PLC的分類有哪些？
基本結構可編程邏輯控制器實質是壹種專用於工業控制的計算機，
可編程邏輯控制器
其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：壹、電源 可編程邏輯控制器的電源在整個系統中起著十分重要的作用。如果沒有壹個良好的、可靠的電源系統是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設計和制造也十分重視。壹般交流電壓波動在+10%(+15%)範圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去二、中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統程序賦予的功能接收並存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，並能診斷用戶程序中的語法錯誤。當可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，並分別存入I/O映象區，然後從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋後按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之後，最後將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。為了進壹步提高可編程邏輯控制器的可靠性，近年來對大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。三、存儲器 存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。四、輸入輸出接口電路1．現場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現場控制的接口界面的輸入通道。2．現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現場輸出接口電路向現場的執行部件輸出相應的控制信號。五、功能模塊如計數、定位等功能模塊。六、通信模塊[1]工作原理當可編程邏輯控制器投入運行後，其工作過程壹般分為三個階段，
可編程邏輯控制器
即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作壹個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以壹定的掃描速度重復執行上述三個階段。壹、輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，並將它們存入I/O映象區中的相應的單元內。輸入采樣結束後，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大於壹個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。二、用戶程序執行階段 在用戶程序執行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每壹條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，並按先左後右、先上後下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然後根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下壹個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區別。三、輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束後，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。功能特點可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點。1.使用方便，編程簡單采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統開發周期短，現場調試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。2.功能強，性能價格比高壹臺小型PLC內有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現非常復雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統相比，具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯網，實現分散控制，集中管理。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強PLC產品已經標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統配置，組成不同功能、不同規模的系統。PLC的安裝接線也很方便，壹般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力，可以直接驅動壹般的電磁閥和小型交流接觸器。硬件配置確定後，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化。4.可靠性高，抗幹擾能力強傳統的繼電器控制系統使用了大量的中間繼電器、時間繼電器，由於觸點接觸不良，容易出現故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統的1/10-1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了壹系列硬件和軟件抗幹擾措施，具有很強的抗幹擾能力，平均無故障時間達到數萬小時以上，可以直接用於有強烈幹擾的工業生產現場，PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業控制設備之壹。5.系統的設計、安裝、調試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，使控制櫃的設計、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序壹般采用順序控制設計法來設計。這種編程方法很有規律，很容易掌握。對於復雜的控制系統，設計梯形圖的時間比設計相同功能的繼電器系統電路圖的時間要少得多。PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試，輸入信號用小開關來模擬，通過PLC上的發光二極管可觀察輸出信號的狀態。完成了系統的安裝和接線後，在現場的統調過程中發現的問題壹般通過修改程序就可以解決，系統的調試時間比繼電器系統少得多。6.維修工作量小，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執行機構發生故障時，可以根據PLC上的發光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故發展歷史起源1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求；1969 年，美國數字設備公司研制出了第壹臺可編程邏輯控制器PDP—14 ，在美國通用汽車公司的生產線上試用成功，首次采用程序化的手段應用於電氣控制，這是第壹代可編程邏輯控制器，稱Programmable Logic Controller，簡稱PLC，是世界上公認的第壹臺PLC。 1969年，美國研制出世界第壹臺PDP-14；1971年，日本研制出第壹臺DCS-8；1973年，德國西門子公司（SIEMENS）研制出歐洲第壹臺PLC，型號為SIMATIC S4；1974年，中國研制出第壹臺PLC，1977年開始工業應用。發展20世紀70年代初出現了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器，使可編程邏輯控制器增加了運算、數據傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業控制裝置。此時的可編程邏輯控制器為微機技術和繼電器常規控制概念相結合的產物。個人計算機發展起來後，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程邏輯控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。20世紀70年代中末期，可編程邏輯控制器進入實用化發展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業抗幹擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現代工業中的地位。20世紀80年代初，可編程邏輯控制器在先進工業國家中已獲得廣泛應用。世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標誌著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀80年代至90年代中期，是可編程邏輯控制器發展最快的時期，年增長率壹直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，可編程邏輯控制器逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處於統治地位的DCS系統。20世紀末期，可編程邏輯控制器的發展特點是更加適應於現代工業的需要。這個時期發展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程邏輯控制器的工業控制設備的配套更加容易。系統集成在制造工業中存在大量的開關量為主的開環的順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作號按照時序動作;另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制;以及大量的開關量、脈沖量、計時、計數器、模擬量的越限報警等狀態量為主的—離散量的數據采集監視。由於這些控制和監視的要求，使PLC發展成了取代繼電器線路和進行順序控制為主的產品。 近年來，PLC廠家在原來CPU模板上提逐漸增加了各種通訊接口，現場總線技術及以太網技術也同步發展，使PLC的應用範圍越來越廣泛。 PLC具有穩定可靠、價格便宜、功能齊全、應用靈活方便、操作維護方便的優點，這是它能持久的占有市場的根本原因。
可編程邏輯控制器[2]PLC控制器本身的硬件采用積木式結構，有母板，數字I/O模板，模擬I/O模板，還有特殊的定位模板，條形碼識別模板等模塊，用戶可以根據需要采用在母板上擴展或者利用總線技術配備遠程I/O從站的方法來得到想要的I/O數量。PLC在實現各種數量的I/O控制的同時，還具備輸出模擬電壓和數字脈沖的能力，使得它可以控制各種能接收這些信號的伺服電機，步進電機，變頻電機等，加上觸摸屏的人機界面支持，施耐德的PLC可以滿足您在過程控制中任何層次上的需求。選型規則在可編程邏輯控制器系統設計時，首先應確定控制方案，下壹步工作就是可編程邏輯控制器工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。可編程邏輯控制器及有關設備應是集成的、標準的，按照易於與工業控制系統形成壹個整體，易於擴充其功能的原則選型所選用可編程邏輯控制器應是在相關工業領域有投運業績、成熟可靠的系統，可編程邏輯控制器的系統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利於縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和範圍確定所需的操作和動作，然後根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定可編程邏輯控制器的功能、外部設備特性等，最後選擇有較高性能價格比的可編程邏輯控制器和設計相應的控制系統。壹、輸入輸出（I/O）點數的估算I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴展余量後，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商可編程邏輯控制器的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。二、存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小於存儲器容量。設計階段，由於用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之後才知道。為了設計選型時能對程序容量有壹定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的10～15倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為壹個字），另外再按此數的25%考慮余量。三、控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。1、運算功能簡單可編程邏輯控制器的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能；普通可編程邏輯控制器的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等；大型可編程邏輯控制器中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統的出現，目前在可編程邏輯控制器中都已具有通信功能，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或上位機的通信，有些產品還具有與工廠或企業網進行數據通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發，合理選用所需的運算功能。大多數應用場合，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用於模擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和PID運算等。要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。2、控制功能控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。可編程邏輯控制器主要用於順序邏輯控制，因此，大多數場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高可編程邏輯控制器的處理速度和節省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。3、通信功能大中型可編程邏輯控制器系統應支持多種現場總線和標準通信協議（如TCP/IP），需要時應能與工廠管理網（TCP/IP）相連接。通信協議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開放的通信網絡。可編程邏輯控制器系統的通信接口應包括串行和並行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等；大中型可編程邏輯控制器通信總線（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。可編程邏輯控制器系統的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大於1Mbps，通信負荷不大於60%。可編程邏輯控制器系統的通信網絡主要形式有下列幾種形式：1）、PC為主站，多臺同型號可編程邏輯控制器為從站，組成簡易可編程邏輯控制器網絡；2）、1臺可編程邏輯控制器為主站，其他同型號可編程邏輯控制器為從站，構成主從式可編程邏輯控制器網絡；3）、可編程邏輯控制器網絡通過特定網絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網；4）、專用可編程邏輯控制器網絡（各廠商的專用可編程邏輯控制器通信網絡）。為減輕CPU通信任務，根據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現場總線、）通信處理器。4、編程功能離線編程方式：可編程邏輯控制器和編程器公用壹個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程後，編程器切換到運行模式，CPU對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場控制，並在壹個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下壹掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型可編程邏輯控制器中常采用。五種標準化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準（IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。5、診斷功能可編程邏輯控制器的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對可編程邏輯控制器的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。可編程邏輯控制器的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，並影響平均維修時間。6、處理速度可編程邏輯控制器采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續時間小於掃描時間，則可編程邏輯控制器將掃描不到該信號，造成信號數據的丟失。處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質量等有關。目前，可編程邏輯控制器接點的響應快、速度高，每條二進制指令執行時間約0.2～0.4Ls，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型可編程邏輯控制器的掃描時間不大於0.5ms/K；大中型可編程邏輯控制器的掃描時間不大於0.2ms/K。四、可編程邏輯控制器的類型可編程邏輯控制器按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。整體型可編程邏輯控制器的I/O點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用於小型控制系統；模塊型可編程邏輯控制器提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的I/O點數，功能擴展方便靈活，壹般用於大中型控制系統。五 PLC輸入/輸出類型開關量開關量主要指開入量和開出量，是指壹個裝置所帶的輔助點，譬如變壓器的溫控器所帶的繼電器的輔助點（變壓器超溫後變位）、閥門凸輪開關所帶的輔助點（閥門開關後變位），接觸器所帶的輔助點（接觸器動作後變位）、熱繼電器（熱繼電器動作後變位），這些點壹般都傳給PLC或綜保裝置，電源壹般是由PLC或綜保裝置提供的，自己本身不帶電源，所以叫無源接點，也叫PLC或綜保裝置的開入量。1、數字量 在時間上和數量上都是離散的物理量稱為數字量。把表示數字量的信號叫數字信號。把工作在數字信號下的電子電路叫數字電路。 例如： 用電子電路記錄從自動生產線上輸出的零件數目時，每送出壹個零件便給電子電路壹個信號，使之記1，而平時沒有零件送出時加給電子電路的信號是0，所在為記數。可見，零件數目這個信號無論在時間上還是在數量上都是不連續的，因此他是壹個數字信號。最小的數量單位就是1個。 2、模擬量 在時間上或數值上都是連續的物理量稱為模擬量。把表示模擬量的信號叫模擬信號。把工作在模擬信號下的電子電路叫模擬電路。 例如： 熱電偶在工作時輸出的電壓信號就屬於模擬信號，因為在任何情況下被測溫度都不可能發生突跳，所以測得的電壓信號無論在時間上還是在數量上都是連續的。而且，這個電壓信號在連續變化過程中的任何壹個取值都是具體的物理意義，即表示壹個相應的溫度。六 轉換原理1. 數模轉換器是將數字信號轉換為模擬信號的系統，壹般用低通濾波即可以實現。數字信號先進行解碼，即把數字碼轉換成與之對應的電平，形成階梯狀信號，然後進行低通濾波。 根據信號與系統的理論，數字階梯狀信號可以看作理想沖激采樣信號和矩形脈沖信號的卷積，那麽由卷積定理，數字信號的頻譜就是沖激采樣信號的頻譜與矩形脈沖頻譜（即Sa函數）的乘積。這樣，用Sa函數的倒數作為頻譜特性補償，由數字信號便可恢復為采樣信號。由采樣定理，采樣信號的頻譜經理想低通濾波便得到原來模擬信號的頻譜。 壹般實現時，不是直接依據這些原理，因為尖銳的采樣信號很難獲得，因此，這兩次濾波（Sa函數和理想低通）可以合並（級聯），並且由於這各系統的濾波特性是物理不可實現的，所以在真實的系統中只能近似完成。 2. 模數轉換器是將模擬信號轉換成數字信號的系統，是壹個濾波、采樣保持和編碼的過程。 模擬信號經帶限濾波，采樣保持電路，變為階梯形狀信號，然後通過編碼器， 使得階梯狀信號中的各個電平變為二進制碼。選擇型號PLC產品的種類繁多。PLC的型號不同,對應著其結構形式、性能、容量、指令系統、編程方式、價格等均各不相同,適用的場合也各有側重。因此,合理選用PLC,對於提高PLC控制系統的技術經濟指標有著重要意義。