0.5 PLC的特点
关键词：有用、好用、耐用、省用
从讨论PLC的工作原理可知，PLC的输入与输出在物理上是彼此隔开的，其间的联系主要不是靠物理过程，不是用线路，而主要靠变换信息的程序实现。输入输出主要为软联系，而不是硬联系。它的工作基础是信息流，而不是物流、能量流。
信息不同于物质与能量，有自身的规律。信息便于处理，便于传递，便于存储；信息可反复重用，重用后自身还不消失等。正是由于信息的这些特点，决定了PLC的基本特点。归纳起来，PLC主要有4个特点。
0.5.1 功能丰富
与常规的控制电器相比，功能丰富是PLC的第一大特点。
PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本功能：
逻辑处理，也即基本继电器的功能；
数据运算，也即简易的计算机功能；
准确定时（高档PLC可进行毫秒级计时），也即定时器功能；
普通计数及高速计数（高档PLC计数频率可高达几百kHz），也即计数器功能；
中断处理（可实现种种内外中断、高档PLC可实现毫秒级响应），也即事件或应急响应功能；
程序与数据存储功能；
联网通信功能；
自检测、自诊断功能。
可以这么说，凡普通小型计算机能做到的，它几乎也都可做到。
像PLC这样，集成这样丰富的功能于一身，是别的电控制器所没有的；更是传统的继电控制电路所无法比拟的。
丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能；同时，也为工业系统的控制的自动化、网络化、信息化及智能化创造了条件。
0.5.2 使用方便
使用方便是PLC的第二大特点。
用PLC实现对系统的控制是非常方便的。这是因为：
首先，PLC控制逻辑的建立是程序，用程序代替硬件接线。编程序比接线，更改程序比更改接线，当然要方便得多！
其次，PLC的硬件是高度集成化的，已集成为种种小型化的箱体或模块。而且，这些箱体或模块是配套的，已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的箱体或模块，PLC厂商多有现货供应，市场上可方便购得。所以，硬件系统配置与建造也非常方便。
正因如此，用可编程序控制器才有这个“可”字。对软件讲，它的程序可编，也有办法编。对硬件讲，它的配置可变，而且也易于变。
具体地讲，PLC有六个方面的方便：
（1）配置方便：可按控制系统的需要确定要使用哪家的，哪种类型的PLC，以及用什么箱体或模块，要多少箱体或模块。确定后，到市场上订购即可。
（2）安装方便：PLC硬件安装简单，组装容易。外部接线有接线器，接线简单，而且一次接好后，更换模块时，把接线器安装到新模块上即可，可不必再接线。内部什么线都不要接，只要做些必要的DIP开关设定或软件设定就可工作。
（3）编程方便：发挥PLC功能，主要通过运行用户程序实现。用户程序要求用户编写。但编写这个程序是较方便的。编程工具可以是用编程器，也可以是计算机。编程语言已有国际标准IEC61131-3规定的标准。而用梯形图语言编程类似于继电电路设计，很受电气工程人员欢迎。用计算机编程时有的还可用高级语言，如BASIC语言、C语言。而且，几乎所有厂商都提供有专门的计算机编程软件，界面都很友好，为PLC编程提供了方便。
在调试程序方面，有些厂商的PLC还有计算机仿真软件，在PLC没到货时就可进行程序调试，为程序设计提供了很大的方便。
PLC的程序便于存储、移植及再使用。某定型产品用的PLC的程序完善之后，凡这种产品都可使用。生产一台，复制一份即可。这比起继电器电路台台设备都要接线、调试，要省事及简单得多。
由于有以上3点的方便，用PLC作控制系统集成，其开发过程比过去用继电器要快得多。小系统所用的时间的几天就够。大系统要多用一些时间，但与PLC有关的也不多，主要用于其他相关的配置上。
（4）维修方便：这是因为
1）PLC工作可靠，出现故障的情况不多，这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的第三个特点时，还将进一步介绍。
2）即使PLC出现故障，维修也很方便。这是因为PLC都设有很多故障提示信号，如PLC支持内存保持数据的电池电压不足，相应的就有电压低信号指示。而且PLC可做故障情况记录。所以，PLC出了故障，很容易查找与诊断。同时，诊断出故障后排故也很简单。可按箱体或模块排故，而箱体或模块的备件市场可以买到，进行简单的更换就可以。至于软件，调试好后是不会出故障的。至多也只是依据使用经验进行调整，使之完善就是了。
（5）升级方便：由于网络技术的发展及远程通信的进步，很多PLC还可进行远程诊断及维护；同时，还可远程升级PLC的操作系统。有了这个技术，可使用户已拥有PLC也能随着厂商技术的进步，适时地得以相应提升。其技术寿命也可以得到延长。
（6）改用方便：PLC用于某设备，若这个设备不再使用了，其所用的PLC还可给别的设备使用，只要改编一下程序就可办到。如果原设备与新设备差别较大，它的一些箱体或模块也还可重用。
0.5.3 工作可靠
工作可靠是PLC的第三大特点。
用PLC实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取了很多非常有效的根本性措施：
1）在硬件方面：
对输入信号多做了滤波。而且输入输出电路与内部CPU是电隔离。其信号靠光耦器件或电磁器件传递。同时，CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施，可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰。
有很多这样的实例，原来是用计算机的采集卡采集数据，因干扰大而无法正常工作，而改换用PLC后，则即可正常工作。
PLC使用的元器件多为无触点的，而且为高度集成的，数量并不太多，也为其可靠工作提供了物质基础。而且，所用的元器件都经严格监测、老化与筛选，质量是有可靠保证的。其输出用的继电器虽为触点的，但它的触点是在密封的真空条件下，故其寿命也可达几十万次。
在机械结构设计与制造工艺上，为使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可确保PLC耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达50℃以上，有的PLC可高达100℃。有的在低温，低到零下40～50℃，还可正常工作。
有的PLC的模块可热备，一个模块工作，另一个模块也运转，但不参与控制，仅做备份。一旦工作模块出现故障，热备份的可自动接替其工作。
还有更进一步冗余的，采用三取一的设计，CPU、I/O模块、电源模块都冗余或其中的部分冗余。三套同时工作，最终输出取决于三者中的多数决定的结果。这可使系统出故障的几率几乎为零，做到万无一失。当然，这样的系统成本是很高的，只用于特别重要的场合，如铁路车站的道岔控制系统。
2）在软件方面：
PLC的工作方式一般为扫描加中断，这既可保证它能有序地工作，避免继电控制系统常出现的“冒险竞争”，其控制结果总是确定的；而且又能应急处理急于处理的控制，保证了PLC对应急情况的及时响应，使PLC能可靠地工作。
为监控PLC运行程序是否正常，PLC系统都设置了“看门狗”（Watching dog）监控程序。运行用户程序开始时，先清“看门狗”定时器，并开始计时。当用户程序一个循环运行完了，则查看定时器的计时值。若超时（一般不超过100ms），则报警。严重超时，还可使PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。若定时器的计时值不超时，则重复起始的过程，PLC将正常工作。显然，有了这个“看门狗”监控程序，可保证PLC用户程序的正常运行，避免出现“死循环”而影响其工作的可靠性。
PLC还有很多防止及检测故障的指令，以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可通过编制相应的用户程序，对PLC的工作状况，以及PLC所控制的系统进行监控，以确保其可靠工作。
PLC每次上电后，还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序（操作系统）配置了的，用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。
正是PLC在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施，才确保了PLC具有可靠工作的特点。它的平均无故障时间可达几万小时以上；出了故障平均修复时间也很短，几小时，甚至几分钟即可。
曾有人做过为什么要使用PLC的问卷调查。在回答中，多数用户把PLC工作可靠作为选用它的主要原因，即把PLC能可靠工作，作为它的首选指标。
多年使用PLC的经验也说明，PLC工作是非常可靠的。正使用的PLC往往不是由于用坏而被淘汰，而是由于PLC技术发展太快，由于技术落后而被淘汰。
0.5.4 经济合算
经济合算是PLC又一基本特点。
经济是基础，效益是关键。高新技术的生命力就在于，它能给社会带来巨大的社会效益与经济效益。说科技是第一生产力，其根本原因也就在于它能给社会带来巨大的效益。PLC的产生、发展以至于今天的红火和未来的辉煌也在于此。
实际经验不断证明，尽管使用PLC比起常规电器，首次投资要大些，但从全面及长远看，使用PLC还是合算的。这是因为：使用PLC的投资虽大，但它的体积小、所占空间小，辅助设施的投入少；系统集成方便，建造的周期短；使用时省电，运行费用少；工作可靠，停工损失少；维修简单，维修费用少；还可再次使用以及能带来附加价值等，从中可得更大的回报。所以，在多数情况下，它的效益是可观的。使用PLC与使用传统的继电控制装置相比，其效益计算见下式：
V=C-T
式中 V——使用PLC可能带来的效益；
C——使用PLC所能带来的产出；
T——使用PLC所需增加的投入。
这里的T由两项组成，即
T=T1+T2
式中 T1——使用PLC时一次性多投入的资金（注意这里的多字，它突出了相对数）；
T2——多投入资金的占用费。
T2可由下式计算：
T2=T1·k·n
式中 T1——含义同上；
k——占用资金的年利率；
n——PLC使用寿命，以年为单位。
而C可由下式计算：
C=C1+C2+C3+C4+C5+C6
式中 C1——使用PLC后控制系统安装费的节省（包括材料费、占地费及工程周期与工时的节省）；
C2——使用PLC后维修费的节省（包括备件费及维修工时的节省）；
C3——使用PLC后运行费的节省；
C4——使用PLC后系统停工损失的减少（由停工工时的减少与单位时间系统所能创造的效益的乘积确定）；
C5——使用PLC后所能带来的附加值；
C6——PLC到寿命后可回收的残值。
显然，经计算或估算后，若V为正值，则使用PLC是合算的。
图0-19 T与C随系统复杂程度变化关系
V为正值的关键在于C4、C5。特别是随着控制系统的复杂程度的增加，使用PLC不仅出于方便与可靠的需要，而且带来的经济效益也是明显的。
图0-19所示指令、函数块、功能块及为T与C随系统复杂程度（以控制点数计）变化的情况。由图可知，在相当的控制点数之后，由于C增加要比T增加快得多，所以V将出现正值。
使用PLC与使用其他高新控制系统在经济效益上也具有优势。有人做过分析，一个相当规模控制系统，同样用GE_FANAC的产品，一个为PLC，一个为DCS（集散系统），前者可比后者节省1/3的投入。
总之，PLC具有功能丰富、使用方便、工作可靠及经济合算的特点，使得它既非常有用，又非常好用、耐用、省用，有无限的发展生命力和非常广泛的应用前景。短短几十年，它从诞生、生长、成熟及不断完善与一代又一代的发展，已成为工业自动化的支柱产品；并发展成为强大的高科技产业。可以这么说，在当代，一个工业控制系统，或较先进的工业产品，其控制装置若不使用PLC，那是不可想象的。