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自从微型计算机同世以来，工业控制一直是其重要的应用领域。在工业控制上，除PLC外，"继电器-接触器"控制系统、工业控制计算机(简称工业PC)与集散控制系统(简称DCS)也是其中的代表性产品。为了便于读者进一步了解，现将PLC与它们的比较简述如下。

(1)PLC与“继电器-接触器”控制系统的比较

在PLC出现上世纪，“继电器-接触器”硬件电路是逻辑控制、顺序控制的一执行者，它结构简单，价格低廉，一直被广泛应用。PLC与继电器控制逻辑的比较见表1-1。

主要体现在以下几个方面

①控制逻辑。继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其连线多而复杂，体积大，功耗大，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难，另外，继电器触点数日有限，每只只有4～8对触点，因此灵活性和扩展性很差，而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序，故称为"软接线"，其连线少，体积小，加之PLC中每只软理电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性很好，PLC由中大观模集成电路组成，功耗小。

②工作方式，当电流接通时，继电控制线路中各维电器都处于受约状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因受某种条件限制而不能吸合。而PLC的控制逻辑中，各继电器都处于周期性循环扫描被通之中，从宏观上看，每个继电器受制约接通的时间都是短暂的。

③控制速度。继电控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点的开闭动作一般在毫秒数量级。另外，机械触点还会出现并动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级。PLC内部还有严格的同步控制，不会出现抖动问题。

④**控制、维电控制逻辑利用时间继电器的带后动作进行**控制，时间继电器一股分为空气阻尼式、电磁式、半导体式等，其定时精度不高，且有定时时间易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问题，有些特殊的时间继电器结构复杂，不便维护。

PLC使用半导体集成电路作定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，定时范围一般从0.1s到若干分钟甚至长，用户可根据需要在程序中设定定时值，然后由软件和硬件计数器来挖制定时时间，定时精度小10ms。定时时间不受环境的影响。

⑤计数控制，PLC能实现计数功能，而维电控制逻辑一般不具备计数功能。

设计与施工。使用继电控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难，工程越大，这一点就越**，而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计《包括梯形图和程序设计》可以同时进行，，且调试和修改都很方便。

①可靠性和可维护性。继电控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并**械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，它体积小、寿命长、可靠性高PLC还配备有自检和监督功能，能检查出自身的故障。并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。

⑧ 俗格、继电控制逻辑使用机械开关、眼电器和接触器、价格比较便宜。而PLC使用中大规模集成电路，价格比较昂贵。

从以上几个方面的比较可知，PLC在性能上比"姚电器-接触器"控制系统优异，特别是可靠性高，设计施工，调试修改方便，而且体积小，功耗低，使用维护方便。但PLC在很小的系统中使用时，由于其众多功能未得到充分利用，其价格要**"强电器-接触器”控制系统，

(2)PLC与通用微机、工控微机(PC)及单片机的比较

采用微电子技术制作的PLC，它也是由CPU、RAM、ROM、I/O接口等5大件构成的，与微机有相似的构造，但又不同于一般的通用微机，特别是它采用了特殊的抗干扰技术，使它能适用于恶劣环境下的工业现场控制。PLC与微型计算机作如下比较。

①应用范围，微机除了用在控制领域外，还大量用于科学计算，数据处理、计算机通信等方面。面PLC主要用于工业控制。

②使用环境，做机对环境要求较高，一般要在干扰小，具有一定的品质和湿度要求的机房内使用，而PLC适应于工程现场的环境。

①输入/输出，微机系统的1/O设备与主机之间采用微电联系，一般不需要电气隔离。育PLC一般控制强电设备，需要电气隔离，输入/输出均用“光-电”耦合，输出还采用继电器，晶闸管或大功率晶体管进行功率放大。

①拜序设计，微机具有丰富的程序设计语言，例如汇编语言，FORTRAN语言，CO. BOL语言、PASCAL语言、C语言等，其语句多，语法关系复杂，要求使用者必须具有一定水平的计算机硬件和软件知识。而PLC提供给用户的编程语句数量少，逻辑简单，易于学习和掌握。

PLC梯形图程序设计的常用方法——转换法
转换法：就是将继电器电路图转换成与原有功能相同的PLC内部的梯形图。这种等效转换是一种简便快捷的编程方法，其一，原继电控制系统经过长期使用和考验，已经被能完成系统要求的控制功能；其二，继电器电路图与PLC的梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，因此根据继电器电路图来设计梯形图简便快捷；其三，这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了原有系统的外部特性，操作人员不用改变长期形式的操作习惯。
（1） 基本方法。
根据继电器电路图来设计PLC的梯形图时，关键是要抓住它们的一一对应关系，即控制功能的对应、逻辑功能的对应以及继电器硬件元件和PLC软件元件的对应。
（2） 转换设计的步骤。
1） 了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。
2） 确定PLC的输入信号和输出信号，画出PLC的外部接线图。
3） 确定PLC梯形图中的继电器（M）和定时器（T）的元件号。
4） 根据上述对应关系画出PLC的梯形图并进一步优化使梯形图既符合控制要求又具有合理性、条理性和可靠性。

PLC的硬件主要由*处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。

对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内，其组成框图如图1所示；对于模块式PLC，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上，其组成框图如图2所示。无论是哪种结构类型的PLC，都可根据用户需要进行配置与组合。

尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样，但各部分的功能作用是相同的，下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。

    1．*处理单元（CPU）

    同一般的微机一样，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同，常用有三类：通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC大多采用高速位片式微处理器。

    目前，小型PLC为单CPU系统，而中、大型PLC则大多为双CPU系统，甚至有些PLC中多达8 个CPU。对于双CPU系统，一般一个为字处理器，一般采用8位或16位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的**芯片。字处理器为主处理器，用于执行编程器接口功能，监视内部定时器，监视扫描时间，处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。位处理器为从处理器，主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC好地满足实时控制要求。

    在PLC中CPU按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面：

1）       接收从编程器输入的用户程序和数据。

2）       诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。

3）       通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映象寄有器或数据寄存器中。

4）       从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。

5）       根据执行的结果，新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。

    2．存储器

    存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。在PLC中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。

    系统程序是由PLC 的制造厂家编写的，和PLC的硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供PLC运行的平台。系统程序关系到PLC的性能，而且在PLC使用过程中不会变动，所以是由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中，用户不能访问和修改。

    用户程序是随PLC的控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在只读存储器EPROM中。现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。

工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在RAM中，以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。

由于系统程序及工作数据与用户无直接联系，所以在PLC 产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存储器扩展功能。