徐梁博 程 奕 吳雨欣 李蔣武

(西華大學(xué)，四川 成都 610039)

可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)現(xiàn)正應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，電氣設(shè)備也如此。其安全穩(wěn)定、靈便經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)推動(dòng)著電氣設(shè)備自動(dòng)化的不斷發(fā)展。PLC的性能指標(biāo)是衡量其性能的參量，由于在電氣設(shè)備中，不同的工作環(huán)境和工作條件所需求的PLC性能不同。為了經(jīng)濟(jì)節(jié)省，就必須把握其性能參數(shù)及其特點(diǎn)，所以探析電氣設(shè)備PLC的性能指標(biāo)十分必要。

1 PLC控制器的發(fā)展概述

PLC控制器是將計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)融為一體的工業(yè)化控制器。PLC控制器之前，繼電器接觸控制器在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用，但隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，繼電器的“啟停開閉”的硬件控制難以達(dá)到工業(yè)化進(jìn)程中工業(yè)設(shè)備的復(fù)雜控制要求，繼而產(chǎn)生了PLC控制器，其利用計(jì)算機(jī)的邏輯編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制要求。目前隨著工業(yè)化技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造)和機(jī)器人技術(shù)成為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的四大支柱。

2 PLC控制器的控制功能

(1)開關(guān)量邏輯控制。開關(guān)量邏輯控制是PLC最基本的控制功能，目前在單機(jī)、多機(jī)群控制以及自動(dòng)化生產(chǎn)控制等方面應(yīng)用較多。(2)過程控制。模擬量控制即能將溫度、濕度、壓力、流速等非電量的參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。(3)運(yùn)動(dòng)控制。利用高速計(jì)數(shù)模塊以及位置控制模塊對(duì)單軸或多軸進(jìn)行控制，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)方式。例如應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、電梯、機(jī)器人等設(shè)備上。(4)數(shù)據(jù)處理。PLC控制器能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、移位、比較、轉(zhuǎn)換、分析等計(jì)算處理。比如機(jī)器人控制系統(tǒng)、恒溫室控制系統(tǒng)等。(5)實(shí)時(shí)監(jiān)控。PLC控制器能監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)各部分運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)的異常運(yùn)行情況進(jìn)行在線調(diào)整，并能夠修改系統(tǒng)控制源以及設(shè)定源值。(6)通信與聯(lián)網(wǎng)。PLC能與其他PLC和計(jì)算機(jī)互聯(lián)，從而形成集中的自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間、設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的通信與聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的控制要求，并可遠(yuǎn)程控制。

3 PLC的控制器性能指標(biāo)分析

3.1 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)

輸入輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)即PLC控制器可以接受的輸入和輸出的信號(hào)的端子數(shù)，是衡量PLC控制器性能的重要參數(shù)。點(diǎn)數(shù)越多，可接受信號(hào)的端子數(shù)就越多，可控制的系統(tǒng)就越龐大。

3.2 掃描速度

掃描速度指掃描1000步用戶程序所需要的時(shí)間，單位：ms/k步或μs/步。PLC控制器用戶手冊(cè)一般會(huì)給出掃描速度，可根據(jù)給定參數(shù)比較兩個(gè)控制器的性能。掃描速度越快，其指令反應(yīng)越迅速。

3.3 存儲(chǔ)器容量

PLC控制器的儲(chǔ)器容量決定了PLC可以容納程序字節(jié)的數(shù)量。在PLC中程序指令是按“步”存放的，一個(gè)地址單元可存放一“步”，占用兩個(gè)字節(jié)。一“步”一般占用兩個(gè)字節(jié)，即一個(gè)字(約定一個(gè)字為16位二進(jìn)制數(shù)，每8位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字節(jié))。例如西門子公司PLC控制器S7—200系列221單元程序儲(chǔ)存器容量為4096字節(jié)(4KB)，即容量為2000步。

3.4 指令系統(tǒng)條數(shù)

PLC控制器的指令系統(tǒng)條數(shù)的種類和數(shù)量也是性能指標(biāo)的重要參數(shù)。系統(tǒng)指令的種類以及數(shù)量越多，其編程的潛力就越大，系統(tǒng)功能就越多，更容易完成復(fù)雜多變的控制調(diào)節(jié)任務(wù)。

3.5 內(nèi)部寄存器的種類和數(shù)量

PLC控制器內(nèi)部有許多用以存放系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)器件，例如：內(nèi)部各種繼電器、特殊功能器件、定時(shí)器、數(shù)據(jù)寄存器等。這些器件的配置種類和數(shù)量決定PLC硬件功能的強(qiáng)弱。近年來，特殊功能的元件得到PLC廠商的重視，其特殊的控制功能形成產(chǎn)品的重要特色，功能也越來越強(qiáng)。PLC控制器還有一些其他性能指標(biāo)，例如：擴(kuò)展模塊數(shù)量、編程方式、特殊功能模塊的種類和數(shù)量等。不同的性能指標(biāo)表達(dá)的功能要求不同，PLC的性能應(yīng)綜合各性能參數(shù)，不能只追求某一種性能而忽略其他性能參數(shù)。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，其在自動(dòng)控制系統(tǒng)中將越加重要。因此，在進(jìn)行PLC控制器的設(shè)計(jì)、使用中，應(yīng)充分注重其功能作用和性能指標(biāo)，根據(jù)系統(tǒng)的要求應(yīng)答相應(yīng)的功能和性能目標(biāo)，從而優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)，推動(dòng)我國自動(dòng)控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展。