产品规格模块式包装说明全新
西门子模块6AV6648-0CE11-3AX0性能参数
、前言
随着科技的进步和各个企业自主的增强，各个厂特别是制丝线都采用了PLC控制技术，多采用西门子公司的控制器，AB公司的控制器主要用于电子皮带秤，机电人员接触较少。然而由于大容量的断路器的投入闭合，电网电压的波动，信号线、通讯电缆的屏蔽和布线不良，接地点电位偏移等原因，PLC可能发生各种各样的停机故障，导致不能正常工作，影响生产的连续性及产品质量。
2、故障分析
PLC的故障诊断技术是指根据PLC当前的工作状态、各运算寄存器的相应标志位、控制程序、通信过程、电源及各部件的监测并结合系统自检判断出故障与否，在故障时给出故障诊断，同时迫使PLC进人故障处理程序的方法和过程。对于电气技术人员而言，只需监测PLC系统提供的系统工作状态字和故障码就可以诊断出PLC的相关故障信息，然后根据故障信息，按照特定处理方法对故障进行处理，从而恢复系统运行。PLC系统都有面板LED指示，电气技术人员可以根据LED的灭或亮，闪烁或颜色从外部大致判断PLC的运行状态。
针对不同性质的故障，故障诊断技术提供了不同的处理过程和处理方法。如参数溢出、通信中断等故障可由软件直接，然后在下次扫描中自动恢复运行，对系统的运行几乎不造成影响：然而像控制程序被干扰甚至被冲掉的故障，则借助其他器件才能恢复运行。对于由于器件损坏而产生的故障，则系统只有在等到器件换后才能恢复正常。故障诊断技术还同时规定了只有在排除故障原因之后，才能故障码和特定状态寄存器，然后由系统自动恢复运行或系统重新上电恢复运行：而且故障处理程序为特定的子程序，有着其特的执行顺序。下面将以AB公司COMPACTLogix系列PLC为例对故障诊断技术进行分析。
PLC故障分类虽然不同厂家的PLC系统对故障有不同的分类方法，但是他们都会从PLC工作过程、故障的可恢复性、产生故障的部件、PLC的系列等方面去考虑故障的分类。
按照PLC工作过程对故障分类，包括：上电故障，故障码为（0001H一0009H）；转入运行故障，故障码为（0010H一0019H）；运行故障，故障码为（001FH一002FH）；电气技术人员指令故障，故障码为（0030H一0038H）等四种故障。当然对于具体类型或系列的PLC而言上述故障码还有一些差别，而且有些故障码作了系统的保留码，所以针对具体的操作手册来分析。由于I/可能发生在上述任何一个过程，所以I/被单列出，其故障码为（XX50H—XX94H）。
按照故障的可恢复性来分类，包括：非电气技术人员故障（Non—User）、故障（Non—Recover）、可恢复故障（Recover）。非电气技术人员故障是由于多种原因导致终止执行电气技术人员程序而造成的。在这种情况下PLC系统不会执行错误处理子程序。同时可能意味着电气技术人员程序可能遭到破坏；故障一般为不可恢复故障，此时PLC系统会转到错误处理子程序，但系统无法故障（故障源，故障码均不能被）。可恢复故障发生时，PLC系统将执行错误处理子程序，电气技术人员可在错误处理子程序中故障源和故障码，从而恢复系统运行。
上电故障在我们应用的系统中约占总故障的40%一60%，其大多由于大地噪声干扰、闪电干扰、接地、对感性负载缺乏浪涌抑制器（吸收器）等原因造成的；同时电源模块供电不足、底板驱动能力不兼容（不足）、电池电压过低也会产生上电故障。这些干扰通常体现在控制程序丢失，严重时可损坏PLC电源模块、I/O模块等。
通常PLC安装在控制柜内部，因此空间辐射干扰对PLC系统影响很小，干扰一般通过电源线、接地线和信号线对系统产生影响。通过对PLC电源损坏的模块检测发现一般为高压侧电路损坏。如：高压滤波电容击穿，TVs（瞬态电压抑制器击穿），高压泄放保护电路（双向可控硅）击穿，严重时底板总线驱动电路被损坏，板内电源（+5V，+24V）地线与屏蔽线之间的保护电路被击穿。通过对大多数PLC系统的调查发现，PLC的接地一般与其他大电源系统联在一起以节约各种成本，或者接地电阻不能满足要求。接地系统对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作；发生异常状态如雷击时，地线电流将大。各供电回路隔离不良也是导致产生PLC上电故障的重要原因。由于开关操作浪涌、大型电力设备起停、交流直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到PLC电源原边。PLC电源通常采用隔离电源，但其结构及制造工艺因素使其隔离性能并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，隔离是不可能的。转入运行故障主要为可恢复故障。该故障发生的原因主要有：电气技术人员在没有故障标志的情况下就让PLC转入运行，或者电气技术人员让PLC执行故障处理程序，但故障处理没有对当前发生的故障做出处理等。如果电气技术人员配置的存储器模块与当前的PLC的配置不兼容或相互矛盾则也会发生该种故障。当然如果接地不符合要求，电源功率太小等原因也可能发生诸如内部文件系统、配置文件等非电气技术人员故障。运行故障、指令故障主要为可恢复故障，约占总故障的25%。主要由以下原因产生：通信指令、定时指令等指令产生的中断请求堆栈溢出；计时器目标值为负、计时器的时间基准与该版本的PLC不兼容等；高速计数指令、PID指令、立即输入输出指令、堆栈指令、RET指令、字符串指令等由于参数配置，或运行状态不符合指令要求；间接寻址出相应数据文件的长度，指令行嵌套过多，硬件狗时等。I/大多数为可恢复故障。由于干扰或扰动导致主程序“卡壳”，I/0模块的配置文件丢失或被移动导致I/O工作失常，模块插在没有配置的插槽中或模块产生自复位信号等，硬件中断故障，G文件，Ml，M2文件配置于模块不匹配，CPU不能读取模块的故障码等原因可能产生该类故障。
3、解决措施
PLC故障处理方法如果发生了特定的故障（非电气技术人员故障除外）则中断主程序，运行控制程序的故障处理子程序。通常PLC不会运行电气技术人员程序的故障处理程序，只有当故障或可恢复性故障发生时才会停止主程序跳到电气技术人员程序的故障处理程序。下图描述了可能发生这种中断的几个阶段：
如果PLC发生了故障，则PLC将在“执行程序”阶段终止电气技术人员程序的主程序，转入执行电气技术人员程序的故障处理子程序且只会执行一次，然后PLC维持故障，直到故障。如果PLC捕捉到可恢复故障，则PLC暂停执行电气技术人员程序的主程序，转入执行电气技术人员程序的故障处理子程序，然后继续运行电气技术人员程序的主程序；若在后一条指令（end）执行前故障没有被则PLC维持故障。当PLC维持故障时，PLC不会执行电气技术人员程序。对于非电气技术人员故障，PLC不执行故障处理子程序。所以对于故障我们可以在故障处理子程序启动MSG指令，用来通知网络中的其他节点，或启动备用系统。对于可恢复故障，可以在故障处理予程序排除故障原因，故障标志从而恢复运行。而对于非电气技术人员故障，我们可以利用PLC的自动重装载技术恢复系统，同时根据发生故障的原因有针对性的进行处理。
3.1上电故障的处理办法
上电故障主要为非电气技术人员故障，通常采取增添隔离变压器，采取二级过压保护，使用单UPS供电或换器件等；同时利用自动重装载功能，在系统软件无法恢复的情况下EEPROM自动重新装载控制程序及数据，从而恢复系统运行。例如，某CPU1747一L541的程序被冲掉，甚至P2电源损坏。通过PLC的诊断系统，我们发现故障码为0002H，故障类型为上电故障。故障描述为硬件狗异常时。故障产生的可能原因为大地干扰、闪电、接地不良、缺少浪涌抑制器等。同时参考针对工业现场故发生的情况和事后的故障分析。我们采用了如下的方案：增加隔离变压器+RC过压保护（或TVS），如图：
其中隔离变压器采用380V供电，其输出为200V或220V，考虑P2电源不大于50VA，隔离层接入大地，则电容C1约l毫法，电阻R1约20～100欧姆。经现场使用和实验测试发现对于改善供电电压过高，隔离效果差，电源零线浮动较大等有比较大的效果，而且容易实现和安装。当然采取具有稳压，隔离等提高供电质量措施的UPS对PLC单供电也能起到同样的作用。同时为了在万一发生电气技术人员程序被冲掉的情况后能及时的恢复系统运行，我们把电气技术人员程序存放在EEPROM内，S1/10置位；则当PLC监测到电气技术人员程序错误时就进行重装载。当然PLC的自动重装载技术还有很强大的恢复功能，如：S：I/1l置位则在PLC每次重新上电时自动重装载：S：1/12置位则在PLC每次上电时自动重新装载。同时将转入到运行状态等。
3.2可恢复性故障的处理办法
可恢复故障发生时，PLC将中断主程序，转到电气技术人员程序的错误处理子程序。如果在错误处理子程序中了故障源和故障标志，则PLC将继续执行主程序；如果电气技术人员没有能够相应故障，则PLC将停止运行主程序，显示故障状态。由此，电气技术人员在错误处理子程序中根据相应的故障码，进行相应的处理。在程序使用计数器、模拟量的计算、定时器、表达式等操作时，就要特别注意对溢出错误的处理。
3.3其他故障的处理方法
当故障发生时，电气技术人员的故障处理子程序将执行一次，然后PLC停止执行电气技术人员程序。所以电气技术人员程序的故障处理子程序监测到发生该类故障时，可以把系统中重要的数据捆装成一个数据包。启动MSG指令发送给其他节点。这样可以让备用的PLC系统投入运行，或通知其他相关的节点，从而保证系统的性。对于I/，电气技术人员一般可以先舍弃发生故障的通道或模块，维持系统的小化运行；通过报警的方法提示操作人员那部分模块有故障，以便换相应的模块。当故障模块或故障源处理完毕后，恢复系统的正常工作。对于一些模拟量模块，由于其输入信号的类型可以在线设定为电流、电压，则其发生故障后，按序排除：输入信号类型是否有误，信号范围是否过上下限制，选择的控制字是否与操作系统兼容等。针对具体系统，电气技术人员可自定义特定的错误。产生该错误时控制程序不会停止执行，只是输出报警信号，提示操作人员。该故障主要反映系统的各工作状态是否正常、电气技术人员的操作是否矛盾、设定参数是否正确等。
4、结束语
通过PLC自身的故障诊断系统，电气技术人员可以有针对性的进行软件硬件处理：电气技术人员可以通过自己的报警系统，在系统发生故障前提示操作人员，排除可能发生故障的因素，这些都可以提高系统性。本文从故障诊断技术的角度对提高系统的性进行分析，但是系统的性，抗干扰能力，自恢复、诊断能力等是一个复杂的问题，综合考虑。
随着时代的发展自动化行业发展的越来越快，小型PLC的应用要为广泛在越来越多的行业当中都已经应用到小型PLC。小型PLC产品加多元化而且小型PLC的功能和优点都是非常多的，由此可见小型PLC的行业发展是非常可观的。
从技术角度来讲保证PLC在复杂的工业环境下的高性仍然是很多新加入小型PLC领域的厂家面临的技术难题。从角度来讲，持续的大规模的研发投入是不断，满足市场的日益增长的需求的保证，而这种投入对许多厂家来说也是很大的考验。从市场开发角度来看，大厂商拥有明显的强势和领域，拥有优势的技术，成熟的解决方案，和适合行业和市场开发的销售网络。西门子小型PLC经过十多年的市场考验，与服务已经得到了市场的广泛认可，这不仅靠市场宣传，靠的产品品质和完整的解决方案。
几年自动化产品用户除了稳定性、性价比等因素之外，越来越重视项目的维护成本，现在中国用户都已将维护成本列入整个自动化系统的成本中。西门子小型PLC为用户提供灵活多样的远程服务解决方案，可以基于固定电话，网络，无线通讯等，为客户后期维护节约可观的成本。为了进一步为广大用户降，2005年，西门子成功完成了S7-200PLC的本地化生产，同时还本地化生产了S7-200PLC触摸屏KTP-178和四行中文文本显示器TD400，进一步提高了西门子小型PLC整体解决方案的性价比，开放性已达到同类中型机水平，支持PPI、RS-485、－DP、以太网等多种通讯协议，保证了的无缝连接。
我认为小型PLC的市场份额会持续保持快速的发展。随着中国加入WTO，出口额逐年提高，中国正逐步成为机械设备的制造基地，使得国内OEM厂商迅猛发展。一些OEM厂商为了避免激烈竞争，追求高的利润，将用小型PLC替代继电器或单片机控制方案。而且，小型PLC不再仅仅进行单机单站的控制，工厂信息化的潮流将会使多的生产设备联网，进行集中监控。西门子小型PLC开放的平台为工厂生产设备联网和工厂信息化提供了可能性，使客户增加额外的硬件投资即可实现联网。
1 . 概述
随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的性直接影响到工业企业的生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统性，设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统运行。
2. 电磁干扰源及对系统的干扰是什么？
影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。
干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压送加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V 以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O 模件损坏率较高的原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指用于信号两间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
3. PLC 控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢？
(1) 来自空间的辐射干扰
空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布为复杂。若PLC 系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径；一是直接对PLC 内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC 通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC 局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
(2) 来自系统外引线的干扰
主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
(3)来自电源的干扰
实践证明，因电源引入的干扰造成PLC 控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后换隔离性能高的PLC 电源，问题才得到解决。
PLC 系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，
将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。PLC 电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，隔离是不可能的。
(4 ) 来自信号线引入的干扰
与PLC 控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC 控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。
（5）来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC 系统将无法正常工作。PLC 控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对 PLC 系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态加雷击时，地线电流将大。
此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC 内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC 工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC 的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
（6）来自PLC 系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路
互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC 制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
4．怎样才能好、简单解决PLC系统干扰？
1）选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源，动力线和信号线走线要加合理等等，也能解决干扰，但是比较烦琐、不易操作而且成本较高。
2）利用信号隔离器这种产品解决干扰问题。只要在有干扰的地方，输入端和输出端中间加上这种产品，就可有效解决干扰问题。
5．为什么解决PLC系统干扰都选信号隔离器呢？
1）使用简单方便、，廉。
2）可大量减轻设计人员、系统调试人员工作量，即使复杂的系统在普通的设计人员手里，也会变的非常。
6．信号隔离器工作原理是什么？
将PLC接收的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过
光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间立。
7．信号隔离器功能是什么？
一：保护下级的控制回路。
二：消弱环境噪声对测试电路的影响。
三：抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰；同时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。标准系列导轨结构，易于安装，可有效的隔离：输入、输出和电源及大地之间的电位。能够克服变频器噪声及各种高低频脉动干扰。
8. 现在市场有那么多的隔离器，价格参差不齐，该怎么选择呢？
隔离器位于二个系统通道之间，所以选择隔离器要确定输入输出功能，同时要使隔离器输入输出模式（电压型、电流型、环路供电型等）适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能，例如：噪音与精度有关、功耗热量与性有关，这些需要使用者慎选。总之，适用、、产品性价比是选择隔离器的主要原则。
讲：PLC的基本概念
可编程控制器(Programmable?Controller)是计算机家族中的一员，是为工
业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable?Logic?Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal?Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。
一.PLC的由来
在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置
就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：
1.编程方便，现场可修改程序；
2.维修方便，采用模块化结构；
3.性继电器控制装置；
4.体积小于继电器控制装置；
5.数据可直接送入管理计算机；
6.成本可与继电器控制装置竞争；
7.输入可以是交流115V；
8.输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；
9.在扩展时，原系统只要很小变；
10.用户程序存储器容量至少能扩展到4K。
1969年，美国数字设备公司(DEC)?研制出台PLC，在美国通用汽车
自动装配线上试用，获得了成功。
这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用
到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。
这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971
日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。
二.PLC的定义
PLC问世以来，尽管时间不长，但发展。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA(National?Electrical?Manufactory?Association)?经
过四年的调查工作，于1984年将其正式命名为PC(Programmable?Controller),并给PC作了如下定义：
“PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。”
以后电工(IEC)又先后颁布了PLC标准的草案稿，二稿,
并在1987年2月通过了对它的定义：
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,
顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”
总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。
三.PLC的特点
一.PLC的主要特点
(一)高性
1.所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。
2.各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.
3.各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。
4.采用性能优良的开关电源。
5.对采用的器件进行严格的筛选。
6.良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。
7.大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使性进一步提高。
(二)丰富的I/O接口模块
PLC针对不同的工业现场信号，如：
·交流或直流；
·开关量或模拟量；
·电压或电流；
·脉冲或电位；
·强电或弱电等。
有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：
·按钮
·行程开关
·接近开关
·传感器及变送器
·电磁线圈
·控制阀
直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口
模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。
(三)采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
(四)?编程简单易学
PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。
(五)安装简单，维修方便
PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。
由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过换模块的方法，使系统恢复运行。
二.PLC的功能
(一)逻辑控制
(二)定时控制
(三)计数控制
(四)步进(顺序)控制
(五)PID控制
(六)数据控制
PLC具有数据处理能力。
(七)通信和联网
(八)其它
PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。
四.PLC的发展阶段
虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，大规模集成电路技术的发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也发展，其发展过程大致可分三个阶段：
一.早期的PLC(60年代末—70年代中期)
早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。
二.中期的PLC(70年代中期—80年代中，后期)
在70年代，微处理器的出现使PLC发生了的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的处理单元(CPU)。
这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。
三.近期的PLC(80年代中、后期至今)
进入80年代中、后期，由于大规模集成电路技术的发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了变化。
五.PLC的分类
(一)小型PLC
小型PLC的I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。
(二)中型PLC
中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在256~1024点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，
通讯联网功能强，指令系统丰富，内存容量大，扫描速度快。
(三)大型PLC
一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软、硬件功能强。具有强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的性高。
六.PLC的基本结构
PLC实质是一种于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示：
一.处理单元(CPU)
处理单元(CPU)是PLC的控制。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，它
以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步提高PLC的性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
二.存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
(一)PLC常用的存储器类型
1.RAM(Random?Assess?Memory)?
这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度快，由锂电池支持。
2.EPROM(Erasable?Programmable?Read?Only?Memory)
这是一种可擦除的只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保
持不变。(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。
3.EEPROM(Electrical?Erasable?Programmable?Read?Only?Memory)
这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。
(二)PLC存储空间的分配
虽然各种PLC的CPU的大寻址空间各不相同，但是根据PLC的工作原理
其存储空间一般包括以下三个区域：
系统程序存储区
系统RAM存储区(包括I/O映象区和系统软设备等)
用户程序存储区
1.系统程序存储区
在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造
厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC的性能。
2.系统RAM存储区
系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：
逻辑线圈
数据寄存器
计时器
计数器
变址寄存器
累加器
等存储器。
(1)I/O映象区?由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。
因此，它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O的状态和数据，这些单元称作I/O映象区。
一个开关量I/O占用存储单元中的一个位(bit)，一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字(16个bit)。因此整个I/O映象区可看作两个部分组成：
开关量I/O映象区
模拟量I/O映象区
(2)系统软设备存储区
除了I/O映象区区以外，系统RAM存储区还包括PLC内部各类软设备(逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等)的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC断电时，由内部的锂电池供电，数据不会遗失；后者当PLC断电时，数据被清零。
1)逻辑线圈
与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中的一个位，但
不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路中的继电器。?另外，不同的PLC还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。
2)数据寄存器
?与模拟量I/O一样，每个数据寄存器占用系统RAM存储区中的一个字(16?bits)。?另外，PLC还提供数量不等的特殊数据寄存器，具有不同的功能。
3)计时器
4)计数器
3.用户程序存储区
用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不同类型的PLC，其存储容量各不相同。
三.电源
PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、
得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。
一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
七.PLC的工作原理
初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：
继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点(包括其常开或常闭触点)在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。
PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，等扫描到该触点时才会动作。
为了二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技
术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。
一.扫描技术
?当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
(一)输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
(二)用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
(三)输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。
一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。
二.PLC的I/O响应时间
为了增强PLC的抗干扰能力，提高其性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。
为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式(扫描技术)。
以上两个主要原因，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至长。
所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其短的I/O响应时间与长的I/O响应时间如图所示：
短I/O响应时间：
长I/O响应时间：
八 PLC的I/O系统
一.I/O寻址方式
PLC的硬件结构主要分单元式和模块式两种。前者将PLC的主要部分(包括I/O系统和电源等)全部安装在一个机箱内。后者将PLC的主要硬件部分分别制成模块，然后由用户根据需要将所选用的模块插入PLC机架上的槽内，构成一个PLC系统。
不论采取哪一种硬件结构，都确立用于连接工业现场的各个输入/输出点与PLC的I/O映象区之间的对应关系，即给每一个输入/输出点以明确的确立这种对应关系所采用得方式称为I/O寻址方式。
I/O寻址方式有以下三种：
固定的I/O寻址方式
这种I/O寻址方式是由PLC制造厂家在设计、生产PLC时确定的，它的每一个输入/输出点都有一个明确的固定不变的地址。一般来说，单元式的PLC采用这种I/O寻址方式。
开关设定的I/O寻址方式
这种I/O寻址方式是由用户通过对机架和模块上的开关位置的设定来确定的。
用软件来设定的I/O寻址方式
这种I/O寻址方式是有用户通过软件来编制I/O地址分配表来确定的。
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