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第一讲 PLC概述
学习目标：
□定义PLC并且列出它与继电器系统相比的优越性
□了解PLC的发展史及编程语言
□描述组成PLC的各主要部分及、功能
□描述PLC基本工作过程
□确定PLC的分类
□PLC的展望
本讲主要讲述了PLC的产生和发展历史，讨论了从继电器控制系统到PLC系统变化的原因。从构成PLC的基本部分入手，介绍了PLC在过程控制系统中的应用，然后简单介绍了各种不同类型的PLC的特点、分类及应用情况，最后简单介绍了PLC的编程语言，并对现阶段PLC的前景应用进行了展望。
一、 PLC是什么？
由于可编程控制器的不断发展，对它下一个确切定义是困难的。
可编程控制器问世后，美国电器制造商协会NEMA（National Electrical Manufactures Association）于1980年对可编程控制器有如下定义：可编程控制器是一种数字式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，实现对各种机械或生产过程的控制。
1982年，国际电工委员会（International  Electrical  Committee，简称IEC）办不了可编程序控制器标准草案，于1985年提交了第二版，1987年2月的第三版对可编程控制器做了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”
可见，PLC这个电子系统，也是靠存贮程序、执行指令，进行信息处理，实现输入到输出的变换。但它的目的是用以控制各种类型机械或生产过程。所以，从实质上讲，它是一台工业环境应用的、满足实时控制要求的专用计算机。
与普通计算机所不同的主要是：
它没有键盘，代之为一个个输入电路，并用其获取控制命令或现场信号。同时，此输入电路具有滤波能力的，与内部电路为电隔离，但通过光耦合建立联系；
它没有显示器，代之为一个个输出电路，并用其产生控制输出。由于此电路具有驱动能力，故可以驱动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等。同时，此电路与内部电路也是电隔离的，是用光或磁耦合建立联系；          
它没有硬盘，只有内存。但可配备存贮卡，以为程序与数据建立备份；
它配置有外设或通讯接口，可用以编程或下载程序、监控及联网通讯；
它的结构为整体式或模块化，体积小，安装方便，比较坚固，具有很强的抗干扰、抗冲击、抗震动特性。
总之，PLC只是一台没有键盘、没有显示器、没有硬盘，但有很多输入、输出电路、配有接口，可在工业现场实时使用的、模块化、小型化的特殊计算机。
要指出的是，随着技术进步，PLC的性能在不断提高，应用在不断扩展，类型在不断增多。所以，它的概念也在不断更新。工厂自动化的三大技术支柱——PLC(可编程逻辑控制器)、Robot(机器人)、CAD/CAM(计算机辅助设计与制造)，PLC首当其冲，是领头羊。它已发展成为当今方方面面自动化、信息化的重要支柱。
二、 PLC从何处来？
1、可编程控制器的硬件发展
⑴可编程控制器的10项招标指标
1968年，美国通用汽车公司（GM）根据多品种、小批量、不断翻新汽车品牌的战略思想，以降低生产成本，缩短新产品开发周期为设想，针对汽当时车生产线的自控系统现状：工装基本上由继电器控制装置构成。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装，因而继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，这不仅费时、费工、费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，希望用新的控制装置来取代继电器控制装置，并提出了以下10项招标指标：
①在使用者的工厂里，能以最短的中断服务时间，迅速、方便地对其控制的硬件和设备进行编程及重新进行程序的设计。
②所有的系统组件必须能在工厂内无特殊支持的设备、硬件及环境条件下进行。
③系统的维修必须简单易行。在系统中应设计有状态指示器及插入式模块，以便在在最短的停车时间内使维修和故障诊断变得简单易行；
④装置的体积应小于原继电器控制柜的体积，它的能耗也应较小；
⑤必须能与中央数据采集处理系统进行通信，以便监视系统的运行状态和运行情况。
⑥输入开关量可以是已有的标准控制系统的按钮和限位开关的交流115V(注：美国电网电压为115V，我们中国是AC220V)；
⑦输出的驱动信号都必须能驱动以交流运行的电动机驱动器和电磁阀线圈，每个输出量将设计为可开停和连续操纵具有交流115V，2A以下容量的电磁阀等负载设备。
⑧具有灵活的扩展能力。在扩展时，必须能以最小的系统变动及最短的更换、停顿时间，使原有装置从系统的最小配置扩展到系统的最大配置。
⑨在购买和安装费用上应有与原有继电器控制和固态逻辑控制系统的竞争力，即有高的性价比。
⑩用户存储器容量至少在4KB1以上（根据当时汽车装配厂的要求）
美国数字设备公司(DEC)中标后，在1969年，研制出第一台PLC（PDP-14），应用于美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。其后，美国Modicon公司也推出了同名的084控制器。这种新型的工控装置，以其体积小、可变性好、可靠性高、使用寿命长、简单易懂、操作维护方便等一系列优点，很快就在美国的许多行业里得到推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等行业。
这一新型的工控装置的出现，受到世界上许多国家的高度重视。1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了他们的第1台PLC（DSC-8控制器）。1973年，西欧国家也研制出他们的第1台PLC。我国从1974年始研制，到1977年开始应用于工控领域。
⑵可编程控制器的发展
①初创阶段，从第一台可编程控制器问世到20世纪70年代中期。这个阶段的PLC，一般称为“可编程逻辑控制器”(Programmable Logic Controller)。这时的PLC基本上是(硬)继电器控制装置的替代物，主要用于实现原先由继电器完成的顺序控制、定时、计数等功能。它在硬件上以“准计算机”的形式出现，在I/O接口电路上做了改进以适应工控现场要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，并采用磁芯存储器。另外，还采取了一些措施，以提高抗干扰能力。在软件编程上，采用类似于电气工程师所熟悉的继电器控制线路的方式——梯形图(Ladder)语言。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点是简单易懂、便于安装、体积小、能耗低、有故障显示、能重复使用等。其中PLC特有的编程语言——梯形图语言一直沿用至今。这一阶段的产品主要用于逻辑运算、计数、计时控制。
②扩展阶段，从20世纪70年代中期到70年代末期，微处理器的出现使PLC发生了巨变。美国、日本、德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的CPU(中央处理单元)，这样使PLC的功能大大增强。除了保持原有的逻缉运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理、模拟量的运算、网络通信、自诊断等功能。
③通信阶段，从20世纪70年代末到20世纪80年代中期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。早期的PLC一般采用8位的CPU，现在的PLC一般采用16位或32位的CPU。另外，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂还纷纷研制开发出专用的逻辑处理芯片，这就使得PLC的软、硬件功能有了巨变。这一阶段的产品与计算机通信系统的发展有关，并形成了分布式网络通信体系，但由于各制造厂商的各自为政，通信系统也各自称为独立的系统，使各制造厂商的产品较难实现互通。
④开放阶段，从20世纪80年代中期到90年代中期。由于国际标准化组织提出了开放互连参考模型，使可编程控制器在通信系统的开放获得较大发展，使各制造厂商产品可以互通，甚至大中型产品开始采用CRT屏幕显示功能，并且采用标准化软件系统，增加高级编程语言，并完成编程语言的标准化工作。
⑤标准和集成阶段，从20世纪90年代中期开始。IEC发布了可编程控制器的标准草案，尤其是标准编程语言的颁布，使可编程控制器获得飞跃发展。软件模型的颁布是该阶段的重要标志。采用标准编程语言的软件使第三方的软件移植变得方便。系统的集成化和扁平化是该阶段的另一个特点，将各种软件集成在一个软件平台，采用一个数据库等。
目前，世界上约有200家PLC生产厂商，其中，美国的Rockwell、GE，德国的西门子(Siemens)，法国的施耐德(Schneider)，日本的三菱、欧姆龙(Omron)，他们掌控着全世界80%以上的PLC市场份额，他们的系列产品从只有几十个点(I/O总点数)的微型PLC到有上万个点的巨型PLC，应有尽有。
⑶我国可编程控制器的发展
我国从1974年始仿制美国的第二代PLC产品，但因元器件质量和技术问题等原因，未能推广。指导1977年，我国才研制出第一台具有实用价值的可编程控制器，并开始批量生产和应用于工业过程控制。由于使用单片一位处理器，因此应用规模小，主要控制方式为开关量控制。随着改革开放，1982年开始后雨美国、德国、日本等厂商进行合资或引进技术、生产流水线等，使PLC获得了较大发展。这一阶段的主要特点是以产品的引进、技术的消化、应用的普及为目标。应用的产品以8位处理器为主，应用规模在1000点以下。
经过多年的发展，国内PLC生产厂家约有三十家，但尚未形成颇具规模的生产能力，国内PLC应用市场仍然以国外产品为主，如：Siemens的S7-200小系列、S7-300中系列、S7-400大系列，三菱的FX小系列、Q中大系列，0mron的CPM小系列、C200H中大系列等。
值得一提的是，湖北黄石的科威自控公司(www.kwzk.com)的创新产品——“嵌入式PLC”。小系统用户希望在数据处理上像DCS、可靠性上像PLC、价格上像单片机嵌入系统。嵌入式PLC正好满足用户的这些愿望。嵌入式PLC是指“将支持PLC(梯形图)编程语言的内核EasyCore以小板芯的形式”嵌入到特定的控制装置中，使该装置除了具有自身的专用功能之外，还具有PLC的基本功能；开发人员能够在该PLC编程语言平台上，轻而易举地设计出通用型PLC、客户型PLC、以及各种特型控制板。嵌入式PLC是科威公司立足原有的自动化仪表技术、现场总线技术和10多年的自动化工程项目经验，在华中科技大学、武汉理工大学的协作下，经过3年多的努力攻关，首创成功的。由于嵌入式PLC的社会及经济价值十分巨大，2005年被列为国家攻关计划。迄今为止，科威公司的嵌入式PLC产品——通用型PLC、(按照客户要求定制的)客户型PLC、特型控制板，已在纺织机械、工业窑炉、塑料机械、印刷包装机械、食品机械、数控机床、恒压供水设备、环保设备等行业中成功应用，并且在窑炉自动化系统的应用中占有明显的技术优势。
长期以来，PLC始终是工业自动化的主角，它与是SCADA（监控和数据采集）、DCS(集散控制系统)及IPC(工控机)、FCS(现场总线控制系统)等相互集成，互相影响。同时也承受着来自其它技术产品的冲击。
2、可编程控制器的编程语言
⑴可编程控制器编程语言的发展
可编程控制器的应用需要用可编程控制编程语言进行编程（即所谓的二次开发），各制造商开发了各自的编程语言，形成了各自为政的自动化孤堡。不同的可编程控制器程序不能移植，不能相互通信等。为此，用户和制造商都希望有标准化的编程语言，使可编程控制器成为开放系统的组成部分。标准化编程语言的发展来自下列三方面的发展。
①传统可编程控制器语言。例如常用的梯形图语言脱胎于电气逻辑图，指令表语言是汇编语言的发展。
②工控软件公司开发的编程语言。如德国KW Software（科维）软件公司的Multiprog、Infoteam（一方梯队）软件公司的PDAT等为代表开发的编程语言吸取了各科编程控制器制造商的编程语言的特点，在开发中形成了一套新的国际编程语言标准。
③基于工业PC的软逻辑PLC。软逻辑PLC是在PC平台运行Windows操作环境下，用软件实现PLC控制功能。它构成开放的应用系统，能够方便地与来自不同厂商的各种输入/输出设备、现场总线、PC和控制网络实现无缝集成。
可编程控制器的编程语言因地域不同，大致可分为三大地域：北美、欧洲和日本。而可编程控制器标准编程语言IEC 61131-3的制定是美国、加拿大、欧洲（主要是德、法）以及日本等7家国际性工业控制企业的专家和学者的结晶，它浓缩了数十年工控方面的实践经验（包含：北美和日本等使用的梯形图语言实践经验、欧洲各国使用的顺序功能表图和功能快图编程语言实践经验、德国和日本等使用的指令表编程语言实践经验等。
1993年3月，国际电工委员会（International  Electrical  Committee，简称IEC）正式颁布了可编程控制器标准编程语言IEC 1131（前面加6后作为国际标准的编号，即成为可编程控制器标准编程语言IEC 61131）第一版，可编程控制器标准编程语言IEC 61131-3为第二版，于2000年下半年表决通过。IEC 61131标准将软件工程、结构化编程、模块化编程、面向对象的思想及网络通信技术等引入工业控制领域，弥补和克服了传统PLC和DCS等控制系统的弱点。
然而，标准语言的发展仍在进行中，传统的编程语言仍然在广泛使用之中。
⑵可编程控制器编程语言标准化的国际化组织
PLCopen是1992年成立的致力于可编程控制器编程语言标准化的非营利国际化组织，总部设在荷兰。我国于1999年正式成为PLCopen组织的一员，挂靠在中国机电一体化技术应用协会。我国可编程控制器硬件的开发和应用并不早，但对国际标准编程语言跟得比较紧。
IEC 61131-3标准不仅适用于可编程设备，而且适用于运动控制产品、DCS和基于工业PC的的软逻辑PLC、SCADA等。采用或应用符合IEC 61131-3标准的产品，已成为工业领域发展的趋势。在我国，正在进行IEC 61131-3标准及有关产品的推广工作。许多技术人员还不知道编程语言的国际标准，一些厂商仍在推广和抛售不符合IEC 61131-3标准的编程语言和相关产品。
⑶可编程控制器的标准编程语言
IEC 61131-3的编程语言部分定义了两大类编程语言：文本类编程语言和图形类编程语言。文本类编程语言包括指令表编程语言（IL:Imstruction List）和结构化文本编程语言(ST：Structured Text)，图形类编程语言包括梯形图编程语言（LD：Ladder Digram）和功能块图编程语言（FBD：Function Block Digram）。标准中定义的顺序功能表图编程语言（SFC：Sequence Function Chart）既没有归入文本类编程语言，也没有归入图形类编程语言，而是作为公用元素被定义。这表示SFC可以使用两类语言进行编程。
三、PLC的基本结构
PLC主要由中央控制单元（CPU）、存储器（RAM或ROM或 ）输入输出模块（I/O）部分、电源和编程设备组成(见图1-1），有的PLC还可以配备特殊功能模块，用来完成某些特殊的任务。术语“体系结构”是指PLC的硬件，或软件，或者二者的结合。开放式的体系结构，是指系统使用现成的标准组件，能方便的与其它生产厂家的设备和程序兼容。封闭的体系结构是指该系统为专用的并且与其他系统不兼容。目前，大多数PLC系统从本质上讲都是封闭的系统，所以使用时必须确定所选用的硬件和软件与所使用的PLC是兼容的。

1．中央控制单元CPU
   CPU是PLC的“大脑”，通常由一个微处理器和一个存储器组成。微处理器实现逻辑处理和控制各模块间通信的功能，不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存由微处理器完成的逻辑操作的结果（程序产生的数据）。    
 2.I/O模块
  I/O系统构成了现场设备与控制器连接的接口，作用就是从使现场接收到的信号或送到现场的信号达到处理器的要求。输入(1nput)模块和输出(Output)模块简称为I／O模块，它们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
输入模块用来接收和采集输入信号。开关量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等过来的开关量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流、电压信号。
   开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。
CPU模块的工作电压一般是5V，而PLC的输入／输出信号电压一般较高，如直流24V
和交流220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使PLC
不能正常工作。在I／O模块中，用光耦合器、光电晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC
的内部电路和外部的I／O电路，I／O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。
 3．编程器设备 （或称编程终端）  
   编程设备用来向存储器中写入程序，并用它进行编辑、检查、修改和监视用户程序的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型PLC编程，或者用于现场调试和维护。
个人计算机（PC）是最常用的编程设备。使用编程软件可以在计算机的屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。程序被编译后下载到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。
   4．电源    
   PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC 5V，
±12V，24V等直流电源。小型PLC一般都可以为输入电路和外部的电子传感器(如接近开
关)提供24V直流电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。
  （ 关于PLC的硬件结构和软件体系敬请参阅第二讲内容。）
三、 PLC的工作原理
1、继电器基本控制
PLC是从继电器控制系统发展而来的，它的梯形图程序与继电器系统电路图相似，梯
形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器等等。这种用计算机程序实现的“欺继电器”，与继电器系统中的物理继电器在功能上有某些相似之处。由于以上原因，在介绍PLC的工作原理之前，首先简要介绍物理继电器的结构和工作原理。
  图l-2a是继电器结构示意图，它主要由电磁线圈、铁心、触点和复位弹簧组成。继电器有两种不同的触点，在线圈断电时处于断开状态的触点称为常开触点(如图1-2中的触3，4)，处于闭合状态的触点称为常闭触点(如图1-2中的触点1，2)。 当线圈通电时，电磁铁产生磁力，吸引衔铁，使常闭触点断开，常开触点闭合。线圈电流消失后，复位弹簧使衔铁返回原来的位置，常开触点断开，常闭触点闭合。图l-2b是继电器的线圈、常开触点和常闭触点在电路图中的符号。一只继电器可能有若干对常开触点和常闭触点。在继电器电路图中，一般用相同的由字母、数字组成的文字符号(如KA2)来标注同一个继电器的线圈和触点。
   图1—3是用交流接触器控制异步电动机的主电路、控制电路和有关的波形图。接触器的结构和工作原理与继电器的基本相同，区别仅在于继电器触点的额定电流较小，而接触器是用来控制大电流负载的，例如它可以控制额定电流为几十安至几千安的异步电动机。按下起动按钮SBl，它的常开触点接通，电流经过SBl的常开触点和停止按钮SB2、作过载保护
用的热继电器FR的常闭触点，流过交流接触器KM的线圈，接触器的衔铁被吸合，使主电路中的3对常开触点闭合，异步电动M的三相电源被接通，电动机开始运行，控制电路中接触器KM的辅助常开触点同时接通。放开起动按钮后，SBl的常开触点断开，电流经KM的辅助常开触点和SB2、FR的’常闭触点流过KM的线圈，电动机继续运行。KM的辅助常开触点实现的这种功能称为“自锁”或“自保持”，它使继电器电路具有类似于R-S触发器的记忆功能。在电动机运行时按停止按钮SB2，它的常闭触点断开，使KM的线圈失电，KM的主触点断开，异步电动机的三相电源被切断，电动机停止运行i同时控制电路中KM的辅助常开触点断开。当停止按钮SB2被放开，其常闭触点闭合后，KM的线圈仍然失电，电动机继续保持停止运行状态。图1.3给出了有关信号的波形图，图中用高电平表示1状态(线圈通电、按钮被按下)，用低电平表示0状态(线圈断电、按钮被放开)。
   图1-3中的控制电路在继电器系统和PLC的梯形图中被大量使用，它被称为“起动-保持-停止”电路，或简称为“起保停”电路。  
   使用继电器电路或PLC的梯形图可以实现开关量的逻辑运算。图1—4的上面是PLC的梯形图，梯形图中某些编程元件(如输出继电器和辅助继电器)的线圈“通电”时，其常开触点闭合，常闭触点断开，称该编程元件为1状态。当它们的线圈“断电"时，其常开触点断开，常闭触点闭合，称该编程元件为0状态。
图1—4中的A，B为输入逻辑变量，M为输出逻辑变量，它们之间的“与”、“或”、“非”逻辑运算关系如表1．1所示。用继电器电路或梯形图可以实现基本逻辑运算，触点的串联可实现“与”运算，触点的并联可实现“或”运算，用常闭触点控制线圈可实现“非”运算(见图1-4)。多个触点的串、并联电路可以实现复杂的逻辑运算，例如图l-3中的继电器电路实现的逻辑运算可用逻辑代数表达式表示为KM=(SBI+KM)?SB2?FR，式中的加号表示逻辑或，乘号表示逻辑与，上画线表示“非”运算。
具体工作原理分析：
 2．PLC的替代  
 下面用一个简单的例子来进一步说明PLC的替代实现。图1-5中给出了PLC的外部
接线图和梯形图，起动按钮SB1停止按钮SB2和热继电器FR的常开触点分别接在编号为
X0~X2的PLC的输入端，交流接触器KM的线圈接在编号为Y0的PLC的输出端。图1-5
中有4个输入／输出变量对应的I／O映像寄存器，图l-5中有PLC的梯形图，它与图1-3所示的继电器电路的功能相同。但是应注意，梯形图是一种软件，是PLC图形化的程序。图中的X0等是梯形图中的编程元件，X0~-X2是输入继电器，Y0是输出继电器。梯形图中的编程元件X0与接在输入端子X0的SBl的常开触点和输入映像寄存器X0相对应，编程元件Y0与输出映像寄存器Y0和接在输出端子Y0的PLC内部的输出电路相对应。梯形图以指令的形式储存在PLC的用户程序存储器中，图l-5中的梯形图与下面的5条指令相对应，“；”之后是该指令的注释。    
   LD     X0    ：接在左侧母线上的X0的常开触点
   OR     Y0    ；与X0的常开触点并联的Y0的常开触点
   ANI    X1    ；与并联电路串联的X1的常闭触点    
   ANI    X2    ；串联的X2的常闭触点
   OUT   Y0    ；Y0的线圈
  图1-5中的梯形图完成的逻辑运算为 Y0=(X0+Y0)?X1?X2，显然可以用PLC从逻辑控制上的软接线代替继电器控制的硬接线，这是PLC在复杂继电器控制线路中的应用的原因之一。
   3、PLC的工作原理分析
它的工作有两个要点：入出信息变换、可靠物理实现。
入出信息变换主要由运行存储于PLC内存中的程序实现。既有系统程序（这程序又称监控程序，或操作系统），又有用户程序。系统程序为用户程序提供编辑与运行平台，同时，还进行必要的公共处理，如自检，I/O刷新，与外设、上位计算机或其它PLC通讯等处理。用户程序由用户按照控制的要求进行设计。什么样的控制，就有什么样的用户程序。
可靠物理实现主要通过输入（I， INPUT）及输出（O， OUTPUT）电路。I /O电路是很多的。一般讲，每一输入点或输出点就要有一个I或O电路。而且，总是把若干个这些电路集成在一个模块（或箱体）中，然后再由若干个模块（或箱体）集成为PLC完整的I/O系统（电路）。尽管这些模块相当多，占了PLC体积的大部分，但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，PLC的体积还是不太大的。
输入电路时刻监视着输入点的（通、ON或断、OFF）状态，并将此状态暂存于它的输入暂存器（还可能有别的称谓）中。每一输入点都有一个与其对应的输入暂存器。
输出电路有输出锁存器（还可能有别的称谓）。它也有两个状态，高、低电位状态，并可锁存。同时，它还有相应的物理电路，可把这个高、低电位的状态传送给输出点。每一输出点都有一个与其对应的输出锁存器。
这里的输入暂存器及输出锁存器实际是PLC的I/O电路的寄存器。它们与PLC内存交换信息通过PLC I/O总线及运行PLC的系统程序实现。
把输入暂存器的信息读到PLC的内存中，称输入刷新。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称为输入继电器，或称软接点，或称为过程映射输入寄存器（the process-image input register）。这些位（bit）置成1，表示接点通，置成0为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入点的状态。
输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位（bit）与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈，或称为过程映射输出寄存器（the process-image output register）。通过PLC I/O总线及运行系统程序，输出继电器的状态将映射给输出锁存器。这个映射的完成也称输出刷新。
PLC除了有可接收开关信号的输入电路，有时，还有可接收模拟信号的输入电路（称模拟量输入单元或模块）。只是后者先要进行模、数转换，然后，再把转换后的数据存入PLC相应的内存单元中。
如要产生模拟量输出，则要配有模拟输出电路（称模拟量输出模块或单元）。靠它对PLC相应的内存单元的内容进行数、模转换，并产生输出。
这样，用户所要编的程序只是，PLC输入有关的内存区到输出有关的内存区的变换。这是一个数据及逻辑处理问题。由于PLC有强大的指令系统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的。
       

图1-6PLC实现控制示意图

图1-6对以上叙述作了说明。其中框图代表信息存储的地点，箭头代表信息的流向及实现信息流动的手段。这个图，既反映了PLC实现控制的两个基本要点，同时也反映了信息在PLC中的空间关系。
简单地说，PLC工作过程是：输入刷新---运行用户程序---输出刷新，再输入刷新---再运行用户程序---再输出刷新……永不停止地循环反复地进行着。
图1-7所示的流程图反映的就是上述过程。它也反映了信息间的时间关系。

图1-7 PLC工作流程图
有了上述过程，用PLC实现控制显然是可能的。因为：有了输入刷新，可把输入电路监视得到的输入信息存入PLC的输入映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输出。又由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着，所以，输出总是反映输入的变化的。只是响应的时间上，略有滞后。
图1-7所示的是简化的过程，实际的PLC工作过程还要复杂些。除了I/O刷新及运行用户程序，还要做些其它的公共处理工作。公共处理工作有：循环时间监视、外设服务及通讯处理等。
监视循环时间的目的是避免用户程序“死循环”，保证PLC能正常工作。为避免用户程序“死循环”的办法是用“看门狗”（Watching dog）。具体的是设一个定时器，监测用户程序的运行时间，只要循环超时，即报警，或作相应处理。
外设服务是让PLC可接受编程器对它的操作，或通过接口向输出设备输出数据。
通讯处理是实现与计算机，或与其它PLC，或与智能操作器、传感器进行信息交换的。这也是增强PLC控制能力的需要。
也就是说，实际的PLC工作过程总是：公共处理——I/O刷新——运行用户程序——再公共处理——…反复不停地重复着。
此外，PLC上电后，也要进行系统自检及内存的初始化工作，为PLC的正常运行做好准备。
用这种不断地重复运行程序以实现控制，称扫描方式工作。是PLC基本的工作方式。
此外，为了应对紧急任务，PLC还有中断工作方式。在中断方式下，需处理的任务先申请中断，被响应后停止正运行的程序，转而去处理中断工作（运行有关中断的服务程序）。待处理完中断，又返回运行原来程序。哪个控制需要处理，哪个就去申请中断。哪个不需处理，将不被理睬。
PLC的中断方式的任务，或称事件，是分等级的。同时出现两个或多个中断事件，则优先级高的先处理，继而处理低的。直到全部处理完中断任务，再转为执行扫描程序。
PLC对大量控制都用扫描方式工作，而对个别急需的处理，则用中断方式。这样，既可做到所有的控制都能照顾到，而个别应急的任务也能及时进行处理。
当然，PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些，分析其基本原理，也还有一些理论问题。但如果能弄清上面介绍的思路，也就好把握住PLC的基本原理了。
以下是对图1-5的PLC工作原理的分析：在输入处理阶段，CPU将SBl，SB2和FR的常开触点的状态读入相应的输入映像寄存器，外部触点接通时存入寄存器的是二进制数l，反之存入0。执行第l条指令时，从X0对应的输入映像寄存器中取出二进制数并保存起来。执行第2条指令时，取出Y0对应的输出映像寄存器中的二进制数，与X0对应的二进制数相“或”(电路的并联对应“或”运算)。执行第3条或第4条指令时，分别取出xl或X2对应的输入映像寄存器中的二进制数，因为是常闭触点，取反后与前面的运算结果相“与”(电路的串联对应“与”运算)，然后存入运算结果寄存器。执行第5条指令时，将运算结果寄存器中的二进制数送入Y0对应的输出映像寄存器。在输出处理阶段，CPU将各输出映像寄存器中的二进制数传送给输出模块并锁存起来，如果Y0对应的输出映像寄存器存放的是二进制数1，外接的KM的线圈将通电，反之将断电。如果读入输入映像寄存器X0～X2的均为二进制数0，在程序执行阶段，经过上述逻辑运算过程之后，运算结果仍为Y0=0，所以KM的线圈处于断电状态。按下起动按钮SBl，X0变为l状态，经逻辑运算后Y0变为1状态，在输出处理阶段，将Y0对应的输出映像寄存器中的1送到输出模块，PLC内Y0对应的物理继电器的常开触点接通，接触器KM的线圈通电。
   4.输入/输出滞后时间
   输入/输出滞后时间又称系统响应时问，是指PLC部输入信号发生变化的时刻至它
控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电
路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间这三部分组成。
   输入模块的RC滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声，消除因外接输入触点动作
时产生的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，其典型值
为10ms左右。
 输出模块的滞后时间与模块的类型有关，继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左
右；双向晶闸管型输出电路在负载通电时的滞后时间约为1ms，负载由通电到断电时的最大
滞后时间为10ms；晶体管型输出电路的滞后时间一般在1ms以下。
   由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达两个多扫描周期。
   PLC总的响应延迟时间一般只有几十ms，对于一般的系统是无关紧要的。要求输入输
出信号之间的滞后时间尽量短的系统，可以选用扫描速度快的PLC或采取其他措施。

五、PLC的特点
从讨论PLC的工作原理知，PLC的输入与输出在物理上是彼此隔开的，其间的联系主要不是靠物理过程，不是用线路，而主要靠变换信息的程序实现。输入输出主要为软联系，而不是硬联系。它的工作基础是信息流，而不是物流、能量流。
信息不同于物质与能量，有自身的规律。信息便于处理，便于传递，便于存储；信息可反复重用，重用后自身还不消失，等等。正是由于信息的这些特点，决定了PLC的基本特点。
归纳起来，除了功能丰富，PLC还有以下特点：
1．工作可靠:
用PLC实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取了很多非常有效的根本性措施：
在硬件方面：
对输入信号多作了滤波。而且，输入输出电路与内部CPU是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。同时，CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施，可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰。
有很多这样的实例，原来是用计算机的采集卡采集数据，因干扰大而无法正常工作，而改换用PLC后，则顿即可正常工作。
PLC使用的元器件多为无触点的，而且为高度集成的，数量并不太多，也为其可靠工作提供了物质基础。而且，所用的元、器件都经严格监测、老化与筛选，质量是有可靠保证的。其输出用的继电器虽为接点的，但它的接点是在密封的真空条件下，故其寿命也可达几十万次。
在机械结构设计与制造工艺上，为使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可确保PLC耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏50多度，有的PLC可高达100℃。有的在低温，低到零下40、50度，还可正常工作。
有的PLC的模块可热备，一个模块工作，另一个模块也运转，但不参与控制，仅作备份。一旦工作模块出现故障，热备份的可自动接替其工作。
还有更进一步冗余的，采用三取一的设计，CPU、I/O模块、电源模块都冗余或其中的部分冗余。三套同时工作，最终输出取决于三者中的多数决定的结果。这可使系统出故障的机率几乎为零，做到万无一失。当然，这样的系统成本是很高的，只用于特别重要的场合，如铁路车站的道叉控制系统。
在软件方面：
PLC的工作方式一般为扫描加中断，这既可保证它能有序地工作，其控制总是确定的；而且又能应急处理急于处理的控制，保证了PLC对应急情况的及时响应，使PLC能可靠地工作。
为监控PLC运行程序是否正常，PLC系统都设置了“看门狗”（Watching dog）监控程序。运行用户程序开始时，先清“看门狗”定时器，并开始计时。当用户程序一个循环运行完了，则查看定时器的计时值。若超时（可设定，一般不超过100ms），则报警。严重超时，还可使PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。若定时器的计时值不超时，则重复起始的过程，PLC将正常工作。显然，有了这个“看门狗”监控程序，可保证PLC用户程序的正常运行，避免出现“死循环”而影响其工作的可靠性。
PLC还有很多防止及检测故障的指令，以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可通过编制相应的用户程序，对PLC的工作状况，以及PLC所控制的系统进行监控，以确保其可靠工作。
PLC每次上电后，还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序（操作系统）配置了的，用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。
正是PLC在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施，才确保了PLC具有可靠工作的特点。它的平均无故障时间可达几万小时以上；出了故障平均修复时间也很短，几小时以至于几分钟即可。
曾有人做过为什么要使用PLC的问卷调查。在回答中，多数用户把PLC工作可靠作为选用它的主要原因，即把PLC能可靠工作，作为它的首选指标。多年使用PLC的经验也说明，PLC工作是非常可靠的。正使用的PLC往往不是由于用坏而被淘汰，而往往是由于PLC技术发展太快，由于技术落后而被淘汰。
2．使用方便:
用PLC实现对系统的控制是非常方便的。这是因为：
首先PLC控制逻辑的建立是程序，用程序代替硬件接线。编程序比接线，更改程序比更改接线，当然要方便得多!
其次PLC的硬件是高度集成化的，已集成为种种小型化的箱体或模块。而且，这些箱体或模块是配套的，已实现了系列化与规格化。PLC厂家多有现货供应。
正因如此，用可编程序控制器才有这个“可”字。对软件讲，它的程序可编，也有办法编。对硬件讲，它的配置可变，而且也易于变。
具体地讲，PLC有五个方面的方便：
（1）配置方便：可按控制系统的需要确定要使用那家的，那种类型的PLC，以及用什么箱体或模块，要多少箱体或模块。
（2）安装方便：PLC硬件安装简单，组装容易。外部接线有接线器，接线简单，而且一次接好后，更换模块时，把接线器安装到新模块上即可，可不必再接线。内部什么线都不要接，只要作些必要的DIP开关设定或软件设定就可工作。
（3）编程方便：可用编程工具或编程软件编程。有的厂家的PLC还有计算机仿真软件，为程序设计也提供了很大的方便。程序也便于存储、移植及再使用。定型产品用的PLC的程序完善之后，凡这种产品都可使用。这比起继电器电路台台设备都要接线、调试，要省事及简单得多。
由于有以上三个方面的方便，PLC控制系统的开发过程比过去用继电器要快得多。
（4）维修方便：这是因为：
 ①PLC工作可靠，出现故障的情况不多，这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的可靠特点时，还将进一步介绍。
 ②即使PLC出现故障，维修也很方便。这是因为PLC都设有很多故障提示信号。而且，PLC可作故障情况记录。所以，PLC出了故障，很易查找与诊断。同时，诊断出故障后排故也很简单。可按箱体或模块排故，进行简单的更换就可以。至于软件，调试好后是不会出故障的。至多也只是依据使用经验进行调整，使之完善就是了。
（5）改用方便：PLC用于某设备，若这个设备不再使用了，其所用的PLC还可给别的设备使用，只要改编一下程序，就可办到。如果原设备与新设备差别较大，它的一些箱体或模块也还可重用。
3．经济合算：
高新技术的使用必将带来巨大的社会效益与经济效益，这是科技是第一生产力的体现，也是高新技术生命力之所在。PLC也是如此。
尽管使用PLC比起继电器，首次投资要大些，但从全面及长远看，使用PLC还是经济的。这是因为：使用PLC的投资虽大，但它的体积小、所占空间小，辅助设施的投入少；使用时省电，运行费少；工作可靠，停工损失少；维修简单，维修费少；还可再次使用以及能带来附加价值等等，从中可得更大的回报。所以，在多数情况下，它的效益是可观的。使用PLC的效益计算见下式：
  V=C-T
式中 V——使用PLC可能带来的效益；
    C——使用PLC所能带来种种产出；
    T——使用PLC所需增加的投入。
这里的T由两项组成，即：
   T=T1+T2
式中 T1——使用PLC时一次性多投入的资金(注意这里的多字，它突出了相对数)；
    T2——多投入资金的占用费。
    T2可由下式计算：
T2=T1?k?n
式中T1——含义同上；
k——占用资金的年利率；
n——PLC使用寿命，以年为单位。
而C可由下式计算：
C=C1+C2+C3+C4+C5+C6
式中C1——使用PLC后控制系统安装费的节省(包括材料费、占地费及工时的节省)；
   C2——使用PLC后维修费的节省(包括备件费及维修工时的节省)；
C3——使用PLC后运行费的节省；
C4——使用PLC后系统停工损失的减少(由停工工时的减少与单位时间系统所能创造的效益的乘积确定)；
C5——使用PLC后所能带来的附加值；
 C6——PLC到寿命后可回收的残值。
显然，经计算或估算后，若V为正值，则使用PLC是合算的。
V为正值的关键在于C4、C5。特别是随着控制系统的复杂程度的增加，使用PLC不仅出于方便与可靠的需要，而且带来的经济效益也是明显的。

图 1-8
图1-8为T与C随系统复杂程度(以控制点数计)变化的情况。由图可知，在相当的控制 点数之后，由于C增加要比T增加快得多，所以V输将出现正值。
使用PLC与使用其它高新控制系统在经济效益上也具有优势。有人做过分析，一个相当规模控制系统，同样用GE_FANAC的产品，一个为PLC，一个为DCS（集散系统），前者可比后者节省三分之一的投入。
总之，PLC除了功能丰富、还具有使用方便、工作可靠及经济合算的特点，使得它既非常有用，又非常好用、耐用、省用，有无限的发展生命力和非常广阔的应用前景。短短40多年，它从诞生、生长、成熟及不断完善与一代又一代的发展，已成为工业自动化的支柱产品；并发展成为强大的高科技产业。可以这么说，在当代，一个工业控制系统，或较先进的工业产品，其控制装置若不使用PLC，那是不可想象的。
4、与其它工业控制系统比较：
PLC控制系统与继电器逻辑控制系统的比较：
性能指标 继电器逻辑控制系统 可编程控制器控制系统
控制功能实现 用硬件接线实现相应的控制功能，实现复杂控制困难 用软件编程实现相应的控制功能，方便实现复杂功能
可靠性 元器件多、活动部件多、故障率高、可靠性差 大规模集成电路、无活动部件、可靠性高
适应性 需要重新设计和接线，来适应工艺过程的变化 只需对用户程序更改，适应性强
灵活性和柔性 扩展性差、灵活性差、柔性差 扩展单元和扩展模块类型多、扩展灵活
实时性 继电器动作时间常数长、实时性差 采用实时技术，指令执行时间短、实时性好
施工和设计 体积大、耗能大、施工工作量大、设计工作量大 体积小、能耗小、施工方便、设计工作量小
维护 硬件接线造成维护工作量大、维护困难 有自诊断显示，维护简单
使用寿命 触点容易磨损、活动部件容易损坏、寿命短 无可动部件、寿命长
价格 相对较低 相对较高

PLC控制系统与无触点顺序逻辑控制系统的比较：
性能指标 无触点顺序逻辑控制系统 可编程控制器控制系统
可靠性 采用低功耗器件，元件经老化处理和筛选，可靠性较高 专门为工业恶劣环境设计，可靠性高
适应性 电平范围广，有强环境适应性 环境适应性强，可应用在工业现场
施工和设计 工作量较大，互换性好 硬件接线工作量小，更换方便、互换性好
维护 较方便 有自诊断显示，故障代码显示维护简单
价格 较高 较高

PLC控制系统与计算机控制系统的比较：
性能指标 计算机控制系统 PLC控制系统
可靠性 商业级 工业级
工作方式 中断方式，程序等待条件满足 扫描方式，条件不满足程序继续执行
编程语言 汇编语言、高级编程语言 标准编程语言
工作环境 要求较高 对环境要求不高，适应工业现场环境要求
使用者技能要求 需专门培训 编程语言容易掌握，且有多种编程语言
系统软件 功能强，且占用存储空间大 功能专用，占用存储空间小
适应领域 家庭、办公室、管理层、科学计算 专门用于工业过程控制
价格 高 较低
PLC控制系统与分散控制系统的比较：
分散控制系统是专门为工业过程控制设计的过程仪表控制系统，也称为集散控制系统。按照可编程控制器的发展历程和DCS发展历程的分析，分散控制系统的主要应用场合是连续量的模拟控制，而可编程控制器的主要场合是开关量的逻辑控制。因此在设计思想上有一定的区别。
在工厂自动化或计算机集成过程控制系统中，为了分散危险和分散功能，采用分散综合的控制系统结构。可编程控制器是分散的自治控制系统，它可以作为下位机完成分散的控制功能，与直接数字计算机的集中控制比较有质的飞跃。这种递阶控制系统也是分散控制系统的基础。
可编程控制器按扫描方式工作，分散控制系统按用户程序的指令工作。因此，可编程控制器对每个采样点的采样速度是相同的，而分散控制系统中，可根据被检测对象的特性采用不同的采样速度，例如，流量点的采样速度是1S，温度点的采样速度是20S等。此外，在分散控制系统中，可以设置多级中断优先级，而可编程控制器通常不设置中断方式。
存储器容量上，可编程控制器所需运算大多是逻辑运算，因此，所需存储器容量较小，而分散控制系统需进行大量数字运算，存储器容量大。运算速度方面，模拟量运算速度可以较慢，而开关量运算需要较快的速度。抗干扰和运算精度方面，两者也有所不同，例如，开关量的抗干扰性较模拟量的的抗干扰要强，模拟量的运算精度要求较高等。
分散控制系统的分散过程控制装置安装在现场，除需按现场的工作环境设计外，分散控制系统的装置通常根据安装在控制室的要求设计。可编程控制器是按照工作环境的要求设计，因此在元器件的可靠性方面需有专门的考虑，对环境的适应性也需专门考虑，以适应恶劣工作环境的需要。
随着应用范围的扩展，可编程控制器和分散控制系统、现场总线控制系统、数据采集和监控系统相互渗透，互相补充。例如，可编程控制器扩展模拟量控制的功能，分散控制系统扩展开关量控制的功能等，出现“你中有我，我中有你”的综合集成趋势。
六、PLC的应用领域
基于PLC的特点，PLC已得到广泛的应用。目前主要是：
1．用于顺序控制
顺序控制是根据有关输入开关量的当前与历史的状况，产生所要求的开关量输出，以使系统能按一定顺序工作。这是系统工作最基本的控制。也是离散生产过程最常用的控制。
常用的顺序控制有：
随机控制，根据随机出现的条件实施控制；
动作控制，根据动作完成的情况实施控制；
时间控制，根据时间推进的进程实施控制；
计数控制，根据累计计数的情况实施控制；
混合控制，包含有以上几种控制的组合；
还有不同以上的其它控制，等等。
使用PLC实现顺序控制是PLC的初衷，也是它的强项。在顺序控制领域，至今还没有别的控制器能够取代它。
2．用于过程控制
过程控制要用到模拟量。模拟量一般是指连续变化的量，如电流、电压、温度、压力等物理量。过程控制的目的就是，根据有关模拟量的当前与历史的输入状况，产生所要求的开关量、或模拟量输出，以使系统工作参数能按一定要求工作。是连续生产过程最常用的控制。
过程控制的类型很多。
PLC用于过程控制，已是一个趋势。因为用PLC实现这个控制，其价格比用别的要低，而且，用它时，在进行模拟量控制的同时，还可很方便的进行其它控制。再加上各种过程控制模块的开发与应用，以及相关软件的推出及使用，用PLC进行种种过程控制已变得很容易，其编程也很简便。所以，目前有的厂家PLC用于模拟量控制的份额，已超过用于顺序控制。
3．用于运动控制
运动控制主要指，对工作对象的位置、速度及加速度所作的控制。可以是单坐标，即控制对象作直线运动；也可是多坐标的，控制对象的平面、立体，以至于角度变换等运动。有时，还可控制多个对象，而这些对象间的运动可能还要有协调。
上个世纪50年代诞生于美国的数控技术，简称数控（NC），就是基于电子计算机及这个脉冲量的应用而不断发展与完善的运动控制技术。而今，已发展到非常完善的境地，已是成为当今自动化技术的一个重要支柱。
PLC也已具备处理脉冲量的能力。PLC有脉冲信号输入点或模块，可接收脉冲量输入（PI）。PLC有脉冲信号输出点或模块，可输出脉冲量（PO）。有了处理PI / PO这两种功能，加上PLC已有数据处理及运算能力，完全可以依NC的原理进行运动控制。
用PLC实现这个控制，其价格比用NC要低得多。而且，它在进行运动控制的同时，还可进行其它控制。再加上PLC各种运动控制模块的开发与应用，以及相关软件的推出及使用，用PLC进行种种运动控制已变得很容易，其编程也可使用NC语言，很简便。
近年，还出现了专门用于运动控制的PLC，即P（PROGRAMMABLE）M（MOTION）C（CONTROLLER），可编程运动控制器，简称PMC。又为PLC用于精度更高、运动行程更大、控制的坐标更多、操作更方便的运动控制提供了很好的平台。所以，用PLC进行运动控制，在相当程度上，可以代替价格比其昂贵的数控系统。
4．用于信息控制
信息控制也称数据处理，是指数据采集、存储、检索、变换、传输及数表处理等。
随着技术的发展，PLC不仅可用作系统的工作控制，还可用作系统的信息控制。
PLC用于信息控制有两种：专用、兼用。
专用：PLC只用作采集、处理、存贮及传送数据。
兼用：在PLC实施控制的同时，也可实施信息控制。
PLC用作信息控制，或兼做信息控制，既是PLC应用的一个重要方面，又是信息化的基础。
5．用于远程控制
远程控制是指，对系统的远程部分的行为及其效果实施检测与控制。PLC有多种通讯接口，有很强的联网、通讯能力，并不断有新的联网的模块与结构推出。所以，PLC远程控制是很方便的。
PLC与PLC可组成控制网。可通讯，交换数据，相互操作。参与通讯的PLC可多达几十、几百个。网与网还可互联。这样，参与通讯的PLC则更多，以至于不受限制。
PLC与智能传感器、智能执行装置（如变频器），也可联成设备网。也可通讯，交换数据，相互操作。可联接成远程控制系统，系统范围面可大到几十、几百公里或更大。这种远程控制，既提高了控制能力，又简化了硬件接线及维护。
PLC与可编程终端也可联网、通讯。PLC的数据可在它上面显示，也可通过它向PLC写数据，使它成为人们操作PLC的界面。
PLC可与计算机通讯，加进信息网。利用计算机具有强大的信息处理及信息显示功能，可实现计算机对控制系统的监控与数据采集SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）。同时，还可用计算机进行PLC编程、监控及管理。
PLC还有以太网模块，可用其使PLC加入互联网。也可设置自己的网址与网页。有这样PLC控制的工厂，有的称之为透明工厂（Transparent Factory）。在地球上任何可上网的计算机，只要权限允许，就可直接对其进行访问。
远程控制威力是无比的。可提升PLC的控制能力、扩大控制地域及提高控制效益。总之，远程控制也已是PLC应用的重要方面。
以上介绍的五大控制，头三个是为了使不同的系统都能实现自动化。信息控制是为了实现信息化，其目的是使自动化能建立在信息化的基础上，实现管理与控制结合，进而做到供、产、销无缝连接，确保自动化效益。
远程控制则是使在信息化基础上的自动化能远程化。既可实现各个角落信息汇总，保证信息完整，为信息的全面使用提供方便；又为自动化的扩展，能从局部的设备级，发展到全局的生产线级，车间级，以至于工厂级、地域级，建立自动化工厂、数字化城市，提供可能。显然，这种大规模、大范围的自动化、信息化，将具有更大威力及得到更大的效益。
然而，随着这样自动化、信息化及远程化的推进，系统将越来越复杂。为此，还必须实现这些控制进行控制。否则，一旦情况变化，或出现故障，而又不能及时应对，所有这些控制带来的效益将化为乌有。
恰恰是PLC，还真有对这些控制进行控制的能力。PLC是靠处理信息实施控制，PLC又有很多自诊断功能。充分利用PLC这两个优势，使PLC在实施上述控制时，具有一定的自适应、自诊断的能力，在实现自动化、信息化及远程化之后，再实现智能化，是可能的。这也是这些控制发展必然趋势。
当然，可完成这么多控制手段不仅是PLC，但是，PLC成为其中的主角已是公认的趋势。
七、PLC的类型
1．按生产厂家分有：
德国的西门子公司、美国的AB（Allen-Bradley）公司（现已被美国的Rockwell公司收购），美国GE公司与日本FANAC合资的GE-FANAC公司、法国的施耐德公司（原美国MODICON公司已被其收购）以及日本的欧姆龙（OMRON）公司、三菱公司、松下公司、东芝公司、富士公司、光洋公司、日立公司等等。
德国西门子公司：主流产品为 S7系列机，有S7200（小型）、S7300（中型）及S7400机（大型）。性能比S5大有提高。此外，还推出微型机Logo。
日本OMRON公司：主流产品为CS1H、CS1D（可双机热备）、CJ1H、CQM1H 、CP1H、CPM2A及 ZEN微型机。  
日本三菱公司：主流产品为FX系列机、Q系列机及Alphi微型机。此外，在三菱公司Q系列高档机中，除了有常规的顺序控制CPU外，还推出运动控制CPU、过程控制CPU及PC（计算机）CPU，分别可进行运动控制、过程控制及信息处理。
美国AB（Allen-Bradley）公司主要为Logix系列机。如ControlLogix、FlexLogix、CompactLogix 、MicroLogix 及PicoLogix微型机。此外，还有软PLC（SoftLogix5 Controller），过程控制PLC（PPC Programable Process Controller），安全性（GuildPLC）PLC。
GE-FANAC有90-70机、90-30机。最近，还推出控制与信息处理能力有很大提升的可编程自动化控制器，即，PAC。
法国施耐德公司有：MODICON Quantun（大、超大型机）、MODICON Premiun（中型机）、 MODICON Compact（中、小型机、可用于较大的工作温度范围及有腐蚀气氛的场合）  Momentun（中型机） 、MODICON  Micro（小型机）、MODICON  Naza（微型机）。
国内也有一些正在发展中的PLC厂家，相信在不太久的将来，会在世界PLC之林中一定有其位置的。
2．按控制规模分：    
大致可分为微型机、小型机、中型机及大型机、超大型机。
微型机控制的仅几点、十几点、几十点，如OMRON公司新推出的ZEN机，主机有8点、10点两种，还有扩展，最多可扩到34点。再如西门子的logo机，小的也仅能控制10点。还如三菱的alpha机，I/O点数分别有6、10及20等几种规格，而alphaXL的I/O点数分别有14、24两种规格。这些机型，有的还内嵌有简易的编程工具，很便于编程。由于它的价格低廉、使用方便、工作可靠、体积很小…而且，它的可输出电流比其它PLC都大，有的可达8安培。完全可成为新一代相应的继电器控制的替代品，也因此，有的则称其为可编程继电器（PLR）。
小型机控制点可达100多点，以至于更多。如OMRON公司的CPM2A、CP1H、CQM1H，则分别可达到120、320、512点。西门子公司的S7200机可也达一百多点。新推出S7-200 CN为中国版机型。当最大配置时，控制点数可达248路（西门子称I/O点为路）。三菱公司的FX2N最多点数也可达256点，而FX3UC机可达300多点。
中型机控制点数可达近500点，以至于以千点计。如OMRON公司CJ1H机可超过2000多点。德国西门子公司的S7300机最多可达512点（开关量），新推出的CPU318-2也可超过1000点（开关量）。此外，还可另加128路模拟量输入或输出。三菱的Q系列的基本型机，控制点数也可达2048点。
大型机控制点数一般在1000点以上。如OMRON公司的。CS1H机最大配置可达5000多点。三菱的Q系列的高档机，控制点数也可达8192点。
超大型机控制点数可达万点，以至于几万点、10几万点、几十万点。如美国GE公司的90-70机，其点数可达24000点，另外还可有8000路的模拟量。西门子的S7-417-4机，其控制点数可达128K 开关量输入、128K开关量输出，或8K的模拟量入及模拟量出。
应该讲，以上这种划分是不严格的，只是大致的，所介绍的情况也是会有变化的，目的只是帮助读者建立控制规模的概念，以便于日后便于进行系统配置及使用。
3．按结构特点分:
可分为箱体式与模块式。近期还出现有内插板式。
箱体式的PLC：把电源、CPU、内存、I/O系统都集成在一个小箱体内。一个主机箱体就是一台完整的PLC，就可用以实现控制。微型、小型机多为箱体式。
为了系统配置方便，有的主箱体还可增加内插选件，如通讯接口选件、内存选件、模拟量输入选件等，为要增强主箱体功能的用户提供方便。
此外，还有扩展箱体。扩展箱体外观与主箱体类似，但一般只有I/O系统及电源（有的没有，其电源可由主箱体提供）。有的另有其它功能。
   如主箱体控制点数不符需要或功能不足，可再接扩展箱体。如接一个扩展箱体后，点数还不够，还可再接若干个扩展箱体。
模块式的PLC：它由具有不同功能的模块组成。其主要模块有，CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、通讯模块、机架…等等。大、中型机都是模块式的。
在结构上讲，由模块组合成系统有三种方法：
无底板，靠模块间接口直接相联，然后再固定到相应导轨上。OMRON公司的CQM1、CJ1 机就是这种结构，比较紧凑。西门子的S7_300也如此，只是它还要接线插头，如要单独固定时，还得另定购固定支架。
有底板，所有模块都固定在底板上。比较牢固，但底板的槽数是固定的，如3、5、8、10槽等等。槽数与实际的模块数不一定相等，配置时难免有空槽。这既浪费，又多占空间，以至于有时还得用占空单元，把多余的槽覆盖好。
　用机架代替底板，所有模块都固定在机架上。这种结构比底板式的复杂，但更牢靠。用这种组合时，它的模块不用外壳，但有小面板，用组合后密封与信号显示。
内插板式: 为了适应机电一体化的要求，有的PLC制造成内插板式的，可嵌入到有关装置中。如有的数控系统，其逻辑量控制用的内置PLC，就可用这个内插板式的PLC代替。它有输入点、输出点，还有通讯口、扩展口及编程器口。PLC有的功能，它也都有。但它只是一个控制板，可很方便地镶嵌到有关装置中。
4．按其它特点分：
如按电源分有：用直流24伏的，交流220/110伏的。交流也还有宽幅，有的称任意的（从80到240伏均可）与非宽幅（220、110伏可选）。
如按内存分有：RAM加电池的，ROM的，闪烁内存的。有另加内存卡的，有不加的。等等。
如按功能分有：普通顺序控制功能的，过程控制功能的，即P（Programable）P（Process）C（Controllor），运动控制功能的， 即P（Programable）M（Motion）C（Controllor）。如按使用环境分有：合普通使用环境的，环境扩展型的C，可在高温或零下温度的环境下使用。如施耐德公司的TSX Compact型PLC，其允许工作温度范围为：-40℃到70℃。再如西门子的S7-300环境扩展型的-CPU模块，信号模块，接口模块和 ET 200M分布式I/O模块。所配置的系统，允许工作的温度范围为， -25℃ 到 +60℃，也适用于存在凝露，结冰和95％湿度的环境，并有更强的耐受振动和污染特性。它的S7-200机也推出了“宽温型”的产品，可在 -25℃ 到 +70℃下正常工作。
-如按可靠性分有：普通的，冗余的及安全型PLC（GuardPLC）。
等等。随着这些新产品的出现，还可对PLC作不同的的分类。显然，对PLC作以上分类分析，目的是使读者对PLC有一个大致的、而又是比较全面的了解。
我国有不少的厂家研制和生产过PLC，但是还没有出现有影响力和较大市场占有率的
产品，目前我国使用的PLC几乎都是国外品牌的产品。
   在全世界上百个PLC制造厂中，有几家举足轻重的公司。它们是美国Rockwell自动化
公司所属的A．B(Allen ＆ Bradly)公司、GE-Fanuc公司，德国的西门子(Siemens)公司和法国的施耐德(Schneider)自动化公司，日本的三菱公司和欧姆龙(OMRON)公司。这几家公司控制着全世界80%以上的PLC市场，它们的系列产品有其技术广度和深度，从微型PLC到有上万个I／O(输入，输出)点的大型PLC应有尽有。

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