXON、A系列，AB公司的SLC5/05系列，松下电工的FP3系列等。2.按I/O点数及内存容量分

按I/O点数及内存容量可将PLC分为以下几类。

（1）小型PLC

小型PLC的I/O点数一般在256点以下，内存容量在4KB以下，一般采用紧凑型结构，以开关量控制为主，还可以连接模拟量I/O及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通信联网及各种应用指令。适合于单机控制或小型系统的控制。例如，西门子公司的S7-200系列PLC，存储器为2KB，数字量248点，模拟量35路。

（2）中型PLC

中型PLC的I/O点数一般不大于2048点，内存容量为2～8KB，采用模块化结构。其I/O处理方式除采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能连接各种特殊功能模块，通信联网功能更强，指令系统更丰富，扫描速度更快，可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控，比较适合中型或大型控制系统的控制。例如，西门子公司的S7-300系列PLC，存储器为2KB，数字量1024点，模拟量128路，支持PROFIBUS、工业以太网、MPI等网络。

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（3）大型PLC

大型PLC的I/O点数在2048点以上，内存容量达到8～16KB，采用模块化结构。软、硬件功能极强，具有极强的自诊断功能、通信联网功能等，它不仅可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。不仅能完成较复杂的算术运算，还能进行复杂的矩阵运算。有各种通信联网模块，可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三个PLC构成表决式系统，使机器的可靠性更高。例如，富士公司的F200系列PLC，存储器为32KB，数字量I/O达3200点；OMRON的CV2000系列PLC，存储器为62KB，数字量I/O达2048点；西门子公司的S7-400系列PLC，存储器为512KB，数字量I/O达12 672点；德国AEG公司的A500系列PLC，存储器为64KB，数字量I/O达5088点。3.按控制性能分类

可编程序控制器可以分为低档、中档和三类。

（1）低档PLC

这类PLC只有基本的控制功能和一般的运算能力，工作速度比较低，能带的输入和输出模块的数量比较少。如OMRON公司的C60 P等。

（2）中档PLC

这类PLC具有较强的控制功能和运算能力。它不仅能完成一般的逻辑运算，还能完成比较复杂的三角函数、指数和PID运算。工作速度比较快，能带的I/O模块的数量及种类也比较多。如西门子公司的S7-300 PLC。

（3）PLC

这类PLC具有强大的控制功能和运算能力。它不仅能完成逻辑运算、三角函数运算、指数运算和PID运算，还能进行复杂的矩阵运算。工作速度很快，能带的I/O模块的数量很多，I/O模块的种类也很全面。这类可编程序控制器可以完成规模很大的控制任务。在联网中一般做主站使用。如西门子公司的S7-400 PLC就属于这一类。

1.2.2 PLC的特点

PLC能迅速发展的原因，除了工业自动化的客观需要外，还有其许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。综合起来，具有以下主要特点。1.可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是PLC突出的特点之一。由于工业生产过程大多数是连续的，一般的生产装置要几个月、甚至几年才大修一次，这对用于工业生产过程的控制器提出了高可靠性的要求。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC采用了微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路完成，用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电接触器控制系统时的1/10～1/100，因触点接触不良造成的故障大大减少。此外，PLC还采取了屏蔽、滤波、隔离、故障检测与诊断等抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。PLC已被广大用户公认为是可靠的工业控制设备之一。

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2.编程、操作简易方便，程序修改灵活

PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握。例如，目前PLC大多数均采用的梯形图语言编程方式，既继承了传统控制线路的清晰直观感，又考虑到大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机水平，很容易被技术人员所接受，易于编程，程序改变时也易于修改。近几年发展起来的其他编程语言（如功能图语言、汇编语言和BASIC等计算机通用语言）也都使编程更加方便，并且适宜于不同层次的技术人员。3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

PLC产品大部分已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC具有丰富的I/O接口，对不同的工业现场信号（如交流、直流、电压、电流、开关量、模拟量、脉冲等），有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备（如按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、电动机启动器、控制阀等）直接连接。另外，有些PLC还有通信模块、特殊功能模块等。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。4.易于设计、安装、调试和维修

由于PLC用软件功能取代了继电接触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、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比继电接触器控制系统电路图的设计时间要少得多。