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1.2.2 PLC的分类及性能指标
PLC产品种类繁多,其规格和性能也各不相同。下面从应用的角度,介绍PLC的分类及主要性能指标。
1.PLC的分类
通常根据PLC结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行分类。
(1)按结构形式分类
根据PLC的结构形式,可将PLC分为整体式、模块式和叠装式。
1)整体式PLC。整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内,具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用整体式结构。
整体式PLC由不同I/O点数的基本单元(又称主机)和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口,以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元,如模拟量单元、位置控制单元等,使其功能得以扩展,如FX2N系列PLC、S7-200系列PLC等。
2)模块式PLC。模块式PLC是将PLC各组成部分分别做成若干个单独的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。
模块式PLC由机架和具有各种不同功能的模块组成。各模块可直接挂接在机架上,模块之间则通过背板总线连接起来。
大、中型PLC多采用模块式结构,如三菱Q系列中的大型PLC。
模块式PLC的硬件组态方便灵活,I/O点数的多少、I/O点数的比例、I/O模块的使用等方面的选择都比整体式PLC多得多,维修时更换模块、判断故障范围也很方便,因此较复杂的、要求较高的系统一般选用模块式PLC。
3)叠装式PLC。所谓叠装式PLC,是指PLC将整体式和模块式的特点结合起来,充分利用整体式PLC结构紧凑、价格低廉、使用方便的优点,又兼顾到PLC扩展模板使用灵活、功能齐全的特点。叠装式PLC的CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆进行连接,并且各模块可以一层层地叠装。这样不但系统可以灵活配置,还可做得体积小巧。
(2)按功能分类
根据PLC所具有的功能不同,可将PLC分为低档、中档和高档三类。
1)低档PLC。低档PLC主要具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能,还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。低档PLC主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
2)中档PLC。中档PLC除具有低档PLC的功能外,还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能,适用于复杂控制系统。
3)高档PLC。高档PLC除具有中档PLC的功能外,还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC具有更强的通信联网功能,可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统。
(3)按I/O点数分类
根据PLC的I/O点数的多少,可将PLC分为小型、中型和大型三类。
1)小型PLC:I/O点数小于256点,单CPU。8位或16位处理器,用户存储器容量不大于4KB。如FX系列PLC、SR-20/21型PLC。
2)中型PLC:I/O点数为256~2048点,双CPU,用户存储器容量为2~8KB。如SR-400型PLC。
3)大型PLC:I/O点数大于2048点,多CPU,16位或32位处理器,用户存储器容量为8~16KB。如S7-400系列PLC。
在实际中,一般PLC功能的强弱与其I/O点数的多少是相互关联的,PLC的功能越强,其可配置的I/O点数越多。
2.PLC的主要性能指标
(1)存储容量
存储容量是指用户程序存储器的容量。一般来说,小型PLC的用户程序存储器容量为几千字节,而大型PLC的用户程序存储器容量为几万字节。
(2)I/O点数
I/O点数是PLC可以接收的输入信号和输出信号的总和,是衡量PLC性能的重要指标。I/O点数越多,外部可接的输入设备和输出设备就越多,控制规模就越大。
(3)扫描速度
扫描速度是指PLC执行用户程序的速度,是衡量PLC性能的重要指标。一般以扫描1K字的用户程序所需的时间来衡量扫描速度,通常以ms/K字为单位。PLC用户手册一般给出执行各条指令所用的时间,可以通过比较各种PLC执行相同的操作所用的时间来衡量扫描速度的快慢。
(4)指令的功能与数量
指令功能的强弱、数量的多少也是衡量PLC性能的重要指标。编程指令的功能越强、数量越多,PLC的处理能力和控制能力也越强,用户编程也越简单和方便,越容易完成复杂的控制任务。
(5)内部元件的种类与数量
在编制PLC程序时,需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位信息。这些元件的种类与数量越多,表示PLC的存储和处理各种信息的能力越强。
(6)特殊功能单元
特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。近年来,各PLC厂商非常重视特殊功能单元的开发,特殊功能单元种类日益增多,功能越来越强,使PLC的控制功能日益增强。
(7)可扩展能力
PLC的可扩展能力包括I/O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展、各种功能模块的扩展等。在选择PLC时,经常需要考虑PLC的可扩展能力。