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1. PLC的功能

如前所述，PLC是一種根據生產過程順序控制的要求，為了取代傳統的"繼電器-接觸器"控制系統而發展起來的工業自動控制設備，它必須具備滿足順序控制要求的基本邏輯運算功能。隨后，由于技術的不斷進步與PLC 應用范圍的日益擴大，在順序控制的基礎上，又不斷開發了可以滿足各種工業控制要求的特殊控制功能。近年來，為了適應信息、網絡技術的發展，PLC作為基本的工業控制設備，網絡與通信功能已經成為PLC的重要技術指標之一。各PLC的性能、價格有較大的區別，但其主要功能相近，它包括圖1-2所示的幾部分。

(1) 基本功能。邏輯控制功能是PLC必備的基本功能。本質上說，這是一種以計算機“位”運算為基礎，按照程序的要求，通過對來自設備外圍的按鈕、行程開關、接觸器與傳感器觸點等開關量(也稱數字量)信號的進行邏輯運算處理，并控制外圍指示燈、電磁閥、接觸器線圈的通斷的功能。

在早期的PLC上，順序控制所需要的定時、計數功能需要通過定時模塊與計數模塊實現，目前它已經成為PLC的基本功能之一。邏輯控制中常用的代碼轉換、數據比較與處理等，也成為PLC常用的基本功能。

圖1-2 PLC的功能組成圖

(2) 特殊控制功能。PLC的特殊控制功能包括模/數(A/D)轉換、數/模(D/A)轉換、溫度的調節與控制、位置控制等。這些特殊控制功能的實現，一般需要選用PLC的特殊功能模塊。

A/D轉換與D/A轉換多用于過程控制或閉環調節系統。在PLC中，通過特殊的功能模塊與功能指令可以對過程控制中的溫度、壓力、liuliang、速度、位移、電壓、電流等連續變化的物理量進行采樣，并通過必要的運算(如PID)，實現閉環自動調節。當然，需要時也可以對這些物理量的進行各種形式的顯示。

在PLC中，位置控制一般是通過PLC的特殊應用指令，通過對命令的寫入與狀態的讀取，對位置控制模塊的位移量、速度、方向等進行控制。位置控制模塊一般以脈沖的形式輸出位置給定指令，指令脈沖再通過伺服驅動器(或步進驅動器)，驅動伺服電機(或步進電機)帶動進給傳動系統實現閉環位置控制。

(3) 網絡與通信功能。隨著信息技術的發展，網絡與通信在工業控制中已經顯得越來越重要。PLC早期的通信，一般僅僅局限于PLC與外設(編程器或編程計算機等)間的簡單串行口通信。

現代PLC的通信不僅可以進行PLC與外設間的通信，可以在PLC與PLC間、PLC與其他工業控制設備之間、PLC與上位機之間、PLC與工業網絡間進行通信，并可以通過現場總線、網絡總線組成系統，從而使得PLC可以方便地進入工廠自動化系統。

2. PLC的應用領域

隨著PLC功能的不斷完善、性價比的不斷tigao，它的應用面也越來越廣。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電子、機械制造、汽車、船舶、裝卸、造紙、紡織、環保和娛樂等行業，主要的應用范圍包括開關控制、順序控制、運動控制、過程控制、數據處理、信號報警和聯鎖系統及通信和聯網等方面。

(1) 開關量的邏輯控制。這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，可用它取代傳統的“繼電器-接觸器”控制電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單機設備的控制，又可用于多機制及自動化流水線。如電梯控制、高爐上料、注塑機、印刷機、數控與組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。

(2) 模擬量控制。在工業生產過程中，有許多連續變化的模擬量，如溫度、壓力、liuliang、液位和速度等。為使PLC能處理模擬量信號，PLC各廠家都生產有配套的A/D和D/A轉換模塊，使PLC可直接用于模擬量控制。

(3) 運動控制。PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用開關量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構;現在可使用專用的運動控制模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛地用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

(4) 過程控制。過程控制是指對溫度、壓力、liuliang等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。PID控制是一般閉環控制系統中常用的控制方法。目前不僅大中型PLC都有PID模塊，許多小型PLC也具有PID功能。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。過程控制又可細分為慢連續量的過程控制和快連續量的運動控制兩種。

1) 慢連續量的過程控制。慢連續量的過程控制是指對溫度、壓力、liuliang和速度等慢連續變化的模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC通過模擬量輸入輸出模塊，實現A/D和D/A的轉換，并通過專用的智能PID模塊，編制各種各樣的控制算法程序，實現對模擬量的閉環控制，使被控變量保持為設定值。PID 控制是一般閉環控制系統中常用的控制方法，PID處理一般是運行專用的PID子程序。PLC的這一功能已廣泛應用在電力、冶金、化工、輕工、機械等行業。例如，鍋爐控制、加熱爐控制、磨礦分級過程控制、水處理控制、釀酒控制等。

2) 快連續量的運動控制。PLC提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，通過這些模塊可實現直線運動或圓周運動的控制。如今，運動控制已是PLC不可缺少的功能之一，世界上各主要PLC 廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛地用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

(5) 數據處理。現代PLC具有數學運算(含矩陣運算、邏輯運算)、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與儲存在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送給別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統，也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

(6) 通信及聯網。隨著計算機控制技術的不斷發展，工廠自動化網絡的發展也更加迅猛，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。最新生產的PLC都具有通信接口，實現通信非常方便快捷。PLC通信包含PLC之間的通信以及PLC與其他智能設備之間的通信，主要有以下四種情況：

1) PLC之間的通信：PLC之間可一對一通信，也可在多達幾十甚至幾百臺PLC之間進行通信。既可在同型號PLC之間進行通信，也可在不同型號的PLC之間進行通信。例如可以將三菱FX系列PLC作為三菱A 系列PLC的就地控制站，從而可簡單地實現生產過程的分散控制和集中管理。

2) PLC與各種智能控制設備之間的通信：PLC可與條形碼讀出器、打印機及其他遠程I/O智能控制設備進行通信，形成一個功能強大的控制網絡。

3) PLC與上位計算機之間的通信：可用計算機進行編程，或對PLC進行監控和管理。通常情況下，采用多臺PLC實現分散控制，由一臺上位計算機進行集中管理，這樣的系統稱為分布式控制系統。

4) PLC與PLC的數據存取單元進行通信：PLC提供了各種型號不一的數據存取單元，通過此數據存取單元可方便地對設定數據進行修改，對各監控點的數據或圖形變化進行監控，還可對PC出現的故障進行診斷等。

近幾年來，隨著計算機控制技術和通信網絡技術的發展，已興起工廠自動化(FA)網絡系統。PLC的聯網、通信功能正適應了智能化工廠發展的需要，它可使工業控制從點到線再到面，使設備級的控制、生產線的控制和工廠造更高的效益。

PLC的應用領域越來越廣泛，幾乎可以說凡是有控制系統存在的地方都需要PLC。在發達國家，PLC已廣泛應用于所有的工業部門，隨著PLC性能價格比的不斷tigao，PLC的應用范圍還將不斷擴大。對于PLC應用的整體認識如圖1-3所示;以S7-200為核心的工業網絡結構如圖1-4所示。圖1-5、圖1-6所示分別是S7-200PLC在廣電系統中的應用，以及計算機和PLC通信在石化行業中的應用案例。

圖1-3 對于PLC的整體應用認識

圖1-4 以S7-200為核心的工業網絡結構

圖1-5 S7-200PLC在廣電系統中的應用

圖1-6 計算機和PLC通信在石化行業中的應用

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