1.4　PLC的分类、应用和发展

1.4.1　PLC的分类

1．以输入/输出点数（I/O点数）的多少进行分类

I/O点数在64点以下的为超小型机；I/O点数在65～128点的为小型机；I/O点数在129～512点的为中型机；I/O点数在513～896点的为大型机；在896点以上的为超大型机。PLC的I/O点数越多，其存储量越大，功能也越强，分类示意图如图1-4-1所示。

图1-4-1　PLC根据I/O点数分类

这种分类只是一个大概的划分，并不严格，如有的资料将大型机的I/O点数定在1024点以上，读者不必过分拘泥于各种机型对应的I/O点数到底是多少，只要建立起小型机、中型机、大型机等控制规模的概念即可。

2．按结构形式分为整体式、模块式、板式

整体式将中央处理器、电源部分、输入和输出模块集中配置在一起，具有结构紧凑，体积小，质量轻和价格低的特点，小型机一般采用此结构；模块式将PLC中诸如中央处理器、电源部分、输入和输出模块等各部分单独分开，使用时只需将这些模块分别插入机架底座上，具有配置灵活、方便、便于扩展的特点，一般大、中型机采用此结构；板式只是结构更加紧凑，体积更加小巧，价格也相对便宜，它适用于安装空间很小或成本要求较低的场合。

3．按功能分为低档机、中档机、高档机

低档机一般具有逻辑运算、定时、计数等功能，可实现条件控制、定时、计数、顺序控制等，有些还具有模拟量处理、算术运算的功能，其应用面很广；中档机具有逻辑运算、算术运算、数据传送、数据通信、模拟量输入/输出等功能，可完成既有开关量又有模拟量的较为复杂的控制；高档机具有数据运算、模拟调节、联网通信、监视、记录、打印、中断控制、智能控制、远程控制等多方面的功能，在大规模的过程控制中，可构成分布式控制系统或整个工厂的自动化网络。

1.4.2　PLC的应用及发展趋势

1985年1月国际电工委员会给PLC下的定义是：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。它采用可编程的存储器，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指令，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。可编程序控制器及其有关设备，都应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设计。

可编程序控制器的出现，立即引起了各国的注意。日本日立公司于1971年从美国引进了可编程序控制器技术，并于1971年研制成功了日本第一台PLC；德国西门子公司于1973年引进了可编程序控制器技术，并于同年研制成功了欧洲第一台PLC。我国于1973年开始研制可编程序控制器，1977年应用到工业生产线上。例如，沈阳鹭岛公司、河北省微机中心开发部都研制成功了PLC。当时的国产PLC虽然价格较低，但是质量，特别是可靠性方面存在不少缺陷，并且后续的开发、服务都跟不上，开发公司维持不下去，在残酷的PLC市场竞争中，不敌国外PLC的产品，生生被淘汰出局。进入21世纪，中国和利时公司（HOLLiAS）从2003年开始进行PLC的开发研制，于2004年推出了完全自主生产的PLC，该公司生产的LEC G3是一款小型一体化PLC产品，拥有多种CPU模块（LM3104～LM3109），多种扩展模块（模拟量、数字量、专用功能模块），具有高速计数、高速输出、实时时钟，以及无限制级的定时器（1毫秒～49天，无调用次数限制）和计数器，丰富的指令（基本指令340条，扩展指令50条）和强大的编程软件PowerPro等功能。因其具有性能稳定，质量可靠，价格适中等优点，广泛应用于自动化领域的众多行业，赢得了广大用户的好评，实现了国产PLC的产业化。

可编程序控制器经过30多年的发展，历经第一代、第二代、第三代，现已发展到第四代产品，并已形成了完整的工业控制产品系列，其功能从初期的仅有计时、计数及简单逻辑运算的功能，发展到目前的具有强有力的软硬件功能，如浮点运算、数据传送和比较、文件传送、诊断、逻辑判断、中断控制、人机对话及网络通信等功能。随着半导体工艺的进步，PLC的产品外观尺寸日趋小型化、组合化，从而为机电一体化产品打下了基础。目前，PLC产品已成为控制领域中最常见、最重要的控制装置之一，它代表了当前电子程序控制技术的发展潮流，其应用已渗透到国民经济的各个领域，正发挥着日益明显的作用，因而在世界各国受到越来越多的重视。

PLC正在向大型化、复杂化、高功能化、多层分布式工厂全自动网络化方向发展，向上可与上位机通信，向下可以直接控制数控系统和机器人等执行机构。同时也正朝着小型化、超小型化方向发展。微处理器的出现，标志着电子技术特别是集成电路技术的飞跃，为PLC的发展带来了深刻的影响，为PLC向小型化、超小型化发展提供了条件。PLC的小型、超小型化产品，适合小型分散、低要求的市场，以适应单机控制和机电一体化的要求。

可编程序控制器是在继电器控制和计算机技术的基础上开发而来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术及通信技术于一体的一种新型工业控制装置。作为一种先进而又成熟的工业控制技术，PLC已广泛应用于冶金、矿山、机械、轻工、水泥、石油、化工、电力、汽车、造纸、纺织、环保等国民经济的各行各业中，为自动化领域提供了一种有力的支撑工具，在我国已取得了可观的经济效益和社会效益，被列为现代工业生产自动化领域三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）的首位，其发展前景和应用领域将更为广阔。

以三菱公司的FX系列PLC为例，FX系列PLC采用整体式和模块式相结合的叠装式结构。整体式结构紧凑，安装方便，体积小巧，易于与机床、电控箱连成一体，但由于点数有搭配关系，加上各单元尺寸大小不一致，因此不易安装整齐。模块式结构点数配置灵活，易于构成较多点数的大系统，但尺寸较大，难以与小型安装设备相连。三菱公司开发出叠装式结构，它的结构也是各种单元，CPU自成独立的模块，但安装不用基板，仅用电缆进行单元间连接，且各单元可以一层层地叠装，这样既达到了配置灵活的目的，又可以做得体积小巧。FX系列PLC应用领域极为广泛，适用于各行各业、各种场合的检测、监测及控制的自动化。从替代继电器的简单控制到复杂的自动化控制网络，所有与自动检测、自动化控制有关的工业及民用领域都有应用，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备，例如，冲压机床、磨床、印刷机械、橡胶化工机械、中央空调、电梯控制、运动系统、纺织机械、木工机械、污水处理、包装机等。FX 系列PLC产品凭借其先进性、成熟性和广泛的适用性及强大的通信功能，在大型网络控制系统、集散自动化系统中发挥着强大的作用。图1-4-2展示了三菱PLC的应用领域。

图1-4-2　三菱PLC的应用领域