PLC及其体系结构
PLC
PLC综述可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC,是一种以微处理器为基础、带有指令存储器和输入输出接口、综合了微电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术的新一代工业控制装置。
它能够存储和执行指令，进行位置控制、逻辑控制、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是电子技术、计算机技术与继电器逻辑自动控制系统相结合的产物。
它不仅充分发挥了计算机的优点，以满足各种工业生产过程自动控制的需要，同时又照顾一般电气操作人员的技术水平和习惯，采用梯形图或状态流程图等编辑方式，使PLC的使用始终保持大众化的特点。
PLC可以用于单台机电设备的控制，也可以用于生产流水线的控制。
使用者可根据生产过程和工艺要求编制控制程序。
程序运行后，PLC就根据现场输入信号（按钮、行程开关、接近开关或其他传感信号）按照预先编入的程序对执行机构（如电磁阀、电动机等）的动作进行控制。
一、PLC简介及其特点：1、PLC简介:可编程控制器（Programmable Logic Controller ，简称PLC，下同）是电气自动控制的新技术，目前公开发行适用于技校的教材较少，给广大师生的学习带来诸多不便。
本文介绍PLC的编程设计方案，使电气工程技术人员特别是初学者对PLC技术加深了解和认识；同时帮助学生更好地解决学习PLC技术中最难掌握的编程难题，达到能够牢固掌握、熟练运用、提高应用设计能力和加快推广应用的目的。
程序设计是整个系统设计的关键环节，在PLC程序设计中，可采用梯形图、指令表、SFC（程序流程图）进行编程。
2、可编程控制器的主要功能这是PLC的基本功能，也是最广泛的应用，如机车的电气控制、包装机械的控制、电梯的控制等（1）用于模拟量的控制：PLC通过模拟量I/O模块，实现模数转换，并对模拟量进行控制。
如闭环系统的过程控制、位置控制和速度控制（2）用于工业机器人的控制：PLC作为一种工业控制器，适用于工业机器人。
PLC概述及构成原理
PLC的发展趋势
•
• • • • •
（1）向高速度、大存储容量方向发展 （CPU处理速度nS级；内存2M字节） （2）向多品种方向发展和提高可靠性 （超大型和超小型） （3）产品更加规范化、标准化 （硬件、软件兼容的PLC） （4）分散型、智能型、与现场总线兼容的I／0 （5）加强联网和通信的能力 （6）控制的开放和模块化的体系结构OMAC （open Modular Architecture for Control）
UGEAN
PLC著名品牌
根据美国 Automation Research Co．（ARC） 的商情调查，在1994年PLC市场上，最大的5家 PLC制造商是: SIEMENS， Allen－Bradly，（Rockwell) AEG Schneider， 三菱电机, OMRON(立石电机） （1996年中国PLC市场）
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PLC的定义
1969年美国数字设备公司（DEC）根据招标的要 求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在 GM公司汽车生产线上首次应用成功。
UGEAN 1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其
命名为编程序控制器（Programmable Controller），简称 PC。
PLC的定义
5. 各种接口、高功能模块： 各种接口、高功能模块：
小型机：有接口可扩展。 小型机：有接口可扩展。
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编程设备
编程设备可以是专用 的手持式的编程器； 的手持式的编程器；也可 以是安装了专门的编程通 讯软件的个人计算机。 讯软件的个人计算机。
ST X•WX NOT DT/Ld C
PC FP PROGRAMMER
PLC基本接口电路
UGEAN
PLC介绍
工控工控指的是工业自动化控制主要利用电气、机械、软件等组成电气部分：工控机工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。
它具有重要的计算机属性和特征，如：具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统、控制网络和协议、计算能力，友好的人机界面等。
目前工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。
1.PLC（可编程控制系统）的详细介绍可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十世纪70-80年代一直简称为PC。
由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLC-Pr ogrammable Logic Controller)，为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。
有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。
2 .PLC的发展是市场情况2.1 PLC的发展历史1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。
随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。
在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的—离散量的数据采集监视。
plc结构形式
plc结构形式PLC是一种常用的工业自动化控制器，其具有开放式结构、可编程性强、可扩展性好、体积小巧等优点，广泛应用于各个领域。
下面我们就来了解一下PLC结构形式。
1.基本结构PLC主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入输出(I/O)模块、通信模块、电源模块等部分组成。
其中，CPU是PLC的核心部分，负责程序的执行和数据的处理；存储器则用于存储程序和数据；I/O模块则是PLC与外界交互的接口，负责采集和输出信号；通信模块则为PLC提供了联网通信能力；电源模块则为PLC提供供电支持。
2.模块化结构PLC的模块化结构允许控制器进行模块化设计和组装，以满足不同应用需求。
通常来说，PLC可分为CPU、I/O和通信3个基本模块。
在此基础上，可以通过串口、以太网等采用不同通信协议的通信模块，实现多个PLC间的联网，从而实现系统的分布式控制。
3.开放式结构PLC的体系结构通常是开放式的，允许用户根据需要对其进行扩展和定制。
例如，用户可以选择自己开发的语言或者第三方厂家的软件工具进行编程，也可以选择自己开发的硬件模块，对控制器进行扩展。
4.可编程性强PLC的程序可在线编辑和调试，具有高灵活性和可重复使用性。
PLC的编程语言主要包括指令列表、图形语言、C语言等。
这些编程语言具有高度的可读性和可维护性，大大减少了PLC系统的开发和维护难度。
5.调试模式PLC还具备丰富的调试模式，可以进行在线监控、调试和数据采集。
控制器可以记录程序的运行过程和性能指标，并根据需要发送报警信息，以保证系统运行的稳定性。
总之，PLC结构形式具有开放式结构、模块化结构、可编程性强、可扩展性好、调试模式丰富等特点。
这些特点为PLC的广泛应用提供了有力的保障。
光阳plc内部构造
光阳plc内部构造
光阳PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于工业控制系统的计
算机控制系统，它能够监控输入信号并根据预设的逻辑程序进行输
出控制。
PLC的内部构造一般包括以下几个主要部分：
1. 中央处理器（CPU），光阳PLC的核心部件，负责执行用户
编写的程序，处理输入信号和输出控制指令。
CPU通常集成了微处
理器、存储器和输入/输出接口。
2. 输入/输出模块（I/O模块），用于连接外部传感器、执行
器等设备的接口模块，负责将外部信号转换为数字信号供CPU处理，并将CPU输出的控制指令转换为相应的输出信号。
3. 存储器，包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存
储用户编写的逻辑控制程序，而数据存储器则用于存储程序执行过
程中的临时数据和运行状态信息。
4. 通信接口，用于与其他设备进行通信，如人机界面（HMI）、上位机或其他PLC之间的通讯。
5. 电源模块，负责为PLC系统提供稳定的电源供应。
在光阳PLC内部，这些部件相互配合，通过输入/输出模块与外部设备进行连接和通信，CPU执行用户编写的逻辑控制程序，实现对工业生产过程的监控和控制。
同时，PLC还可能包括一些辅助部件和功能模块，如定时器、计数器、模拟量输入输出模块等，以满足不同工业控制需求。
总的来说，光阳PLC的内部构造是一个复杂而高效的系统，它能够通过各种接口和模块实现对工业生产过程的精确控制和监控。
plc框架与设计方法
plc框架与设计方法PLC框架和设计方法是指在自动化系统中使用可编程逻辑控制器（PLC）的整体体系结构和设计方法，可以理解为在PLC设备上实现的功能模块以及这些模块之间的逻辑关系和数据处理方式。
在设计PLC框架和设计方法时，需要考虑以下几个方面：1. 系统的层次结构在PLC框架设计中，应该首先考虑系统的层次结构。
这种结构通常包括三个级别：控制层、操作层和监控层。
每个层级都有自己的特征和目标，并具有不同的控制和管理任务。
控制层是PLC系统的核心，负责处理所有输入和输出信号的处理和控制。
操作层是实现自动化系统所有工作的层次，包括生产的控制、数据采集和分析。
监控层主要用于数据显示和操作员处理异常。
2. 系统的功能模块在PLC设计中，将系统划分成各种功能模块是必要的。
在这些模块里面，每一个模块负责特定的控制任务，其中包括输入、控制逻辑决策、输出等。
通过这样的方式，可以确保系统高效地协同工作并且容易维护。
3. 数据采集和分析方法采用合适的数据采集和分析方法对自动化系统进行监测和管理是非常重要的。
通过PLC系统读取和分析数据，可以得出生产过程中的关键数据，比如温度、压力和流量等。
获得这些数据后，可以使用高效的算法进行数据分析，以识别在生产过程中可能出现的问题并及时和适当地进行调整和解决。
在总结以上几点之后，PLC的框架和设计方法需要在尽量少的故障率和灵活性方面找到平衡。
在保证系统稳定性的同时，应尽可能地使PLC架构易于扩展和适应不同的生产需求。
为了成功地实现这个目标，必须确保设计满足系统需求、适当地使用工业标准，以及考虑适当的灵活性和可重用性。
通过从以上几个角度来设计PLC的框架和方法，设备的生产力，效率和可靠性都会得到显著提升，为企业的发展做出更大的贡献。
PLC资料
（1）PLC定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器（面向用户），用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
（Programmable Logic Controller）（2）PLC的基本机构：（1）CPU模块、（2）输入模块、输出模块（3）编程器（特殊功能模块用来完成某些特殊任务）（3）CPU模块主要有微处理器（CPU芯片）和存储器，CPU的工作电压一般是5V，而外部的输入输出电路的电源电压一般为DC24V和AC220V（4）PLC的特点：优点：1、编程方法简单易学2、可靠性高,抗干扰能力强 3、通用性强4、系统的设计、安装、调试工作量少 5、维修工作量小，维修方便6、体积小，能耗低缺点：1、主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。
2、编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。
（5）PLC应用领域1、数字量逻辑控制2、运动控制3、闭环过程控制4、数据处理5、通信联网（6）按结构形式分类：整体式PLC：又称单元式或箱体式。
整体式PLC是将电源、CPU、I ／0部件都集中装在一个机箱内。
一般小型PLC采用这种结构，而且其体积小，价格低。
模块式PLC：将PLC各部分分成若干个单独的模块，。
模块式PLC由框架和各种模块组成。
模块插在插座上。
一般大、中型PLC采用模块式结构，有的小型PLC也采用这种结构，复杂要求较高的系统一般选用模块式。
有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。
（按I/O点数可分为：微型、微小型、小型、中小型、中型、大型）（7）PLC发展趋势：（1）向高速度、大存储容量方向发展（2）向多品种方向发展和提高可靠性（3）产品更加规范化、标准化（4）分散型、智能型、与现场总线兼容的I／0（5）加强联网和通信的能力（6）控制的开放和模块化的体系结构OMAC（open Modular Architecture for Control（8）中央处理单元（CPU）：(1)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令 (2)将各种输入信号取入(3) 把运算结果送到输出端(4) 响应各种外部设备的请求（9）存储器作用：存放系统程序，用户程序和数据。
PLC控制系统实例
实例三：工业自动化生产线PLC控制系统
工业自动化生产线PLC控制系统主要用于机械加工、装配等生产线的自动化控制 ，通过PLC控制各种电机、传感器、执行器等设备，实现生产线的自动化运行和 监控。
特点
可靠性高、稳定性好、可编程性强、 易于扩展和维护、适应性强等。
PLC控制系统的应用领域
制造业
用于生产线的自动化控 制、设备调试与监控等
。
电力行业
用于发电、输电、配电 等环节的自动化控制和
监测。
化工行业
用于化工生产过程中的 自动化控制、安全监测
等。
交通行业
用于交通信号控制、轨 道交通自动化控制等。
编程语言
选择适合的编程语言进行软件 编程，如梯形图、指令表、结
构化文本等。
调试方法
采用仿真调试、离线调试和在 线调试等方法，确保程序运行 正确无误。
程序结构
根据控制要求设计合理的程序 结构，包括主程序、子程序、 中断程序等。
调试工具
使用专业的调试工具进行软件 调试，如PLC编程软件、仿真软
件等。
04
该系统通常包括分布式I/O模块、中央处理器、编程软件等部分，能够实现顺序 控制、过程控制、运动控制等功能，提高生产效率和产品质量。
03
CATALOGUE
PLC控制系统设计与实践
PLC控制系统设计原则与流程
安全性原则
确保系统在各种情况下都能安全稳定运行， 避免因故障导致生产事故。
可靠性原则
选用高可靠性、稳定性的PLC产品，并采取必 要的冗余措施，提高系统的抗干扰能力。
通讯模块
BAS功能与实现之PLC技术
BAS系统功能与实现之PLC技术一、PLC概述早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器（Programmable Controller），简称PC，但为了避免与个人计算机（Personal Computer，PC）的简称混淆，所以人们仍将可编程控制器称为PLC。
国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）在1987年2月表决通过了PLC标准IEC61131，其中对PLC的定义是：“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。
它采用一类可编程的存储器，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连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。
PLC系统（PLC-System）的定义是：“PLC系统是用户配置的，包括自动化系统所必须的PLC和附属外围设备。
它包含了内部用电缆或接插件连接的永久设施和用电缆或其他方式连接的便携设备和可移动外围设备”。
如通过网络将PLC的CPU、IO模块、通信模块以及其他模块和人机交互接口组成的系统，实现离散控制、过程控制和运动控制等。
目前，PLC技术正在由封闭走向开放，大量采用IT 技术，硬件通用化、软件标准化等。
二、PLC发展背景PLC从出现至今，随着半导体及信息技术的进步，其技术应用和发展基本上经历了4个阶段。
第一阶段：20世纪60年代末至70年代初期。
PLC的功能简单，主要是完成逻辑运算、定时、计数等。
当时的PLC机种单一，没有系列，较之继电器控制，其可靠性有一定提高，CPU是由中小规模的集成电路组成。
计算机控制系统的体系结构
计算机控制系统的体系结构摘要：计算机控制系统是计算机与控制理论相结合的产物，它经历了一个不断演变发展的过程：从简单的计算机控制系统逐步发展为多级分布式计算机控制系统。
本文从计算机控制系统的硬件与软件两方面来分析其体系结构。
在硬件系统方面，分析了直接数字控制系统DDC体系结构；集散控制系统DCS体系结构；现场总线控制系统FCS体系结构；可编程控制器系统PCS或PLC体系结构这四类系统。
在软件方面，是从系统软件和应用软件两个方面来进行分析的。
关键字：计算机，控制系统，体系结构一、计算机控制系统简介随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
即用计算机的硬件和软件来实现控制器的功能。
这是用计算机取代模拟控制器的初衷，其特点是：（1）用软件可以实现复杂的控制规律。
（2）可以显示、存储、打印系统的运行状态。
具有报警功能；人机接口功能。
（3）控制规律可以很方便的改变。
（4）通讯组网功能。
自动控制技术、计算机技术、检测和传感技术、网络和通信技术、显示技术等的高速发展，给计算机控制技术带来了巨大的变革。
随着计算机技术、高级控制策略、现场总线智能仪表和网络技术的发展，计算机控制技术水平必将大大提高。
计算机控制系统：应用计算机（控制计算机）来实现生产过程自动控制的系统。
二、计算机控制系统硬件体系结构计算机控制系统的体系结构主要分为四大类：直接数字控制系统DDC体系结构；集散控制系统DCS体系结构；现场总线控制系统FCS体系结构；可编程控制器系统PCS或PLC 体系结构。
这四种体系结构有其各自不同的发展背景和特点，自然也有着不同的适用范围。
2.1 直接数字控制系统DDC体系结构DDC是Direct Digital Control，即直接数字控制的缩写，它是计算机进入控制和自动化领域以来最早应用的体系结构。
DDC控制系统以微机为核心，并配以一定数量的外围设备，使系统具有丰富的控制、显示和数据处理功能。
DDC控制系统的主要工作过程是用一台计算机对多个被控参数进行巡回检测，检测结果与给定值进行比较，并按预定的数学模型（如PID控制规律）进行运算，其输出直接控制被控对象，使被控参数稳定在给定值上。
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PLC通信与网络
掌握PLC的通信协议、通信接口和网 络拓扑结构，了解PLC在工业自动化 网络中的地位和作用。
24
学习心得分享交流
01
理论与实践相结合
02
多角度学习
03
不断学习和更新知识
通过实际案例和项目实践，加深对 PLC理论知识的理解，提高解决实际 问题的能力。
除了课堂学习，还可以通过阅读相关 书籍、参加学术研讨会、与同行交流 等多种途径，拓宽视野，加深对PLC 领域的认识。
、电梯控制等。
13
结构化文本（ST）编程方法
结构化文本基本概念
数据类型及变量声明
结构化文本是一种高级编程语言，用于编 写复杂的算法和数据处理程序。
掌握西门子PLC中支持的数据类型及变量声 明方法，以便在程序中正确使用数据。
控制结构及语句
结构化文本编程实例
学习结构化文本中的控制结构，如条件语 句、循环语句等，以及常用的程序语句， 如赋值语句、调用语句等。
系统集成与测试
将编写好的程序下载到PLC中 ，与电梯硬件系统进行集成， 并进行实际运行测试，验证系 统功能和性能。
20
创新应用挑战：智能家居控制系统设计
智能家居需求分析
深入了解智能家居系统的功能需求，如灯光控制、窗帘控制、温度调 节等。
PLC在智能家居中的应用
探讨西门子PLC在智能家居控制系统中的优势和应用前景。
基本指令集：位逻辑指令、定时器/计数 器指令、数据处理指令等 程序结构：组织块（OB）、功能（FC） 、功能块（FB）等 数据类型与变量声明
地址分配与I/O映射
9
逻辑控制编程实例分析
实例一：电动机启停 控制程序
实例二：交通信号灯 控制程序
A PLC概述
A PLC概述许多不同的过程控制系统的自动化，如控制生产机械或工厂生产线，由被称为可编程逻辑控制器（PLC）的小型计算机完成。
1968年，通用汽车公司首创PLC并应用于汽车工业，并开发第一个PLC工程，用电子控制器替代硬接线的继电器系统。
随着PLC的出现，工厂过程控制的集中化，尤其在汽车工业中，得到了大幅提高。
PLC 的架构PLC是一个无盘的紧凑计算机，包含所有过程控制必需的软硬件。
他们通常用于自动化控制应用（如闭环控制），可以独立存在，也可以连到分布I/O，其他PLC或者监控计算机。
这些连接通过现场总线建立，如WorldFIP, PROFIBUS 或者Ethernet.典型的PLC包含：▪电源▪程序运行的CPU▪输入输出模块▪可选通信模块可用IO模块支持很多电气接口：▪模拟模块(+/- 10V, +/- 1V, 4-20ma, 电阻,等)▪温度测量(pt100, Ni 100, 等).▪数字模块(+/- 24V, 220V, 等.)▪TTL 模块(Beckhoff I/O 模块, 等.)▪RS 232 模块▪其他这些模块可以连接到PLC的内部总线上，也可以通过总线连接器和现场总线单元（如PROFIBUS, WorldFIP or CAN）连接，并于其他PLC共享总线。
用户的硬件很难和PLC内部总线直接连接。
解决的方案是使用特定接口卡（如HMS的AnyBus 卡）作为标准现场总线接口（如PROFIBUS, CAN, and WorldFIP）集成用户硬件。
现在，PLC提供基于以太网的通信。
尽管基于TCP/IP 和IEEE 802.2，每个厂商的PLC协议都不同。
因此，默认情况下，不同厂商的PLC不能通过以太网交换数据。
但是，施耐德的的PLC拥有接口库，可以用西门子PLC实现RFC1000，也可以使用OPC DX服务器，SCADA应用，或者特定通信接口卡，如APPLICOM one，作为网关。
基于PLC的方案可以很好用于两层控制体系架构中，前端层独立于监控层。
“PLC基础及应用”课程体系构建与教学设计
差异 。传统 的教学方式重理论 ， 轻实践 ， 存 在信 息
形 式 过 于简 单 、 信息量小 、 无 法 展 现并 行 发 生 的 事
２ 课 程 体 系 的构 建
２ ． １ 确 定课 程教 学 目标
件、 形象 性 较差 等 缺 点 。为 了提 高 教 学 质 量 ， 应 该
引入现代教育技术 ， 重新构建课程体系 ， 更新教学
立分 析控 制系 统及 解决 实 际 问题 的 能力 ， 能适 应 新 器件 和新 技术 发展 的要 求 ； 具有 一 定 的计算 能 力 和
２ ）课 件制 、 教分 离 。教 学课 件制作 者 不是 该课 程 的专业 教师 ， 对课程 内容 缺乏深 刻 的理解 ， 所开 发 的课 件 大多精 彩 有余 ， 实 用 不 足 。该课 程 的专 业 教 师受 自身计算机 应 用 水平 的 限制 ， 所 开 发 的课 件 比 较 简单 ， 计算机 大 多数 情 况 下 只是 一 种 演示 工 具 或 黑板 的替代 品 ， 并没 有真 正发挥其 辅 助教学 的作 用 。 多媒 体 教学设 备 的投 入 和效益 不成 比例 。
搬家， Ｐ Ｐ Ｉ ’ 和单 纯 的 录像 相 当于讲 稿 与课 堂 授 课 搬 家， 交互性 较 差 ， 不 能 体 现 教 学 规 律 和 学 生 的 认 知
规律。
４ ）考核 方法单 一 。理论 考试 多是期 末考试 “ 一 卷 定生 死”， 实 验考 核 以单一实 验成 绩为 主 。
第２ ７卷 第 １期
２ ０ １ ４年 １月
镇 江 高 专 学
报
Ｖ０ １ ． ２ ７ Ｎｏ ． １
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ
工控机(IPC)和PLC
工控机（IPC）和PLC一、概述在工业自动化领域，PLC和工控机是人们不得不提的两类控制设备，它们是大多数自动化系统的基础设备。
PLC和工控机的最新技术发展是工程师对设备应用性能要求的完美体现：控制器的硬件标准化，以及用户的各种控制要求通过软件来进行改变。
PLC就是一种利用计算机原理为顺序控制专门设计的、通用的、使用方便的装置。
它采用了专用设计的硬件，而使用性能都是通过控制程序来确定的。
工控机则是利用了个人计算机的PCI总线和PC/104总线、采用功能板卡扩展控制I/O 点来实现计算机控制的一种方便的控制设备。
它具有工业现场应用特性，同时又极大地利用了PC机的软件环境，用户可以方便地选择各制造商提供的产品。
PLC和工控机目前的技术发展水平已大大超过其出现时技术水平，并各自定位在不同的层面。
PLC适合低成本自动化项目和作为大型DCS系统的I/O站，工控机在中规模小范围自动化工程中有很好的性能价格比，当然这种定位也不是绝对的。
据预测，2000年我国工业自动化的市场规模达170亿至207亿人民币，其中工控机占40亿左右、PLC占30亿左右，再加上DCS系统、FCS系统和NCC系统（占60亿）中使用的PLC和工控机，可以看出其在工业自动化领域中举足轻重的作用。
这两类控制设备在各领域的自动化中扮演了不可缺少的角色。
图1给出了某自来水厂工业控制系统的典型结构图，其中采用了PLC作为I/O控制站、工控机作为监控机。
图1 工业控制系统的典型结构图目前，PLC的主流厂商有A-B、Siemens和Modicon等。
工控机的主流厂商有上海康泰克、北京康拓和研华、艾讯等。
PLC和工控机在其技术发展的历程中，为了适合工业现场应用的需要和用户二次开发的需要，都积极地发展高可靠性、网络化和高性能的用户开发软件方面的技术性能。
以下将重点介绍PLC和工控机在硬件、软件和网络方面技术应用现状和发展趋势。
二、PLC和工控机的硬件技术现状和发展PLC和工控机的最终用户为冶金、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保等行业，其主要的用途为：1、顺序控制顺序控制是应用最广泛的领域，它包括单机控制、多机群控制、自动生产线控制，如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配机械、包装生产、电镀流水线和电梯控制等。
安全plc
出现故障时依然能正确响应并及时切断输出的可编程系 统
01 基本内容
03 安全总线
目录
02 体系结构
安全PLC（安全可编程系统）指的是在自身或外围元器件或执行机构出现故障时，依然能正确响应并及时切 断输出的可编程系统。
基本内容
与普通PLC不同，安全PLC不仅可提供普通PLC的功能，更可实现安全控制功能，符合EN ISO 13849-1以及 IEC 61508等控制系统安全相关部件标准的要求。市场主流的安全PLC有皮尔磁（Pilz）的PSS 3000，PSS 4000 等，其中PSS 4000除了可以处理安全程序外还可以处理标准控制程序。安全PLC中所有元器件采用的是冗余多样 性结构，两个处理器处理时进行交叉检测，每个处理器的处理结果储存在各自内存中，只有处理结果完全一致时 才会进行输出，如果处理期间出现任何不一致，系统立即停机，
在更先进的系统中，内置诊断控制一个独立串联输出，当系统检测出失效时，它会强制系统处于断开状态。 诊断功能把检测到的一个危险失效转变成一个安全失效。
1oo2D结构包含两个独立的电路通道。输出电路可以使用不同类型的双重开关。比如固态开关提供了常规的 控制器输出，而另一个继电器由内部诊断控制，提供了第二个常开接点开关。如果在输出通道检测到一个潜在的 危险失效，继电器触点就会断开，使输出回路断电，确保执行器处于安全状态。
两个控制器并行处理和连线可以把单个PLC危险失效的影响降到最低。
为了可靠断开系统，两个输出电路采用串行连接，以防止任何一个控制器在危险的方式下失效，造成系统失 效危险。
1oo2结构常用于两个独立逻辑解算器、并各自带有自己独立 I/O的场合。系统提供了较低的失效可能性，但 它增加了失效安全断路的可能性。失效安全断开率的增加，有助于提高流程系统的停车和机器系统的停机能力。
简述PLC的类型及应用特点
简述PLC的类型及应用特点PLC全称可编程逻辑控制器( Programmable Logic Controller)，是一种数字电子设备，广泛应用于自动化控制系统中。
PLC主要有以下三种类型: 传统的PLC，模块化PLC和新型PLC。
1.传统的PLC传统的PLC采用大型而且较为单一的系统结构，由中央处理器、输入/输出模块、内存储器、通信模块等构成，主要用于机械制造、物流管理等领域。
它的应用特点有以下几点：（1）高度可靠性：PLC主要设计用于工业领域，具有高度可靠性和耐用性，能在恶劣环境下持续工作。
（2）模块化结构：PLC的模块化结构使你很容易地进行更改和扩展。
（3）易于编程：传统的PLC基于简单的连线图编程方法，可以快速地掌握与编程。
此外，它还可以轻松地实现灵活的逻辑功能。
（4）运行速度快：传统的PLC的反应速度相对较快，使得其在大批量控制和监控应用中极为适用。
2.模块化PLC模块化PLC拥有更精细分化的体系结构，具有更灵活的定制性能，其主要特点有以下几点：（1）高性价比：因为模块化PLC是基于各种规模的模块化单元构建的，适用于各种规模和要求，而且成本相对传统的PLC更加优惠。
（2）高度扩展性：模块化PLC可以根据不同的应用要求进行扩展，并可以扩大处理器、存储器、通信接口模块等以适应不断增长的应用功能。
（3）易于维护：模块化PLC采用标准化的接口，使其具有规范的维护操作流程，同时更加便于增加、替换或维护组件。
（4）控制能力更强劲：模块化PLC可以扩展更多的I/O模块，可以控制更多的装置，灵活程度更高。
3.新型PLC新型PLC是指近年来出现的更为智能化、详细、具有自我学习的PLC，主要应用于高新技术领域，其特点有以下几点：（1）更好的精度：新型PLC控制精度更高，可以实现更精细的控制，有效提高了工业生产的精度和效率。
（2）更加智能：新型PLC内置自学习算法，具有更高的智能性，可以自动学习最佳参数并且进行实时自适应调整。
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（1）plc的主要特点。
plc的特点是：工作可靠、运行速度快、积木式结构、组合灵活、良好的兼容性、程序编制及生成简单、丰富、网络功能强。
（2）plc的主要功能。
plc系统能很好的完成工业实时顺序控制、条件控制、记数控制、步进控制等功能；能够完成模/数（a/d）、数/模（d/a）转换、数据处理、通讯联网、实时监控等功能。
多年的实践表明，plc耐用、可靠，是专为工厂设计的，具有根据工作环境要求加固的元件，实时扫描实践及故障诊断功能，故障排除简便，深得用户偏爱。
plc如此可靠的原因是一个可执行继电器逻辑、顺序功能图、功能块、结构文本、命令目录或其组合的实时核心或操作系统。
若出现故障，其内置安全装置能保持机械受损，且能保持有序、有预见的顺序。
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