PLC原理及应用 （讲义） 11
功能标准化后，使用同一系列的产品(甚至不同厂家、不同系列的PLC)均能选用同一功能的PLC模块。
3. 产品系列化
一家PLC生产公司往往以统一的设计思想，设计其系列产品，在系列产品中，I/O模块和各种功能摸块的接口功能是统一的，但有各种规格，可任意选择、组合，构成小型、中型或大型(小到几点，大到上万点)规模的控制系统。编程器、软件、指令是兼容的，也有不同规格、型号可选。
4. 大容量化、高速化
IC及CPU技术的发展为PLC的大容量化、高速化创造了条件，现代大型PLC存储器容量大到数兆， 控制程序达到数万步，梯形图的扫描速度可达0.1ms/kw的数量级，速度上比许多DCS(分散型控制系统)快数十倍。
大容量及高速化的PLC为加工机具的精确定位、机床速度的精确调节、阀门的灵活控制以及PID过程控制等提供了更好的手段。
5. 模块化、模块智能化
大中型PLC几乎全用模块式结构，功能较多的小型PLC也采用模块式结构，因为这种结构最大的优点是可让用户按需组合，避免功能资源的浪费，使控制系统的成本最小化，实现性价比最优。I/O模块的点数逐渐增多，小型机大多采用4、8及16点，大、中型机多采用64、32及16点。
模块智能化，就是模块的本身具有CPU，能独立工作，它们与主CPU模块并列运行，紧密结合，有助于克服PLC扫描算法上的局限性，使其在速度、精度、适应性、可靠性等各方面均更胜一筹，完成以前PLC本身无法完成的许多功能。
6. 通迅化、网络化
现代工业生产规模大、控制复杂、被控对象分布广且具有一定的空间距离，因此要有许多PLC或其它控制器来分区控制，往往还有上位机对他们进行统一管理，以协调全厂的生产，这就需要各级控制器之间以及与上位机之间具有通讯手段，实现信息交流。
现代的PLC机大多具有标准通讯接口(例如RS-232C、422、485、ProfiBus、以太网等)，具有通迅联网功能。通过电缆或光纤，信息传送距离可达几十公里，联网后，各控制器形成一个统一的整体，实现集散控制。
各公司都有自己的专用通讯网络，造成了各家PLC之间的通迅困难，但是它们可以通过主机与遵循标准通迅协议(如MAP网络通迅协议)的网络联网。
7. 编程语言化
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梯形图编程固然方便直观，但对复杂的控制领域编程则较烦琐，因此对复杂的应用场合需要高级的编程工具，当代PLC已发展出了许多编程语言，如面向顺序控制的步进顺控语言，面向过程控制的流程图语言(它能表示过程中动态变量与信号的相互联接)。还有用高级语言BASIS、PASCAL、C语言编程的。
8. 增强外部故障检测能力 据分析，PLC控制系统的故障中：
内部故障占20%（其中CPU板占5%；I/O板占15%）， 外部故障(非PLC)占80%，其中：
传感器占45%
执行器占30%
接线 占 5%
除了内部故障可通过PLC的软、硬件自动检测以外，其余80%都不能通过自诊断查出，因此，检测外部故障的功能是很有价值的发展方向。
第二章． PLC的组成及工作原理
第一节． PLC的组成
PLC由三个基本部分组成：输入部分、逻辑处理部分、输出部分。基本结构示意图参见图2-1所示。
KA1SBRt 输入接口 逻辑处理 输出接口 HL M KA2
图2-1 PLC的基本组成框图
输入部分是指各类按钮、行程开关、传感器等接口电路，它收集并保存来自被控对象的各种开关量、模拟量信息和来自操作台的命令信息等。
逻辑处理部分用于处理输入部分取得的信息，按一定的逻辑关系进行运算，并把运算结果以某种形式输出。
输出部分是指驱动各种电磁线圈、交 / 直流接触器、信号指示灯等执行元件的接口电路，它向被控对象提供动作信息。
为了使用方便，PLC还常配套有编程器等外部设备，它们可以通过总线或标准接口与PLC连接，图2-2为一般PLC组成系统的原理框图。（由图2-2可看出，PLC的组成结构和计算机差不多，故PLC可看成用于工业控制的专用计算机）
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EPROM/E2ROM
电 源 CPU RAM 、 ROM 开关量I/O接口 模拟量I/O接口 通迅接口 编程器 图2-2 PLC组成的原理框图
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第二节． PLC主要部件功能
一． CPU
CPU是PLC的核心部件之一， 它的主要功能有：
错误！未找到引用源。 采集输入信号； 错误！未找到引用源。执行用户程序； 错误！未找到引用源。刷新系统输出；
错误！未找到引用源。执行管理和诊断程序； 错误！未找到引用源。与外界通信。
PLC常用的CPU芯片主要有： 1． 通用微处理器
如INTEL（8080、8085、8086、8088，80386、80486、80586）、Zilog（Z80、Z8000）、Motorola（6800、6809、68000）等。通用微处理器芯片的通用性强、价格便宜、货源充足。 2． 单片微处理器
如 INTEL（8031、8039、8049、8051、8089），单片微处理器又叫单片机，它将ROM、RAM、接口电路、时钟电路、串行口甚至A/D都集成在一个很小的芯片上，自成一个小的微处理机系统；另外，单片机有大量的位寻址单元和丰富的位操作指令，它为PLC在位处理方面提供了最佳的功能和速度，所以特别适用于PLC；此外，单片机集成度高、体积小、通用性强、价格低、可扩充性好、货源足。 3． 位片式微处理器
如 AMD（2900、2901、2903、N8×300），位片式微处理器是独立于微型机的另一分支，因为它采用双极型工艺，所以比一般的MOS型微机处理器在速度上要快一个数量级。上述两种微处理器的字长、结构、指令系统是固定的，而位片机是具有CPU的一切必要附件(如寄存器、算术逻辑部件ALU等)，位片的宽度有2、4、8位几种，用几个位片机级联，可组成任意字长的微处理器。还可通过改变微程序存储器的内容来改变机器的指令系统(即指令系统对用户开放)；位片式结构可使用多个微处理器，将任务分成几个部分让其并行处理，即重叠操作，这样能更有效地发挥其快速的特点；其缺点是：集成度低，用的芯片较多，功耗也较大。
目前小型PLC一般采用8位CPU如：8080、8085、Z80、6800、MCS48、51系列，而大、中型PLC常采用位片式微处理器、16/32位通用微处理器。
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二． 存储器
存储器是保存系统程序、用户程序、中间运算结果的器件，据其在系统中的作用，可将它们分为下列4种：系统程序存储器、用户程序存储器、数据表存储器、高速暂存存储器。
1．
系统程序存储器
系统程序存储器用来存放PLC的监控程序，可分为：系统管理程序、命令解释程序、故障检测、诊断程序、通信程序。系统程序由PLC厂家设计，并固化在ROM / PROM / EPROM存储器中，用户不必对它作细致的了解，更不能改变它。
2．
用户程序存储器
用户程序存储器用来存放用户编制的控制程序。PLC术语中讲的存储器容量及型式就是指的用户程序存储器。常用的用户存储器型式有：EPROM、E2ROM、带掉电保护的RAM等。
EPROM作程序存储器的优点是：写入程序不会因停电而丢失，但其成本较高，主要体现在两个方面：
1） 调试时仍要用RAM作程序存储器，而且最好用带电容/电池后备的RAM，这样用户实质上是购了两套用户程序存储器。
2） 对许多PLC而言，往往还要另外配套购置专用的EPROM写入装置和擦除装置。
E2PROM是非易失性的且可电擦除的存储器，它兼有ROM的非易失性和RAM随机存取之优点，它的写入或擦除不需特殊装置，用它作用户程序存储器，在程序调试阶段，可用编程器直接修改程序，程序确定下来投入运行后。这是它的优越之处，不足的是，它的写入时间较长(约为ms 级)，但对手工输入或修改程序而言，这点是不成问题的。
一般而言，用户的控制程序必须经过多次的调试和修改才能确定下来，据此特点，在控制程序没确定以前，常先采用带掉电保护的RAM作用户程序存储器，待程序确定后，再由厂家提供的EPROM写入器将程序固化到EPROM中，并将该EPROM插入PLC中运行。EPROM插入PLC后，PLC则运行EPROM中的用户程序，若没EPROM插入，PLC则运行RAM区中的用户程序。许多用户用掉电保护的RAM作用户程序存储器，因为它比另两种价格便宜，一旦电源停电，靠后备电池/电容可以保存RAM中的程序数年 / 数十天，只要做到停电时间不超过这期限即可。这点对于一般的工矿企业而言是容易做到的。
例如：OMRON公司的C200H-MR431/831是全电池后备RAM存储器，