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详解PLC的控制功能和性能指标

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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(ProgrammableLogicController)，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(PersonalComputer)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。

图7.3数控机床

(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7.4PLC多机组控制监控系统

图7.5PLC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