第1章 PLC基础知识

1.1 PLC是什么

1 什么是PLC？

问题解答

1987年国际电工委员会（International Electrical Committee，IEC）颁布的PLC标准草案中，对PLC做了如下标准定义：

“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括：S7-200，S7-300，S7-400，工业软件等。西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300），中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

2 PLC的结构形式是怎样的？

问题解答

PLC的结构组成有整体式和模块式两种形式。

1.整体式

整体式PLC将CPU、I/O、电源等集成为一个不可拆卸的整体。小型PLC常采用这种结构，如图1-1所示。

2.模块式

模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定的规则组合配置，如图1-2所示。

关于PLC结构形式的进一步讨论，请参看本书后续章节。

3 PLC控制与继电器控制有何区别？

问题解答

PLC控制的出现是为了克服继电器控制在编程、维护等方面存在的缺点，它们的区别主要体现在以下几点。

1.逻辑控制方式

（1）继电器控制：利用各电气元件机械触点的串、并联组合成逻辑控制；采用硬线连接，连线多而复杂，使以后的逻辑修改、增加功能很困难。

（2）PLC控制：以程序的方式存储在内存中，改变程序，便可改变逻辑；连线少、体积小、方便可靠。

2.顺序控制方式

（1）继电器控制：利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制；时间继电器内部的机械结构易受环境温度和湿度变化的影响，造成定时的精度不高。

（2）PLC控制：由半导体电路组成的定时器以及由晶体振荡器产生的时钟脉冲计时，定时精度高；使用者根据需要，定时值在程序中可设置，灵活性大，定时时间不受环境影响。

3.控制速度

（1）继电器控制：依靠机械触点的吸合动作来完成控制任务，工作频率低，工作速度慢。

（2）PLC控制：采用程序指令控制半导体电路来实现控制，稳定、可靠，运行速度大大提高。

4.灵活性和扩展性

（1）继电器控制：系统安装后，受电气设备触点数目的有限性和连线复杂等原因的影响，系统今后的灵活性、扩展性很差。

（2）PLC控制：具有专用的输入与输出模块；连线少，灵活性和扩展性好。

5.计数功能

（1）继电器控制：不具备计数的功能。

（2）PLC控制：PLC内部有特定的计数器，可实现对生产设备的步进控制。

6.可靠性和可维护性

（1）继电器控制：使用大量机械触点，触点在开闭时会产生电弧，造成损伤并伴有机械磨损，使用寿命短，运行可靠性差，不易维护。

（2）PLC控制：采用微电子技术，内部的开关动作均由无触点的半导体电路来完成；体积小，寿命长，可靠性高，并且能够随时显示给操作人员，及时监视控制程序的执行状况，为现场调试和维护提供便利。

4 什么是继电器逻辑控制系统？

问题解答

1.继电器

继电器是继电器控制系统的基础控制元件，其内部结构如图1-3所示。图1-3中，线圈是继电器的控制部件，线圈得电时，引起继电器的执行部件——衔铁动作，衔铁与上触点分离，与下触点接通，从而改变电路中回路的通断。因此，通过控制线圈的得、失电，即可控制电路的接通与断开，从而实现某种顺序控制逻辑。

2.继电器的缺点

继电器控制系统的最大缺点在于它是一种硬性控制器，其控制逻辑由硬件连线决定，因此要改变控制逻辑就必须改变其硬件连线，而改变硬件连线必然会造成设备停产，并且控制任务越复杂，停产时间越长，这就阻碍了继电器逻辑控制系统的进一步发展。

5 当今有哪些主流的PLC品牌？

问题解答

从产地来讲，当今PLC产品主要可分为三大流派：美国、欧洲和日本。从特点上来说，美国和欧洲以大中型PLC闻名，日本则以小型PLC著称。

1.美国PLC

（1）罗克韦尔：罗克韦尔于1985年收购AB公司，成为北美最大的PLC制造商，其著名的PLC品牌有PLC-5系列、SLC500系列、Logix5000系列等。目前主推产品为Logix5000系列，如图1-4所示为罗克韦尔公司的Logix5555 PLC。

（2）GE-FANUC：GE-FANUC公司是通用电气与FANUC公司的合资公司，总部在美国。目前其主推PLC品牌有90系列、Durus系列、VersaMax系列。如图1-5所示为GEFANUC公司的VersaMax系列PLC。

2.欧州PLC

（1）西门子：西门子是目前全球市场占有率第一的PLC制造商。西门子PLC的主要产品是S5、S7系列。S7系列是近年西门子公司在S5系列基础上推出的新产品，其中S7-200系列属于微型PLC，S7-300系列属于中小型PLC，S7-400系列属于中高性能的大型PLC。如图1-6所示为西门子公司的S7-400系列PLC。

（2）施耐德：施耐德是欧洲第二大PLC制造商，它曾并购多家PLC制造商，目前旗下拥有多个PLC品牌，如Modicon、TE、SquareD等，目前其主要品牌有Twido系列、Modicon Quantum系列、Modicon Premium系列、Modicon Momentum系列、Modicon M340系列等。如图1-7所示为施耐德公司的Modicon M340系列PLC。

3.日本PLC

（1）三菱：三菱电机的PLC是较早进入中国市场的产品。其目前主推的PLC产品有FX-PLC、Q-PLC两个系列。其中FX-PLC以小型机为主，Q-PLC主要面向中高端应用。如图1-8所示为三菱电机的Q-PLC系列PLC。

（2）欧姆龙：欧姆龙（OMRON）公司的PLC产品，大、中、小、微型规格齐全。其目前主推的PLC品牌有小型机CPM1A、CPM2A、CPM1C，中型机C200Hα系列、CQM1H、CJ1、CJ1M，大型机CVM1、CV系列、CS1等。如图1-9所示为欧姆龙公司的中型机CJ1M。

6 西门子S7-200 PLC的处理器是多少位的？

问题解答

S7-200 CPU的中央处理芯片数据长度为32位。从CPU累加器AC0/AC1/AC2/AC3的数据长度也可以看出其为32位。