光伏发电系统控制系统设计
单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计
单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计引言：太阳能光伏发电已经成为可再生能源中最受关注的一种技术。
光伏发电效率受到太阳光照的影响，传统的固定光伏发电系统效率较低。
为了优化光伏发电系统的效率，设计了一种单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统，能够根据太阳位置自动调整光伏板的角度，最大限度地提高太阳能的利用效率。
一、系统工作原理：该单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统由光敏电阻、测量电路、控制电路和执行机构组成。
光敏电阻负责感应太阳光照强度，传递给测量电路进行电信号转换。
控制电路接收到转换后的信号，并与事先设定的峰值进行比较。
然后，根据比较结果来控制执行机构，使光伏板按需自动调整角度。
二、光敏电阻的选择：光敏电阻是该系统中最重要的一个元件，因为它直接影响到系统的准确度和稳定性。
在选择光敏电阻时，需要考虑以下因素：光敏电阻的特性曲线、光敏电阻的响应时间、光敏电阻的阻值范围等。
一般建议选择具有较高灵敏度和稳定性的光敏二极管。
三、测量电路设计：测量电路的作用是将光敏电阻的电信号转换为适合控制电路处理的电信号。
测量电路一般由信号放大器、滤波器和模数转换器构成。
信号放大器用于放大光敏电阻产生的微弱电信号，滤波器用于去除噪声和杂散信号，模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号。
在设计过程中，需要合理设置放大系数和滤波参数，以确保测量电路的准确性和稳定性。
四、控制电路设计：控制电路是系统的核心部分，其功能是根据光敏电阻测量电路输出的信号，与事先设定的峰值进行比较，并根据比较结果来控制执行机构进行角度调整。
控制电路一般由比较器、运算放大器和逻辑电路构成。
比较器用于将输入信号与参考信号进行比较，运算放大器用于放大比较结果的差别，逻辑电路用于判断角度调整方向，并控制执行机构的运动。
五、执行机构设计：执行机构是该系统中最关键的部分，其功能是根据控制电路的指令，使光伏板按需自动调整角度。
常见的执行机构有两种：电动执行机构和气动执行机构。
光伏发电系统控制器的设计与实现
光伏发电系统控制器的设计与实现光伏发电系统控制器是光伏发电系统中非常关键的一个组成部分，它的设计与实现直接影响光伏系统的性能和效率。
下面将从控制器的功能、设计原则、硬件设计和软件实现等方面进行介绍。
光伏发电系统控制器的功能主要包括：控制光伏电池板与充电控制器之间的连接，控制电池组的充电管理和放电管理，进行电池电量的监测和显示，保护充电电池的安全，以及与用户的通信交互等。
设计光伏发电系统控制器时，应遵循以下几个原则：1. 系统可靠性原则：控制器应具备良好的抗干扰、抗干扰和鲁棒性，能够稳定地工作在各种环境和负载条件下。
2. 能效原则：控制器应能够最大程度地利用太阳能光伏电池板的输出能量，并将其转化为电力。
3. 扩展性原则：控制器应具备良好的扩展性，可以与其他设备进行接口连接，以实现网络化的控制和监测。
4. 成本原则：控制器的设计应考虑经济性，尽量减少材料和能源的消耗。
在硬件设计方面，光伏发电系统控制器一般由微控制器控制电路、电源电路、光伏电池板连接电路、充电控制电路和通信电路等组成。
微控制器控制电路是控制器的核心，负责实时监测系统状态、控制光伏电池板的输出功率、控制充电和放电等。
电源电路主要保证系统的稳定供电。
光伏电池板连接电路负责连接光伏电池板与控制器，并将其输出的直流电转换为交流电。
充电控制电路可根据不同的充电需求，对电池组进行恰当的充电管理。
通信电路主要用于与用户进行信息交互和数据传输。
在软件实现方面，光伏发电系统控制器一般采用C语言或汇编语言进行开发。
软件的主要功能包括：1. 实时监测：控制器不断地监测系统的各种参数，如电池电压、充放电电流、光伏电池板输出功率等。
2. 控制管理：根据监测到的参数进行控制管理，比如控制光伏电池板的输出功率、控制电池组的充放电等。
3. 用户交互：控制器应具备一定的人机界面，可以与用户进行信息交互和数据传输，比如显示电池电量、告警信息等。
4. 数据存储：控制器可将监测到的数据进行存储，以备后续分析和处理。
光伏发电系统设计
光伏发电系统设计一、背景介绍光伏发电系统是一种利用太阳能将光能转化为电能的设备，它可以在没有电网供电的地方提供独立的电力供应，也可以与电网相连并向其输送电力。
随着环保意识的不断提高和可再生能源技术的不断发展，光伏发电系统已经成为了当今世界上最受欢迎的清洁能源之一。
二、设计原则1. 安全性：光伏发电系统设计应该符合国家安全标准，且必须具备可靠的保护措施。
2. 可靠性：光伏发电系统应该具备高度可靠性，以确保其长期稳定运行。
3. 经济性：光伏发电系统设计应该考虑成本效益和投资回报率等因素。
4. 灵活性：光伏发电系统应该具有灵活性和可扩展性，以适应不同场景下的需求。
三、设计步骤1. 确定需求：在设计光伏发电系统之前，首先需要明确其使用场景和需求。
这包括所需输出功率、使用时间、负载类型等。
2. 选型组件：根据需求选择合适的组件，包括太阳能电池板、逆变器、电池等。
3. 建立系统框架：根据选型组件建立光伏发电系统的框架，包括组件之间的连接方式和控制系统等。
4. 进行系统优化：对光伏发电系统进行优化，以提高其效率和性能。
这包括选择合适的太阳能电池板、调整组件之间的连接方式、优化控制系统等。
5. 进行安全测试：在完成光伏发电系统设计后，需要进行安全测试以确保其符合国家安全标准。
四、具体设计要点1. 太阳能电池板：太阳能电池板是光伏发电系统中最重要的组件之一。
在选择太阳能电池板时，需要考虑其输出功率、转换效率和耐久性等因素。
此外，还需要根据场景选择不同类型的太阳能电池板，如单晶硅太阳能电池板、多晶硅太阳能电池板等。
2. 逆变器：逆变器是将直流电转换为交流电的设备。
在选择逆变器时，需要考虑其输出功率和效率等因素。
此外，还需要根据场景选择不同类型的逆变器，如纯正弦波逆变器、修正正弦波逆变器等。
3. 电池：电池是光伏发电系统中存储能量的设备。
在选择电池时，需要考虑其容量、循环寿命和充放电效率等因素。
此外，还需要根据场景选择不同类型的电池，如铅酸蓄电池、锂离子电池等。
太阳能光伏发电系统优化设计与控制
太阳能光伏发电系统优化设计与控制太阳能光伏发电是一种利用太阳能转换为电能的技术，目前越来越广泛的应用于生产和生活领域。
随着技术不断提升，太阳能光伏发电的效率和控制也在不断完善和优化。
本文将从设计、控制两方面分别进行论述。
一、太阳能光伏发电系统优化设计太阳能光伏发电系统的组成主要包括光电转换器、电池组、逆变器、储能设备等。
要想实现优化设计，需要用到以下方法：1. 光电转换器优化光电转换器是太阳能光伏系统的核心部件，优化其设计方案可以提高整个系统的效率。
一般来说，光电转换器的设计考虑从以下几个方面入手：（1）太阳能辐照度不同的地区太阳能辐照度不同，因此要根据不同的地理位置设计不同的光电转换器方案。
（2）光伏电池芯片类型目前市场上主流的光伏电池芯片有多晶硅和单晶硅两种，其中单晶硅更高效。
因此，在设计中可以尽可能采用单晶硅的光伏电池芯片，以提高光电转换器的效率。
（3）光伏电池连接方式电池连接方式主要有串联和并联两种方式。
串联连接可以提高电压，但需要保证电池之间电压相等；并联连接则可以提高电流。
在设计中要根据使用情况选择合适的连接方式。
2. 电池组优化电池组是太阳能光伏发电系统的储能设备，储存太阳能转换的电能。
要想实现优化设计，需要从以下方面考虑：（1）电池组容量根据需要的电能储存量，选择合适的电池组容量，不要过小，以避免电量不足导致系统停止运转；也不要过大，以避免造成额外的浪费。
（2）电池组温度控制电池组的工作温度会影响其寿命和效率。
因此，需要在设计中考虑到电池组的温度控制，避免出现过热或过冷现象。
可以采用散热系统或电池组通风散热等方式进行控制。
3. 逆变器优化逆变器是将直流电转换为交流电的关键设备，决定了系统转换效率的高低。
要想实现优化设计，需要从以下方面考虑：（1）逆变器转换效率逆变器的转换效率会影响整个系统的输出电能。
因此，在设计时可以尽可能地选择高效的逆变器，以提高输出电能效率。
（2）逆变器输出电压逆变器的输出电压需要与输出负载电器的电压匹配。
智能光伏发电系统的设计与控制
智能光伏发电系统的设计与控制随着科技的发展和环境保护问题日益受到关注，光伏发电作为新一代清洁能源备受关注。
而智能光伏发电系统的设计与控制则是实现光伏发电系统最佳运行的关键。
一、智能光伏发电系统的构成及原理智能光伏发电系统主要由太阳能电池板、光伏逆变器、电池、负载和控制系统等组成。
其作用是将太阳光能转变为电能，并将电能供电给负载，同时将多余的电能储存于电池中。
太阳能电池板是智能光伏发电系统的核心部件，其作用是将太阳能转换为直流电能。
光伏逆变器则将直流电转换为交流电以供电器使用。
电池则是存储电能的储能装置，负载是消耗电能的设备。
控制系统则起到调节、保护、监测和管理智能光伏发电系统的作用，其中智能控制器是智能光伏发电系统的关键控制部件，它利用模糊逻辑、神经网络等技术对光伏发电系统进行优化控制。
二、智能光伏发电系统的优势智能光伏发电系统的最大优势在于它能够根据气象条件进行智能调节和控制，确保了光伏发电系统的最佳运行状态和效率。
首先，智能光伏发电系统的智能控制技术可以实现最大功率点跟踪技术，保证了太阳能电池板发出的电能能够得到最大程度的利用，提高了光伏发电系统的发电效率。
其次，智能光伏发电系统可以根据能量需求进行智能控制，实现自动调节电池和负载的状态，使得系统在满足能量需求的前提下尽量减少冗余电能的损失和浪费。
最后，智能光伏发电系统采用多种传感技术和数据传输手段，通过对气象、光照、温度、湿度等参数进行监测和分析，对光伏发电系统的运行状态进行实时监测和分析，实现了对系统的智能保护和管理。
三、智能光伏发电系统的设计与控制智能光伏发电系统的设计包括电路设计和系统选择两部分，电路设计主要包括电池管理电路、直流/交流逆变器、功率调节电路等，系统选择主要包括太阳能电池板、电池、光伏逆变器、负载和智能控制器等。
智能光伏发电系统的控制则主要涉及功率跟踪控制、电池管理控制、状态监测和调节控制等。
其中，功率跟踪控制是保证光伏发电系统发电效率最高的关键控制方法之一。
PLC分布式光伏发电控制系统的设计与应用
PLC分布式光伏发电控制系统的设计与应用摘要：随着我国经济不断地快速发展，各行各业都稳步的向前发展，对于电的需求也与日俱增，对于电力行业而言，是机遇也是挑战。
由此背景下，我国的国家电网开始了大规模的布局分布式光伏发电设备。
在可持续发展的要求下，太阳能已成为重要的清洁能源，一方面节约了电力资源，另一方面也满足了大众对于电力的基本要求，对于相关行业的研究人员而言，对于PLC分布式光伏发电控制系统的设计与应用成为了重点内容。
关键词：PLC；控制系统；分布式光伏发电引言：PLC分布式光伏发电具有很高的技术优势，能够有效的控制损耗，且能够有效的稳定发电，不需要过多的投入人力、物力、财力同时便于安装。
另外，加上国家在宏观政策方针上提供相应的支持与鼓励，使得该系统具有无穷大的市场潜力以及经济效益。
但是，目前该技术还在建设阶段，仍然在技术上具有一定的局限性，所以相关的研究是目前光伏发电控制系统的重要环节。
1.分布式光伏发电系统分布式光伏发电系统主要的模块化的运用在两个方面：集中控制模块、通信模块。
集中控制模块又可以分成是并网光伏发电系统以及离网光伏发电系统两个板块。
并网光伏发电系统的组成部分有很多，在发电的过程中可以转换成为太阳能，产生的是直流电，再转换成为交流电，能够直接进入到公共电网运行系统中。
其优点在于占地的面积小、建设的时间短、建设成本低在并网光伏发电系统中具有十分重要的地位。
离网光伏发电系统的组成部分主要是光伏控制器以及太阳能电池，配件中还应该有交流逆变器。
该系统的核心组件为光伏电池板，能够直接将电能储存到电池中，通电之后就可以直流负载，电能的运载使用的是蓄电池，用交流逆变器就可以直接为系统进行负载供电。
其优点在于使用便捷、便于储存、即发即用。
能够使用离网逆变发电系统保障合适的功率源，很好地保护了系统的安全。
在通信模块中有多个组成部分，一部分的模块在进行通信时要依赖于交换机，能够使用接受环境中的感知数据，继而接入到485通信方式，能够进行远程数据的采集。
分布式光伏电站智能控制系统设计
分布式光伏电站智能控制系统设计随着全球能源危机的威胁日益加剧，人们对可再生能源的关注度不断提高。
光伏发电作为其中一种重要的可再生能源，由于其环保、可持续、分布式特性，逐渐成为了人们关注的焦点。
为了更有效地利用光伏能源，并提高发电效率，设计一个智能控制系统成为了必要的任务。
一、系统需求分布式光伏电站智能控制系统应具备以下功能和特点：1. 分布式控制：能够同时管理多个光伏电站的运行状态，以实现集中控制和监测。
2. 运行数据监测和分析：实时采集光伏电站的运行数据，对光伏组件的发电情况、温度、辐照度等参数进行监测和分析，以优化发电效率。
3. 故障检测和预警：监测光伏组件的工作状态，及时发现故障并提供相应的预警信息，以便及时维修和保养。
4. 远程控制和维护：可以通过网络远程控制光伏电站的运行状态，同时能够进行故障诊断和维护。
5. 数据安全与隐私保护：确保系统中的数据安全，严格保护用户的隐私。
二、系统架构基于以上需求，设计一个分布式光伏电站智能控制系统如下：1. 传感器模块：用于采集光伏电站中的关键数据，如发电量、温度、辐照度等。
2. 控制器模块：负责对传感器采集到的数据进行处理和存储，并负责系统的控制和指令传输。
3. 数据分析模块：对采集到的数据进行分析和处理，以优化光伏发电系统的运行效率。
4. 通信模块：负责系统内部各模块之间的通信，如传感器和控制器之间、控制器和数据分析模块之间的通信。
5. 远程控制维护模块：通过网络实现对光伏电站的远程控制和维护，包括故障检测、故障诊断和故障修复等。
三、具体实现1. 选择合适的传感器：根据需求，选择适合光伏电站的采集传感器，如太阳能电池板输出功率传感器、温度传感器、辐照度传感器等。
通过这些传感器的数据采集，可以了解光伏电站的发电状况和环境参数。
2. 控制器设计：设计一个高效稳定的控制器，具备处理和存储数据的能力，能够根据采集到的数据进行相应的控制操作，并实现与其他模块之间的通信。
光伏发电系统设计方案
光伏发电系统设计方案I. 引言光伏发电系统利用太阳能将光能转化为电能，是一种清洁、可再生能源的利用方式。
本文将提供一个光伏发电系统的设计方案，包括组件选型、系统布置、电池储能以及系统控制等方面的内容。
II. 组件选型1. 光伏组件光伏组件是光伏发电系统的核心部件，其质量和性能直接影响系统的发电效率。
在选型时需考虑组件的功率、转换效率、耐久性和质保期等因素，以确保系统长期稳定运行。
同时，要根据实际可利用光照资源和发电需求，确定合适的组件数量和配置方式。
2. 逆变器逆变器是光伏发电系统将直流电转换为交流电的装置。
在选型时需考虑逆变器的功率和效率，以及其对系统安全和稳定运行的保护功能。
合适的逆变器应能适应组件功率范围，并具备过载保护、过压保护和短路保护等功能。
III. 系统布置1. 组件安装光伏组件的布置方式应充分利用可用的安装场地，并考虑组件的角度和朝向，以最大程度吸收太阳光。
在实际安装过程中，应注意组件间的间距和阴影问题，确保各组件之间不会互相影响发电效率。
2. 电缆布线电缆布线要合理规划，减少功率损耗和安全隐患。
应根据实际需求选择合适的电缆规格和截面积，以确保电能的传输效率和安全性。
此外，应注意电缆与其他设备的距离和防护措施，以防止损坏和意外事故的发生。
IV. 电池储能系统1. 动力电池在光伏发电系统中引入电池储能可以解决不可控因素和负荷需求不匹配的问题。
对于大型光伏电站，可使用锂离子电池等动力电池进行储能。
电池的容量应根据实际负荷需求和光伏发电效率选择，并配备相应的充电和放电控制系统。
2. 储能控制系统光伏发电系统需要一个储能控制系统来监控和控制电池的充电和放电过程。
储能控制系统应具备多种保护功能，如过充保护、过放保护和温度保护等，以确保电池的安全性和寿命。
V. 系统控制1. 监测与调度系统光伏发电系统应有监测与调度系统，用于实时监测和管理系统的性能和运行状态。
该系统可包括数据采集、数据传输和远程控制等功能，以实现对系统的远程监测和优化调整。
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2、缺乏统一的质量标准，没有权威的质量检测中心；
3、成本高，质量差；
4、产品开发跟不上市场需求。
中国在光伏发电系统部件水平以及光伏平衡系统的效率和成本方面与国外有着较大差距，应予以充分重视，并迎头赶上。
1.3
1.3.1
人们对安全，清洁，高效能源的需求日益增加。且能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。为此，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，为了能够进一步充分利用太阳能效率，光伏材料的研究开发就迫在眉睫。
1.3.2
利用太阳能光伏发电是能源利用不可逆的潮流。当前世界光伏技术及应用材料的飞速发展光电材料成本不断下降，光电转换效率升高，太阳能光伏发电建会越来越来显现出优越性。
1、太阳能作为一种新型的绿色可再生能源与其他新能源相比是最理想的可再生能源。
2、储量丰富且分布广泛。
3、清洁性和经济性。
1.4
本文根据KNT-WP01型风光互补发电实训系统，针对光伏这一工艺过程较全面地阐述了其控制系统的具体实现过程。具体内容如下：
1969年，美国数字设备公司（DEC）根据通用汽车的要求首先研制成功第一台可编程序控制器，称之为“可编程序逻辑控制器”(PLC——Programmable Logic Controller)，并在通用汽车公司的自动装置线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。
2.2
可编程控制器一直在发展中，所以至今尚未对其下最后的定义，国际电子委员会(IEC)在1985年的PLC标准划案第3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它作为可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算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。”从上述定义可以看出，PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。其中，触摸屏完成运行状态的显示如设定温度、当前温度及加热器工作状态，同时还可以通过触摸屏对系统进行相应的控制，如温度的改变和手动控制等；声光报警用一个LED灯和一个蜂鸣器组成，具有声音清脆，节能作用。按键采用独立按键，可以进行温度设置等。
关键词：太阳能供电系统 PLC 蓄电池 逆变
第一章 绪 论
光伏发电是当前利用新能源的主要方式之一，光伏并网发电是光伏发电的发展趋势。光伏并网发电的主要问题是提高系统中太阳能电池阵列的工作效率和整个系统的工作稳定性，实现并网发电系统输出的交流正弦电流与电网电压同频同相。最大功率点跟踪是太阳能光伏发电系统中的重要技术，它能充分提高光伏阵列的整体效率。在确定的外部条件下，随着负载的变化，太阳能电池的输出功率也会变化，但始终存在一个最大功率点。当工作环境变化时，特别是日光照度和结温变化时，太阳能电池的输出特性也随之变化，且太阳能电池输出特性的变化非常复杂。目前太阳能光伏发电系统转换效率较低且价格昂贵，因此，使用最大功率点跟踪技术提高太阳能电池的利用效率，充分利用太阳能电池的转换能量，应是光伏系统研究的一个重要方向。随着人类社会的发展，能源的消耗量正在不断增加，世界上的化石能源总有一天将达到极限。同时，由于大量燃烧矿物能源，全球的生态环境日益恶化，对人类的生存和发展构成了很大的威胁。在这样的背景下，太阳能作为一种巨量的可再生能源，引起了人们的重视，各国政府正在逐步推动太阳能光伏发电产业的发展。而在我国，光伏系统的应用还刚刚起步，市场状况尚不明朗。针对这方面的空白，本文着重于今后发展前景广阔的光伏并网系统，通过对国内外市场和技术的调研，分析了目前光伏市场发展的瓶颈并预测了未来光伏发电的发展前景。相信作为当今发展最迅速的高新技术之一，太阳能光伏发电技术，特别是光伏并网发电技术将为今后的电力工业以及能源结构带来新的变化。
1968年，美国通用汽车制造公司（GM）为了适应汽车型号的不断翻新，试图寻找一种新型的工业控制器，以解决继电器——接触器控制系统普遍存在的问题。因而设想吧计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种适合于工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，使不熟悉计算机的人也能方便的使用。
淮安信息职业技术学院
毕业论文
题 目
光伏发电系统控制系统设计
学生姓名
***
学 号
****
系 部
电气工程系
专 业
机电一体化
班 级
*****
指导教师
【***】 【讲师】
顾问教师
二〇一二年十月
摘 要
进入二十一世纪，人类面临着实现经济和社会可持续大战的重大挑战，而能源问题日益严重，一方面是常规能源的缺乏，另一方面石油等能源的开发带来一系列的问题，如环境污染，温室效应等。人类需要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进进步，大规模开发利用可再生能源和新能源。太阳能是一种有前途的新型能源，具有永久性、清洁型和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，只要有太阳在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染问题；光伏发电系统可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，而且还缓解了目前能源危机与环境危机，只是其它电源无法比拟。
1.2
光伏发电市场开发的主要问题是太阳能电池太贵，也就是说太阳能电池的生产陈本偏高。在光伏发电系统中，太阳能电池的价格要占到整个系统价格的60%～70%，如果选用价格较贵的全密封免维护蓄电池的话，太阳能电池的价格仍要占到整个系统价格的50%。可见太阳能电池售价的高低是影响光伏发电系统价格的关键。
光伏发电的平衡系统（包括：蓄电池、逆变器、控制器等）。撇开蓄电池不谈，中国在专用控制器、逆变器及专用直流灯具等方面的配套能力一直很差，主要表现如下几个方面：
1、明确光伏发电工艺过程和控1）系统配置与选型，确定总体设计方案
（2）选择由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、DSP控制单元、接口单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等组成
2）软件设计
（1）确定软件设计流程
（2）程序设计
3、采用触摸屏技术实现实时监控功能。
第二章
2.1
20世纪60年代，当时的工业控制主要是以继电器——接触器组成的控制系统。而其系统存在着设备体积大，调试维护工作量大，通用、灵活性差，可靠性低，功能简单，不具体现现代工业控制所需要的数据通信、网络控制等功能。