第1章 认识PLC

1.1 PLC简介

1.1.1 PLC的产生

20世纪60年代以前，在工业生产中进行自动控制的装置基本上是由继电控制系统所构成的，它的配线复杂，维护检修非常麻烦，有许多固有的缺点，如图1-1所示。20世纪60年代以后，为了适应生产工艺不断更新的需要，在工业生产中迫切需要一种新型的自动控制装置。

1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台PLC，并在美国通用汽车公司（GM）的汽车生产线上首次应用成功，实现了工业生产的自动化。

随着电子技术和计算机技术的发展，PLC也在不断完善中。近年来，PLC集电控、电仪、电传为一体，性能更加优越，已成为自动化工程的核心设备，如图1-2所示。

1987年，国际电工委员会（IEC）颁布了可编程控制器（PLC）标准草案第三稿，在草案中对PLC进行了如下定义。

可编程控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，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，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。

1.1.2 PLC的特点

现在PLC的功能已经远远超过了它的定义范围，PLC的应用领域也在不断拓宽。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，如图1-3所示。

为适应各种场合的使用，与一般控制装置相比较，PLC有以下特点：

可靠性高，抗干扰能力强；

通用性强，控制程序可变，使用方便；

功能强，适应面广；

编程简单，容易掌握；

减少了控制系统的设计及施工的工作量；

体积小、质量轻、功耗低、维护方便。

1.1.3 PLC的分类

PLC产品的种类非常繁多，其规格和性能也有很大差异，对于PLC的分类，通常有下面几种方法。

1. 按结构形式分类

根据PLC结构形式的不同，可将PLC分为整体式和模块式两类。小型PLC一般采用整体式结构，而大、中型PLC一般采用模块式结构。

（1）整体式PLC 整体式PLC将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，如图1-4所示。它具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。

（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，如图1-5所示。

（3）叠装式PLC 叠装式PLC的CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆连接的，并且各个模块可以一层一层地叠装起来，如图1-6所示。

2. 按功能分类

根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档和高档三类。

（1）低档PLC 低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位及自诊断、监控等基本功能，还具有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能，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 中档PLC除具有低档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，有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。

（3）高档PLC 高档PLC除具有中档机的功能外，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、制表和表格传送功能等。高档PLC具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。

3. 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 小型PLC的I/O点数小于256点；单CPU， 8位或16位处理器，用户存储器容量为4KB以下。图1-7所示为小型PLC。

（2）中型PLC 中型PLC的I/O点数范围为256～2048点；双CPU，用户存储器容量为2～8KB。图1-8所示为中型PLC。

（3）大型PLC 大型PLC的I/O点数一般大于2048点；多CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量为8～16KB。图1-9所示为大型PLC。