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四、PLC的基本性能指標(biāo)
可編程控制器的基本性能可用如下八條予以概括：
1、工作速度
    工作速度是指PLC的CPU執(zhí)行指令的速度及對(duì)急需處理的輸入信號(hào)的響應(yīng)速度。工作速度是PLC工作的基礎(chǔ)。速度高了，才可能通過運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制，才可能不斷擴(kuò)大控制規(guī)模，才可能發(fā)揮PLC的多種多樣的作用。
    PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的條數(shù)也不同。少的幾十條，多的幾百條。指令不同，執(zhí)行的時(shí)間也不同。但各種PLC總有一些基本指令，而且各種的PLC都有這些基本指令，故常以執(zhí)行一條基本指令的時(shí)間來衡量這個(gè)速度。這個(gè)時(shí)間當(dāng)然越短越好，已從微秒級(jí)縮短到零點(diǎn)微秒級(jí)。并隨著微處理器技術(shù)的進(jìn)步，這個(gè)時(shí)間還在縮短。
    執(zhí)行時(shí)間短可加快PLC對(duì)一般輸入信號(hào)的響應(yīng)速度。從討論P(yáng)LC的工作原理知，從對(duì)PLC加入輸入信號(hào)，到PLC產(chǎn)生輸出，最理想的情況也要延遲一個(gè)PLC運(yùn)行程序的周期。因?yàn)镻LC監(jiān)測(cè)到輸入信號(hào)，經(jīng)運(yùn)行程序后產(chǎn)生的輸出，才是對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)。對(duì)一般的輸入信號(hào)，這個(gè)延遲雖可以接受，但對(duì)急需響應(yīng)的輸入信號(hào)，就不能接受了。對(duì)急需處理的輸人信號(hào)延遲多長(zhǎng)時(shí)間PLC能予以響應(yīng)，要另作要求。
    為了處理急需響應(yīng)的輸入信號(hào)，PLC有種種措施。不同的PLC措施也不完全相同，提高響應(yīng)速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷，然后再輸出即時(shí)刷新，即中斷程序運(yùn)行后，有關(guān)的輸出點(diǎn)立即刷新，而不等到整個(gè)程序運(yùn)行結(jié)束后再刷新。
    這個(gè)效果可從兩個(gè)方面來衡量：一是能否對(duì)幾個(gè)輸入信號(hào)作快速響應(yīng)；二是快速響應(yīng)的速度有多快。多數(shù)PLC都可對(duì)一個(gè)或多個(gè)輸入點(diǎn)作快速響應(yīng)，快速響應(yīng)時(shí)間僅幾個(gè)毫秒。性能高的、大型的PLC響應(yīng)點(diǎn)數(shù)更多。
    工作速度關(guān)系到PLC對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)速度，是PLC對(duì)系統(tǒng)控制是否及時(shí)的前提�？刂撇患皶r(shí)，就不可能準(zhǔn)確與可靠，特別是對(duì)一些需作快速響應(yīng)的系統(tǒng)。這就是把工作速度作為PLC第一指標(biāo)的原因。
2、控制規(guī)模
    控制規(guī)模代表PLC控制能力，看其能對(duì)多少輸入、輸出點(diǎn)及對(duì)多少路模擬進(jìn)行控制。
    控制規(guī)模與速度有關(guān)。因?yàn)橐?guī)模大了，用戶程序也長(zhǎng)，執(zhí)行指令的速度不快，勢(shì)必延長(zhǎng)PLC循環(huán)的時(shí)間，也必然會(huì)延長(zhǎng)PLC對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)。為了避免這個(gè)情況，PLC的工作速度就要快。所以，大型PLC的工作速度總是比小的要快。
    控制規(guī)模還與內(nèi)存區(qū)的大小有關(guān)。規(guī)模大，用戶程序長(zhǎng)，要求有更大的用戶存儲(chǔ)區(qū)。同時(shí)點(diǎn)數(shù)多，系統(tǒng)的存儲(chǔ)器輸入、輸出的信號(hào)區(qū)（輸入輸出繼電器區(qū)或稱輸入、輸出映射區(qū)）也大。這個(gè)區(qū)大，相應(yīng)地內(nèi)部器件（解釋見后）也要增多，這些都要求有更大的系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)。
    控制規(guī)模還與輸入、輸出電路數(shù)有關(guān)。如控制規(guī)模為1024點(diǎn)，那就得有1024條I/O電路。這些電路集成于I/O模塊中，而每個(gè)模塊有多少路的I/O點(diǎn)總是有數(shù)的。所以，規(guī)模大，所使用的模塊也多。
    控制規(guī)模還與PLC指令系統(tǒng)有關(guān)。規(guī)模大的PLC指令條數(shù)多，指令的功能也強(qiáng)，才能應(yīng)付對(duì)點(diǎn)數(shù)多的系統(tǒng)進(jìn)行控制的需要。
    控制規(guī)模是對(duì)PLC其它性能指標(biāo)起著制約作用的指標(biāo)。
3、組成模塊
    PLC的結(jié)構(gòu)雖有箱體及模塊式之分，但從質(zhì)上看，箱體也是模塊，只是它集成了更多的功能。在此，不妨把PLC的模塊組成當(dāng)作所有PLC的結(jié)構(gòu)性能。
    這個(gè)性能含義是指某型號(hào)PLC具有多少種模塊，各種模塊都有什么規(guī)格，并各具什么特點(diǎn)。
    一般講，規(guī)模大的PLC，檔次高的PLC模塊的種類也多，規(guī)格也多，反映它的特點(diǎn)的性能指標(biāo)也高。但模塊的功能則單一些。相反，小型PLC、檔次低的PLC模塊種類也少，規(guī)格也少，指標(biāo)也低。但功能則多樣些，以至于集成為箱體。
    組成PLC的模塊是PLC的硬件基礎(chǔ)，只有弄清所選用的PLC都具有那些模塊及其特點(diǎn)，才能正確選用模塊，去組成一臺(tái)完整的PLC，以滿足控制系統(tǒng)對(duì)PLC的要求。

    常見的PLC模塊有：
    CPU模塊，它是PLC的硬件核心。PLC的主要性能，如速度、規(guī)模都由它的性能來體現(xiàn)。
    電源模塊，它為PLC運(yùn)行提供內(nèi)部工作電源，而且，有的還可為輸入信號(hào)提供電源。
    I/O模塊，它用來連接I/O電路，并依點(diǎn)數(shù)及電路類型劃分為不同規(guī)格的模塊。
    內(nèi)存模塊，它主要存儲(chǔ)用戶程序，有的還為系統(tǒng)提供輔加的工作內(nèi)存。在結(jié)構(gòu)上內(nèi)存模塊都是附加于CPU模塊之中。
    底板、機(jī)架模塊，它為PLC各模塊的安裝提供基板，并為模塊間的聯(lián)系提供總線。若干底板間的聯(lián)系有的用接口模塊，有的用總線接口。不同廠家或同一廠家但不同類型的PLC都不大相同。
    整體式的小型PLC的基本單元就是把上述幾種模塊集成在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)的，并依可能提供I/O點(diǎn)數(shù)的多少，劃分為不同的規(guī)格。
    整體式的PLC還有I/O擴(kuò)展單元，它不含CPU，僅有電源及I/O單元的功能。擴(kuò)展單元也依I/O點(diǎn)數(shù)的多少劃分有不同的規(guī)格。
    除上述模塊，PLC還有特殊的或稱智能或稱功能模塊。如A/D（模入）模塊、D/A（模出）模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、位控模塊、溫度模塊等等。這些模塊有自己的CPU，可對(duì)信號(hào)作預(yù)處理或后處理，以簡(jiǎn)化PLC的CPU對(duì)復(fù)雜的程控制量的控制。智能模塊的種類、特性也大不相同，性能好的PLC，這些模塊種類多，性能也好。
    通訊模塊，它接人PLC后，可使PLC與計(jì)算機(jī)，或PLC與PLC進(jìn)行通訊，有的還可實(shí)現(xiàn)與其它控制部件，如變頻器、溫控器通訊，或組成局部網(wǎng)絡(luò)。通訊模塊代表PLC的組網(wǎng)能力，代表著當(dāng)今PLC性能的重要方面。
    掌握PLC性能，一定要了解它的模塊，并通過了解模塊的性能，去弄清楚PLC的性能。
除了模塊，PLC還有外部設(shè)備。
    盡管用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制可不用外部設(shè)備，配置好合適的模塊就行了。然而，要對(duì)PLC編程，要監(jiān)控PLC及其所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以及存儲(chǔ)用戶程序、打印數(shù)據(jù)等，就得使用PLC的外部設(shè)備。故一種PLC的性能如何，與這種PLC所具外部設(shè)備豐富與否，外部設(shè)備好用與否直接相關(guān)。
    PLC的外部設(shè)備有四大類：
    編程設(shè)備：簡(jiǎn)單的為簡(jiǎn)易編程器，多只接受助記符編程。復(fù)雜一點(diǎn)的有圖形編程器，可用梯形圖語編程。有的還有專用的計(jì)算機(jī)，可用其它高級(jí)語編程。編程器除了用于編程，還可對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定，以確定PLC控制方式，或工作方式。編程器還可監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以進(jìn)行PLC用戶程序的調(diào)試。
    監(jiān)控設(shè)備：小的有數(shù)據(jù)監(jiān)視器，可監(jiān)視數(shù)據(jù)；大的還可能有圖形監(jiān)視器，可通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。除了不能改變PLC的用戶程序，編程器能做的它都能做，是使用PLC很好的界面。性能好的PLC，這種外部設(shè)備已越來越豐富。
    存儲(chǔ)設(shè)備：它用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失。這些設(shè)備，如存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤或只讀存儲(chǔ)器。而為實(shí)現(xiàn)這些存儲(chǔ)，相應(yīng)的就有存卡器、磁帶機(jī)、軟驅(qū)或ROM寫入器，以及相應(yīng)的接口部件。各種PLC大體都有這方面的配套設(shè)施。
    輸入輸出設(shè)備：它用以接收信號(hào)或輸出信號(hào)，便于與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。輸入的有條碼讀入器，輸入模擬量的電位器等。輸出的有打印機(jī)、編程器、監(jiān)控器雖也可對(duì)PLC輸入信息，從PLC輸出信息，但輸入輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話更方便，可在現(xiàn)場(chǎng)條件下實(shí)現(xiàn)，并便于使用。隨著技術(shù)進(jìn)步，這種設(shè)備將更加豐富。
    外部設(shè)備已發(fā)展成為PLC系統(tǒng)的不可分割的一個(gè)部分。它的情況，當(dāng)然是選用PLC必須了解的重要方面，所以也應(yīng)把它列為PLC性能的重要內(nèi)容。

4、內(nèi)存容量
    PLC內(nèi)存有用戶及系統(tǒng)兩大部分。用戶內(nèi)存主要用以存儲(chǔ)用戶程序，個(gè)別的還將其中的一部分劃為系統(tǒng)所用。系統(tǒng)內(nèi)存是與CPU配置在一起的。CPU既要具備訪問這些內(nèi)存的能力，還應(yīng)提供相應(yīng)的存儲(chǔ)介質(zhì)。
    用戶內(nèi)存大小與可存儲(chǔ)的用戶程序量有關(guān)。內(nèi)存大，可存儲(chǔ)的程序量大，也就可進(jìn)行更為復(fù)雜的控制。從發(fā)展趨勢(shì)看，內(nèi)存容量總是在不斷增大著。大型PLC的內(nèi)存容量可達(dá)幾十k，以至于一百多k。系統(tǒng)內(nèi)存對(duì)于用戶，主要體現(xiàn)在PLC能提供多少內(nèi)部器件。不同的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。在物理上并無這些器件，僅僅為RAM。但通過運(yùn)行程序進(jìn)行使用時(shí)，給使用者提供的卻實(shí)實(shí)在在有這些器件。
    內(nèi)存器件種類越多，數(shù)量越多，越便于PLC進(jìn)行種種邏輯量及模擬控制。它也是代表PLC性能的重要指標(biāo)。PLC內(nèi)部器件有：
    I/O繼電器，或稱映射區(qū)。它與PLC所能控制的I/O點(diǎn)數(shù)及模擬量的路數(shù)直接相關(guān)。
    內(nèi)部繼電器數(shù)，有的稱為標(biāo)志位數(shù)，代表著PLC的內(nèi)部繼電器數(shù)。它與I/O繼電器區(qū)相聯(lián)系著，有時(shí)與后者相聯(lián)系進(jìn)行處理。內(nèi)部繼電器多，便于PLC建立復(fù)雜的時(shí)序關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)多種多樣的控制要求。一般講，內(nèi)部繼電器數(shù)比I/O繼電器要多得多。
    有的內(nèi)部繼電器還可斷保持，即它的狀態(tài)（ON或OFF）、PLC斷電后，靠?jī)?nèi)部電池仍予以保持。再上電后可繼續(xù)斷電前的狀態(tài)。保持繼電器可增強(qiáng)PLC控制能力，特別對(duì)記錄故障，故障排除后恢復(fù)運(yùn)行，更顯得有用。
    定時(shí)器，可進(jìn)行定時(shí)控制。定時(shí)值可任意設(shè)定。定時(shí)器有多少，設(shè)定范圍有多大，設(shè)定值的分辨率又是多少，這些都代表定時(shí)器件的性能。
    計(jì)數(shù)器，可進(jìn)行計(jì)數(shù)，到達(dá)某設(shè)定計(jì)數(shù)值可發(fā)送相應(yīng)信號(hào)�？蛇M(jìn)行什么樣的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍多大，怎么設(shè)定，有多少計(jì)數(shù)器，則是PLC計(jì)數(shù)器性能的代表指標(biāo)。
    數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，用以存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)。多以字、兩字或多字為單位予以使用，是PLC進(jìn)行模擬量控制，或記錄數(shù)據(jù)所必不可少的。這個(gè)存儲(chǔ)區(qū)的大小代表PLC的性能也是越大越好。趨勢(shì)也是越來越大。小型機(jī)也如此。如日本OMRON公司的CQM1機(jī)，其DM區(qū)就有6k字。而過去同是小型機(jī)的C60P的DM區(qū)才64個(gè)字。大型機(jī)的DM可達(dá)10K以至幾十K。
5、指令系統(tǒng)
    PLC有多少條指令，各條指令又具有什么功能，是了解與使用PLC的重要方面。PLC的指令越來越多，越來越豐富。功能很強(qiáng)的指令，綜合多種作用的指令日見增多。
    PLC的指令繁多，但主要的有這么幾種類型：
    基本邏輯指令，用于處理邏輯關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)邏輯控制。這類指令不管什么樣的PLC都總是有的。
    數(shù)據(jù)處理指令，用于處理數(shù)據(jù)，如譯碼，編碼，傳送、移位等等。
    數(shù)據(jù)運(yùn)算指令，用于進(jìn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算，如十、一、X、/等，可進(jìn)行整形數(shù)計(jì)算，有的還可浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算；也可進(jìn)行邏輯量運(yùn)算，等等。
    流程控制指令，用以控制程序運(yùn)行流程。PLC的用戶程序一般是從零地址的指令開始執(zhí)行，按順序推進(jìn)。但遇到流程控制指令也可作相應(yīng)改變。流程控制指令也較多，運(yùn)用得好，可使程序簡(jiǎn)練，并便于調(diào)試與閱讀。
    狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄PLC及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對(duì)提高PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。
    當(dāng)然，并不是所有的PLC都有上述那么多類的指令，也不是有的PLC僅有上述幾類指令。以上只是指出幾個(gè)例子，說明要從哪幾個(gè)方面了解PLC指令，從中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響PLC的性能。
    除了指令，為進(jìn)行通訊，PLC還有相應(yīng)的協(xié)議與通訊指令或命令，這些也反映了PLC的性能。

6、支持軟件
    為了便于編制PLC程序，多數(shù)PLC廠家都開發(fā)有關(guān)計(jì)算機(jī)支持軟件。
    從本質(zhì)上講，PLC所能識(shí)別的只是機(jī)器語言。它之所以能使用一些助記符語言、梯形圖語言、流程圖語言，以至高級(jí)語言，全靠為使用這些語言而開發(fā)的種種軟件。
    助記符語言是最基本也是最簡(jiǎn)單的PLC語言。它類似計(jì)算機(jī)的匯編語言，PLC的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達(dá)的。這種語言僅使用文字符號(hào)，所使用的編程工具簡(jiǎn)單，用簡(jiǎn)易編程器即可。所以，多數(shù)PLC都配備有這種語言。
    梯形圖語言是圖形語言，它用類似于繼電器電路圖的符號(hào)表達(dá)PLC實(shí)現(xiàn)控制的邏輯關(guān)系。這種語言與符號(hào)語言有對(duì)應(yīng)關(guān)系，很容易互相轉(zhuǎn)換，并便于電氣工程師了解與熟悉，故用得很普遍，幾乎所有的PLC都開發(fā)有這種語言。
流程圖語言，它也是圖形語言，不過所用的符號(hào)不與電氣元件符號(hào)相似，而與計(jì)算機(jī)用的流程圖符號(hào)相似，便干計(jì)算機(jī)工作人員了解與熟悉。流程圖語言與符號(hào)語言也有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，只是它對(duì)應(yīng)的符號(hào)語言與梯形圖的對(duì)應(yīng)不一樣。熟悉計(jì)算機(jī)而又未從事過一般電氣工作的人員，樂于用這種語言對(duì)PLC編程。
    梯形圖與流程圖混合語言。這種語言，梯形圖與流程圖兩者兼用，可使PLC程序結(jié)構(gòu)化。它用流程圖把PLC程序劃分成若干結(jié)構(gòu)塊，并規(guī)范塊間的邏輯聯(lián)系。用梯形圖再確定塊中的種種量間的邏輯關(guān)系。這種混合語言有不同的實(shí)現(xiàn)方法，而且多用于大型的PLC的編程
    高級(jí)語言，PLC編程也可以使用高級(jí)語言，如BASIC、C語言等�？梢栽贒OS，也可在WINDOWS平臺(tái)上運(yùn)行。關(guān)鍵在于要把用高級(jí)語言編寫的程序轉(zhuǎn)換成助記符語言，或直接轉(zhuǎn)換成PLC所能識(shí)別的機(jī)器語言。從根本上講，只要能實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)換的，什么高級(jí)語言都可以。而編寫這個(gè)轉(zhuǎn)換的軟件工作量很大，當(dāng)然應(yīng)由有關(guān)廠家開發(fā)與提供。當(dāng)前不少PLC廠家已有提供。如GE－FANAC的PLC就提供有可用C語言編程的軟件。
   支持軟件不僅編制PLC程序需要，監(jiān)控PLC運(yùn)行，特別是監(jiān)視PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要。所以，多數(shù)支持編程的軟件，也具有監(jiān)視PLC工作的功能。
    此外，也有專用于監(jiān)控PLC工作的軟件，它多與PLC的監(jiān)視終端連用。
    有的PLC廠家或第三方廠家還開發(fā)了使用PLC的組態(tài)軟件，用以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)PLC控制系統(tǒng)監(jiān)控，以及與PLC交換數(shù)據(jù)。
    PLC的用戶也可基于DOS或WINDOWS平臺(tái)開發(fā)用于PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，以提高PLC系統(tǒng)自動(dòng)化及智能化水平。這方面的軟件已日益受到重視。
    總之，為了用好PLC，PLC的支持軟件越來越豐富，性能也越來越好，其界面也越來越友好，也因此，它的情況如何，已成為評(píng)判PLC性能的指標(biāo)之一。
7、可靠控制
    為使PLC能可靠工作，在硬件與軟件兩個(gè)方面PLC廠家都采取了很多措施，對(duì)一些特殊可靠要求的PLC，還有相應(yīng)的特殊的措施，如熱備、冗余等等。這在介紹PLC的特點(diǎn)時(shí)已作了敘述。可靠措施的目的是增加PLC平均故障間隔時(shí)間MTBF（Mean Time Between Failure）及減少PLC的平均修復(fù)時(shí)間MTTR（Mean Time To Repair），以提高PLC的有效度A（Availability）。
    A=MTBF/(MTBF+MTTR)
    式中A--有效率
    MTBF--平均故障間隔時(shí)間
    MTTR--平均修復(fù)時(shí)間
    當(dāng)然，A值越大越好，它可使PLC系統(tǒng)得到充分的利用，是為什么要使用PLC的重要指標(biāo)。而從上式可知，MTBF越大，MTTR越小，則A越大。所以，PLC的可靠措施都是圍繞提高M(jìn)TBF及MTTR值進(jìn)行的。
    鑒于可靠工作是PLC的重要特點(diǎn)，至關(guān)重要，故有關(guān)提高M(jìn)TBF及降低MTTR的措施如何，以及PLC的MTBF與MTTR值也成為PLC性能的重要指標(biāo)。
8、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
    以上七條講的都是PLC的技術(shù)性能。其實(shí)，使用PLC，還要考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)是基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)上不合算，不能帶來經(jīng)濟(jì)效益，使用PLC也就沒有基礎(chǔ)。所以，這個(gè)指標(biāo)也是重要的。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最簡(jiǎn)單的就是看價(jià)格。一般講，同樣技術(shù)性能的PLC，價(jià)格低其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就好；此外，還要看供貨情況，供貨不及時(shí)，影響使用，價(jià)格即使低，也不一定就好；看技術(shù)服務(wù)，資料不全，用戶出現(xiàn)問題得不到技術(shù)支持也不好。
    對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還要作綜合分析，要看使用了PLC能否帶來效益，然后，再分析使用哪個(gè)品牌的PLC效益更好些。

至此第一章【PLC基礎(chǔ)知識(shí)】部分上傳完畢。
本章內(nèi)容與其他書上的內(nèi)容并無多大差異，只是將PLC的基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容匯總和整理了一下，大部分是枯燥的文字。
能夠從頭讀完的話，也需要一定的定力。
但這是PLC的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，PLC雖然品牌眾多，型號(hào)繁雜，但萬變不離其宗。這一部分的內(nèi)容在日后對(duì)PLC了解加深的情況下閱讀會(huì)有更多的體會(huì)。