【文章內(nèi)容簡介】 況，以及存儲用戶程序、打印數(shù)據(jù)等，就得使用 PLC的外部設(shè)備。故一種 PLC 的性能如何，與這種 PLC 所具外部設(shè)備豐富與否，外部設(shè)備好用與否直接相關(guān)。 PLC 的外部設(shè)備有四大類： 編程設(shè)備：簡單的為簡易編程器，多只接受助記將編程，個別的也可用圖形編程（如日本東芝公司的 EX 型可編程控制器）。復(fù)雜一點的有圖形編程器，可用梯形圖語編程。有的還有專用的計算機(jī)，可用其它高級語編程。編程器除了用于編程，還可對系統(tǒng)作一些設(shè)定，以確定 PLC控制吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 13 頁共 83 頁 方式，或工作方式。編程器還可監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以進(jìn)行 PLC用戶程序的調(diào)試。 監(jiān)控設(shè)備：小的有數(shù)據(jù)監(jiān)視器，可監(jiān)視數(shù)據(jù)；大的還可能有圖形監(jiān)視器，可通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。除了不能改變 PLC的用戶程序，編程器能做的它都能做，是使用 PLC很好的界面。性能好的 PLC，這種外部設(shè)備已越來越豐富。 存儲設(shè)備：它用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失。這些設(shè)備，如存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器。而為實現(xiàn)這些存儲，相應(yīng)的就有存卡器、磁帶機(jī)、軟驅(qū)或 ROM寫入器，以及相應(yīng)的接口部件。各種 PLC 大體都有這方面的配套設(shè)施。 輸入輸出 設(shè)備：它用以接收信號或輸出信號，便于與 PLC進(jìn)行人機(jī)對話。輸入的有條碼讀入器，輸入模擬量的電位器等。輸出的有打印機(jī)、編程器、監(jiān)控器雖也可對 PLC 輸入信息，從 PLC輸出信息，但輸入輸出設(shè)備實現(xiàn)人機(jī)對話更方便，可在現(xiàn)場條件下實現(xiàn)，并便于使用。隨著技術(shù)進(jìn)步，這種設(shè)備將更加豐富。 外部設(shè)備已發(fā)展成為 PLC 系統(tǒng)的不可分割的一個部分。它的情況，當(dāng)然是選用 PLC必須了解的重要方面，所以也應(yīng)把它列為 PLC 性能的重要內(nèi)容。 （四） 內(nèi)存容量 PLC內(nèi)存有用戶及系統(tǒng)兩大部分。用戶內(nèi)存主要用以存儲用戶程序，個別的還將其中的一 部分劃為系統(tǒng)所用。系統(tǒng)內(nèi)存是與 CPU配置在一起的。 CPU 既要具備訪問這些內(nèi)存的能力，還應(yīng)提供相應(yīng)的存儲介質(zhì)。 用戶內(nèi)存大小與可存儲的用戶程序量有關(guān)。內(nèi)存大，可存儲的程序量大，也就可進(jìn)行更為復(fù)雜的控制。從發(fā)展趨勢看，內(nèi)存容量總是在不斷增大著。大型 PLC 的內(nèi)存容量可達(dá)幾十 k，以至于一百多 k。系統(tǒng)內(nèi)存對于用戶，主要體現(xiàn)在 PLC能提供多少內(nèi)部器件。不同的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。在物理上并無這些器件，僅僅為 RAM。但通過運行程序進(jìn)行使用時，給使用者提供的卻實實在在有這些器件。 內(nèi)存器件種類越多，數(shù)量越多， 越便于 PLC進(jìn)行種種邏輯量及模擬控制。它也是代表 PLC 性能的重要指標(biāo)。 PLC 內(nèi)部器件有： I/O繼電器，或稱映射區(qū)。它與 PLC 所能控制的 I/O 點數(shù)及模擬量的路數(shù)直接相關(guān)。 內(nèi)部繼電器數(shù)，有的稱為標(biāo)志位數(shù)，代表著 PLC的內(nèi)部繼電器數(shù)。它與 I/O繼電器區(qū)相聯(lián)系著，有時與后者相聯(lián)系進(jìn)行處理。內(nèi)部吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 14 頁共 83 頁 繼電器多，便于 PLC 建立復(fù)雜的時序關(guān)系，以實現(xiàn)多種多樣的控制要求。一般講，內(nèi)部繼電器數(shù)比 I/O繼電器要多得多。 有的內(nèi)部繼電器還可丟電保持，即它的狀態(tài)（ ON 或 OFF）、 PLC 丟電后，靠內(nèi)部電池仍予以保持。再上電 后可繼續(xù)丟電前的狀態(tài)。保持繼電器可增強(qiáng) PLC 控制能力，特別對記錄故障，故障排除后恢復(fù)運行，更顯得有用。 定時器，可進(jìn)行定時控制。定時值可任意設(shè)定。定時器有多少，設(shè)定范圍有多大，設(shè)定值的分辨率又是多少，這些都代表定時器件的性能。 計數(shù)器，可進(jìn)行計數(shù)，到達(dá)某設(shè)定計數(shù)值可發(fā)送相應(yīng)信號。可進(jìn)行什么樣的計數(shù)，計數(shù)范圍多大，怎么設(shè)定，有多少計數(shù)器，則是 PLC計數(shù)器性能的代表指標(biāo)。 數(shù)據(jù)存儲區(qū)，用以存儲工作數(shù)據(jù)。多以字、兩字或多字為單位予以使用，是 PLC 進(jìn)行模擬量控制，或記錄數(shù)據(jù)所必不可少的。這個存儲區(qū)的大小代表 PLC 的性能也是越大越好。趨勢也是越來越大。小型機(jī)也如此。如日本 OMRON公司的 CQM1機(jī)，其 DM 區(qū)就有 6k字。而過去同是小型機(jī)的 C60P的 DM 區(qū)才 64 個字。大型機(jī)的 DM可達(dá) 10K 以至幾十 K。 此外還有其它一些內(nèi)部器件，了解某 PLC性能時，也都必須掌握它。 內(nèi)部器件也是 PLC指令的操作數(shù)，不弄清楚是無法編程的。 （五） 指令系統(tǒng) PLC有多少條指令，各條指令又具有什么功能，是了解與使用 PLC 的重要方面。你不懂 PLC指令怎么編程，沒有程序， PLC又怎么工作？ PLC的指令越來越多，越來越豐富。功能很強(qiáng)的 指令，綜合多種作用的指令日見增多。 PLC 的指令繁多，但主要的有這么幾種類型： 基本邏輯指令，用于處理邏輯關(guān)系，以實現(xiàn)邏輯控制。這類指令不管什么樣的 PLC都總是有的。 數(shù)據(jù)處理指令，用于處理數(shù)據(jù)，如譯碼，編碼，傳送、移位等等。 數(shù)據(jù)運算指令，用于進(jìn)數(shù)據(jù)的運算，如十、一、 X、 /等，可進(jìn)行整形數(shù)計算，有的還可浮點數(shù)運算；也可進(jìn)行邏輯量運算，等等。 流程控制指令，用以控制程序運行流程。 PLC 的用戶程序一般是從零地址的指令開始執(zhí)行，按順序推進(jìn)。但遇到流程控制指令也可作相應(yīng)改變。流程控制指令也較多，運用得好 ，可使程序簡練，并便于調(diào)試與閱讀。 狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄 PLC及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對提高 PLC 控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 15 頁共 83 頁 當(dāng)然，并不是所有的 PLC 都有上述那么多類的指令，也不是有的 PLC僅有上述幾類指令。以上只是指出幾個例子，說明要從哪幾個方面了解PLC指令，從中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響 PLC 的性能。 除了指令，為進(jìn)行通訊， PLC還有相應(yīng)的協(xié)議與通訊指令或命令，這些也反映了 PLC的性能。 （六） 支持軟件 為了便于編制 PLC 程序，多數(shù) PLC 廠家都開發(fā)有關(guān)計算機(jī)支持軟件。 從本質(zhì)上講， PLC 所能識別的只是機(jī)器語言。它之所以能使用一些助記符語言、梯形圖語言、流程圖語言，以至高級語言，全靠為使用這些語言而開發(fā)的種種軟件。 助記符語言是最基本也是最簡單的 PLC 語言。它類似計算機(jī)的匯編語言， PLC的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達(dá)的。這種語言僅使用文字符號，所使用的編程工具簡單，用簡易編程器即可。所以，多數(shù) PLC 都配備有這種語言。 梯形圖語言是圖形語言，它用類似于繼電器電路圖的符號表達(dá) PLC實現(xiàn)控制的邏輯關(guān)系。這種語言與符號語言有對應(yīng)關(guān)系，很容易互相轉(zhuǎn)換，并便于電氣工程師了解與熟悉 ，故用得很普遍，幾乎所有的 PLC 都開發(fā)有這種語言。由于它是用圖形表達(dá)，小的編程器不好使用它，得有較大的液晶畫面的編程器，才能使用它。多數(shù)是在計算機(jī)對 PLC編程時，才使用這種語言。 流程圖語言，它也是圖形語言，不過所用的符號不與電氣元件符號相似，而與計算機(jī)用的流程圖符號相似，便干計算機(jī)工作人員了解與熟悉。流程圖語言與符號語言也有一一對應(yīng)關(guān)系，只是它對應(yīng)的符號語言與梯形圖的對應(yīng)不一樣。熟悉計算機(jī)而又未從事過一般電氣工作的人員，樂于用這種語言對 PLC編程。日本 OMRON公司開發(fā)的 F系列機(jī)就是使用這種語言。 梯 形圖與流程圖混合語言。這種語言，梯形圖與流程圖兩者兼用，可使PLC程序結(jié)構(gòu)化。它用流程圖把 PLC程序劃分成若干結(jié)構(gòu)塊，并規(guī)范塊間的邏輯聯(lián)系。用梯形圖再確定塊中的種種量間的邏輯關(guān)系。這種混合語言有不同的實現(xiàn)方法，而且多用于大型的 PLC的編程 高級語言， PLC編程也可以使用高級語言，如 BASIC、 C語言等?？梢栽?DOS，也可在 WINDOWS 平臺上運行。關(guān)鍵在于要把用高級語言編寫的程序轉(zhuǎn)換成助記符語言，或直接轉(zhuǎn)換成 PLC所能識別的機(jī)器語言。從根本上講，只要能實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換的，什么高級語言都可以。而編寫這個轉(zhuǎn)吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 16 頁共 83 頁 換的軟 件工作量很大，當(dāng)然應(yīng)由有關(guān)廠家開發(fā)與提供。當(dāng)前不少 PLC 廠家已有提供。如 GE－ FANAC的 PLC就提供有可用 C語言編程的軟件。 再前進(jìn)一步，從理論上講使用自然語言編程也是完全可能的。只是要下力氣去開發(fā)，以及市場有這個需要。 支持軟件不僅編制 PLC程序需要，監(jiān)控 PLC運行，特別是監(jiān)視 PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要。所以，多數(shù)支持編程的軟件，也具有監(jiān)視 PLC 工作的功能。 此外，也有專用于監(jiān)控 PLC工作的軟件，它多與 PLC的監(jiān)視終端連用。 有的 PLC 廠家或第三方廠家還開發(fā)了使用 PLC的組態(tài)軟件，用以實現(xiàn)計算機(jī)對 PLC控制系統(tǒng)監(jiān)控，以及與 PLC交換數(shù)據(jù)。 PLC的用戶也可基于 DOS或 WINDOWS平臺開發(fā)用于 PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，以提高 PLC系統(tǒng)自動化及智能化水平。這方面的軟件已日益受到重視。 總之，為了用好 PLC， PLC 的支持軟件越來越豐富，性能也越來越好，其界面也越來越友好，也因此，它的情況如何，已成為評判 PLC性能的指標(biāo)之一。 （七） 可靠控制 為使 PLC 能可靠工作，在硬件與軟件兩個方面 PLC廠家都采取了很多措施，對一些特殊可靠要求的 PLC，還有相應(yīng)的特殊的措施，如熱備、冗余等等。這在介紹 PLC 的特點時已作了敘述?？煽看胧┑哪康氖窃黾覲LC平均故障間隔時間、 MTBF（ MeanTimeBetweenFailure）及減少 PLC 的平均修復(fù)時間、 MTTR（ MeanTimeToRepair），以提高 PLC的有效度 A（ Availability）。 A=MTBF/(MTBF+MTTR) 式中 A有效率 MTBF平均故障間隔時間 MTTR平均修復(fù)時間 當(dāng)然， A值越大越好，它可使 PLC 系統(tǒng)得到充分的利用，是為什么要使用 PLC的重要指標(biāo)。而從上式可知， MTBF越大， MTTR 越小，則 A 越大。所以， PLC 的可靠措施都是圍繞提高 MTBF及 MTTR值進(jìn)行的。 鑒于可靠工作是 PLC 的重要特點，至關(guān)重要，故有關(guān)提高 MTBF 及降低 MTTR 的措施如何，以及 PLC 的 MTBF 與 MTTR值也成為 PLC性能的重要指標(biāo)。 （八） 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 17 頁共 83 頁 以上七條講的都是 PLC的技術(shù)性能。其實，使用 PLC，還要考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)是基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)上不合算，不能帶來經(jīng)濟(jì)效益，使用 PLC也就沒有基礎(chǔ)。所以，這個指標(biāo)也是重要的。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最簡單的就是看價格。一般講，同樣技術(shù)性能的 PLC，價格低其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就好 此外，還要看供貨情況，供貨不及時 ，影響使用，價格即使低，也不一定就好；看技術(shù)服務(wù)，資料不全，用戶出現(xiàn)問題得不到技術(shù)支持也不好。 對經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還要作綜合分析，要看使用了 PLC 能否帶來效益，然后，再分析使用哪家的 PLC效益更好些。 PLC 的分類 及應(yīng)用領(lǐng)域 可編程控制器類型很多，可從不同的角度進(jìn)行分類： （一） 按控制規(guī)模分 控制規(guī)模主要指控制開關(guān)量的入、出點數(shù)及控制模擬量的模入、模出，或兩者兼而有之（閉路系統(tǒng)）的路數(shù)。但主要以開關(guān)量計。模擬量的路數(shù)可折算成開關(guān)量的點，大致一路相當(dāng)于 8～ 16點。 依這個點數(shù)， PLC 大致可分為微型機(jī) 、小型機(jī)、中型機(jī)及大型機(jī)、超大型機(jī)。 微型機(jī)控制點僅幾十點，如德維森公司的 V80 系列 PLC 本體從 16 點到 40 點， OMRON公司的 CPM1A系列 PLC，西門子的 Logo僅 10 點。 小型機(jī)控制點可達(dá) 100多點。如如德維森公司的 V80系列 PLC 可擴(kuò)展到 256點， OMRON公司的 C60P 可達(dá) 148 點， CQM1達(dá) 256點。德國西門子公司的 S7200機(jī)可達(dá) 64 點。 中型機(jī)控制點數(shù)可達(dá)近 500點，以至于千點。如德維森公司的 PPC11系列可擴(kuò)展到 1024點， OMRON公司 C200H機(jī)普通配置最多可達(dá) 700多點，C200Ha機(jī)則可達(dá) 1000多點。德國西門子公司的 S7300機(jī)最多可達(dá) 512 點。 大型機(jī)：控制點數(shù)一般在 1000 點以上。如如德維森公司的 PPC22 系列可擴(kuò)展到 2048 點， OMRON 公司的 C1000H、 CV1000，當(dāng)?shù)嘏渲每蛇_(dá) 1024點。 C2020H、 CV2020當(dāng)?shù)嘏渲每蛇_(dá) 2048點。 超大型機(jī)：控制點數(shù)可達(dá)萬點，以至于幾萬點。如美國 GE 公司的 90－ 70 機(jī)，其點數(shù)可達(dá) 24000 點，另外還可有 8000路的模擬量。再如美國莫迪康公司的 PC－ E984785機(jī)，其開關(guān)量具總數(shù)為 32k（ 32768），模擬量有 2048路。西門子的 SS－ 115U－ CPU945，其開關(guān)量總點數(shù)可達(dá) 8k，另外還可有 512路模擬量。等等。 以上這種劃分是不嚴(yán)格的，只是大致的，目的是便于系統(tǒng)的配置及使用。 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 18 頁共 83 頁 一般講，根據(jù)實際的 I/O 點數(shù)，凡落在上述不同范圍者，選用相應(yīng)的機(jī)型，性能價格比必然要高；相反，肯定要差些。 自然，也有特殊情況。如控制點數(shù)不是非常之多，不是非用大型機(jī)不可，但因大型機(jī)的特殊控制單元多，可進(jìn)行熱備配置，因而采用了大型機(jī)。 （二