建筑電氣設備中PLC控制器的功能及性能指標探析

徐梁博 程 奕 吳雨欣 李蔣武

(西華大學，四川 成都 610039)

可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)現正應用于各種機械設備當中，電氣設備也如此。其安全穩定、靈便經濟的特點推動著電氣設備自動化的不斷發展。PLC的性能指標是衡量其性能的參量，由于在電氣設備中，不同的工作環境和工作條件所需求的PLC性能不同。為了經濟節省，就必須把握其性能參數及其特點，所以探析電氣設備PLC的性能指標十分必要。

1 PLC控制器的發展概述

PLC控制器是將計算機軟件技術、自動控制技術融為一體的工業化控制器。PLC控制器之前，繼電器接觸控制器在工業生產中得到應用，但隨著工業化進程的不斷發展，繼電器的“啟停開閉”的硬件控制難以達到工業化進程中工業設備的復雜控制要求，繼而產生了PLC控制器，其利用計算機的邏輯編程實現復雜的控制要求。目前隨著工業化技術的不斷發展，PLC技術、數控技術、CAD/CAM技術(計算機輔助設計/計算機輔助制造)和機器人技術成為工業自動化生產的四大支柱。

2 PLC控制器的控制功能

(1)開關量邏輯控制。開關量邏輯控制是PLC最基本的控制功能，目前在單機、多機群控制以及自動化生產控制等方面應用較多。(2)過程控制。模擬量控制即能將溫度、濕度、壓力、流速等非電量的參數進行控制調節。(3)運動控制。利用高速計數模塊以及位置控制模塊對單軸或多軸進行控制，使系統實現不同運動方式。例如應用在數控機床、電梯、機器人等設備上。(4)數據處理。PLC控制器能夠對數據進行運算、移位、比較、轉換、分析等計算處理。比如機器人控制系統、恒溫室控制系統等。(5)實時監控。PLC控制器能監控整個系統各部分運行狀態，對系統的異常運行情況進行在線調整，并能夠修改系統控制源以及設定源值。(6)通信與聯網。PLC能與其他PLC和計算機互聯，從而形成集中的自動化控制網絡，實現設備之間、設備與計算機之間的通信與聯網，可實現更為復雜的控制要求，并可遠程控制。

3 PLC的控制器性能指標分析

3.1 輸入/輸出點數

輸入輸出(I/O)點數即PLC控制器可以接受的輸入和輸出的信號的端子數，是衡量PLC控制器性能的重要參數。點數越多，可接受信號的端子數就越多，可控制的系統就越龐大。

3.2 掃描速度

掃描速度指掃描1000步用戶程序所需要的時間，單位：ms/k步或μs/步。PLC控制器用戶手冊一般會給出掃描速度，可根據給定參數比較兩個控制器的性能。掃描速度越快，其指令反應越迅速。

3.3 存儲器容量

PLC控制器的儲器容量決定了PLC可以容納程序字節的數量。在PLC中程序指令是按“步”存放的，一個地址單元可存放一“步”，占用兩個字節。一“步”一般占用兩個字節，即一個字(約定一個字為16位二進制數，每8位二進制數為一個字節)。例如西門子公司PLC控制器S7—200系列221單元程序儲存器容量為4096字節(4KB)，即容量為2000步。

3.4 指令系統條數

PLC控制器的指令系統條數的種類和數量也是性能指標的重要參數。系統指令的種類以及數量越多，其編程的潛力就越大，系統功能就越多，更容易完成復雜多變的控制調節任務。

3.5 內部寄存器的種類和數量

PLC控制器內部有許多用以存放系統實時狀態和數據信息的存儲器件，例如：內部各種繼電器、特殊功能器件、定時器、數據寄存器等。這些器件的配置種類和數量決定PLC硬件功能的強弱。近年來，特殊功能的元件得到PLC廠商的重視，其特殊的控制功能形成產品的重要特色，功能也越來越強。PLC控制器還有一些其他性能指標，例如：擴展模塊數量、編程方式、特殊功能模塊的種類和數量等。不同的性能指標表達的功能要求不同，PLC的性能應綜合各性能參數，不能只追求某一種性能而忽略其他性能參數。

4 結語

綜上所述，隨著PLC技術的不斷發展，其在自動控制系統中將越加重要。因此，在進行PLC控制器的設計、使用中，應充分注重其功能作用和性能指標，根據系統的要求應答相應的功能和性能目標，從而優化自動控制系統，推動我國自動控制系統的不斷發展。