2.2 PLC的特点和分类

2.2.1 PLC的特点

PLC能够成为现代工业的三大支柱之一，引领工业自动化的发展潮流，得益于其独到的特点，这些特点归纳如下。

1.抗干扰能力强，可靠性高

抗干扰能力强，可靠性高是PLC最重要的特点之一，同时也是对工业自动化产品最基本的要求。PLC产品在硬件和软件方面都采取了一系列的抗干扰措施，以提高其可靠性，如采用防尘抗振的整体式机箱，并在机箱内设置封闭的屏蔽层抵御外界的电磁干扰；采用独立的输入、输出电源和光电耦合电路以隔离外界电路对输入、输出的不良影响；采用循环扫描的工作方式，并配以故障检测和自诊断程序对系统硬件电路进行实时监测，一旦有异常情况发生，立即保存当前程序运行的重要状态信息，禁止任何不稳定的读写操作，待系统正常后恢复当前工作状态。

PLC的平均无故障工作时间均大大超过IEC规定的10万小时，许多优秀产品的无故障工作时间更是高达几十万小时，而且为了适应特殊场合的需要，有些PLC还采用了双CPU设计，支持热插拔操作，进一步提高了PLC的可靠性。

2.编程方便，系统设计、安装、调试方便快捷

PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。用软件功能取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等元件，简化物理控制电路，大大减少了系统的设计、安装、调试及日后的维护、维修工作量。

3.产品系列化，配套硬件齐全，功能完善，应用领域广泛

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的标准化、模块化、系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了具有传统的逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、PID控制、CNC等各种工业控制领域中，加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

4.数据交换格式标准化、接口丰富，便于组建各种控制网络

PLC除了常用模拟量、数字量输入/输出接口外，通常还具有丰富的通信接口，如串行通信接口、以太网接口、工业现场总线接口等便于用户进行PLC的程序编制调试及组建各种类型的PLC控制网络。工业现场总线技术发展迅速，也是现代PLC必备技术。利用现场总线技术、以太网技术和标准化数据交换技术可将多种不同的工业控制设备、人机交互软、硬件及不同品牌的PLC组成功能完备的现代自动化控制网络。

2.2.2 PLC的分类

PLC应用范围很广，其产品规格和性能也是各有特点。通常可根据其功能、结构形式和I/O接口数量的规模进行分类。

1.按功能分类

根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。

（1）低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能，主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。

（2）中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。

（3）高档PLC除具有中档PLC的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。

2.按结构形式分类

根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。

（1）整体式PLC。整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中封装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。

（2）模块式PLC。模块式PLC是将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）及各种功能模块。模块式PLC由机架或基板和各种模块组成。模块装在机架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。

还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC的CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行连接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。

3.按I/O点数分类

根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为微型、小型、中型和大型四类。

（1）微型PLC。微型PLC也称为迷你型PLC，其I/O的点数一般在32点以下。

（2）小型PLC。小型PLC的I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体。除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术、运算数据处理和传送通信联网，以及各种应用指令。

（3）中型PLC。中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在256点与1024点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中直接读输入，刷新输出。它能连接各种特殊功能模块，通信联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。

（4）大型PLC。一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软/硬件功能极强，具有极强的自诊断功能、通信联网功能强，有各种通信联网的模块可以构成三级通信网实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用冗余或三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。

一般的，微型、小型PLC采用整体型结构，即将所有电路单元安装在一个控制箱/盒内，通过并行接口进行I/O扩展。中型以上的PLC多采用模块式结构，通过合理组合，可将不同功能的模块组合在一起，以适应不同的应用环境。