PLC在业内有着不尽相同的分类原则,但是对于PLC的分类认识大致都可以从两个方面来进行界定。一方面可以根据PLC不同的发展历史所形成的技术特色进行划分,另一方面也可以根据PLC在工业现场中的应用范围及PLC本身的硬件条件进行区别,因此本书将从以上两个方面对PLC的分类进行介绍。1.按流派分
追溯PLC的发展历史可以看到,世界上200多家PLC厂商,400多种PLC产品大体可以按地域分成三个流派:一个流派是美国产品,一个流派是欧洲产品,还有一个流派是日本产品。美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离的情况下独立研究开发的,因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差异性。而日本的PLC技术是由美国引进的,对美国的PLC产品有一定的继承性,但日本的主推产品定位在小型PLC上。美国和欧洲以大中型PLC而闻名,而日本则以小型PLC著称。同一地区的产品相互借鉴的比较多,相互影响比较大,技术参透比较深,面临的主要市场相同,用户要求接近,这就使得同一地域的PLC产品表现出比较多的相似性。下面就根据PLC三大技术派别分别介绍以上三种PLC技术概况。
1)美国的PLC产品
美国是PLC生产大国,有100多家PLC厂商,**的有A-B公司、通用电气(GE)公司、莫迪康(MODICON)公司、德州仪器(TI)公司和西屋公司等。其中A-B公司是美国*大的PLC制造商,其产品约占美国PLC市场的一半。
A-B公司的产品规格齐全、种类丰富,其主推的大、中型PLC产品是PLC-5系列。该系列为模块式结构,当CPU模块为PLC-5/10、PLC-5/12、PLC-5/15或PLC-5/25时,属于中型PLC,I/O点配置范围为256~1024点;当CPU模块为PLC-5/11、PLC-5/20、PLC-5/30、PLC-5/40、PLC-5/60、PLC-5/40L或PLC-5/60L时,属于大型PLC,I/O点*多可配置到3072点。该系列中的PLC-5/250功能*强,*多可配置到4096个I/O点,具有强大的控制和信息管理功能。大型机PLC-3*多可配置到8096个I/O点。A-B公司的小型PLC产品有SLC500系列等。
GE公司的代表产品是小型机GE-1、GE-1/J和GE-1/P等,除GE-1/J外,均采用模块结构。GE-1用于开关量控制系统,*多可配置到112个I/O点;GE-1/J是更小型化的产品,其I/O点*多可配置到96点;GE-1/P是GE-1的增强型产品,增加了部分功能指令(数据操作指令)、功能模块(A/D、D/A等)和远程I/O功能等,其I/O点*多可配置到168点;中型机GE-Ⅲ,它比GE-1/P增加了中断和故障诊断等功能,*多可配置到400个I/O点;大型机GE-Ⅴ,它比GE-Ⅲ增加了部分数据处理、表格处理和子程序控制等功能,并具有较强的通信功能,*多可配置到2048个I/O点;GE-Ⅵ/P*多可配置到4000个I/O点。
一般来说,PLC的扫描周期包括自诊断和通信等,即一个扫描周周期等于自诊断、通信、输入采样、用户程序执行和输出刷新等所有时间的总和。
德国的西门子(SIEMENS)公司、AEG公司和法国的TE公司是欧洲**的PLC制造商。德国西门子的电子产品以性能精良而久负盛名,在中、大型PLC产品领域与美国的A-B 公司齐名。
西门子PLC的主要产品是S5和S7系列。在S5系列中,S5-90U、S-95U是微型整体式PLC;S5-100U是小型模块式PLC,*多可配置到256个I/O点;S5-115U是中型PLC,*多可配置到1024个I/O点;S5-115UH是中型机,它是由两台SS-115U组成的双机冗余系统;S5-155U为大型机,*多可配置到4096个I/O点,模拟量可达300多路;SS-155H是大型机,它是由两台S5-155U组成的双机冗余系统。而S7系列是西门子公司在S5系列PLC基础上近年推出的新产品,其性能价格比高,其中S7-200系列属于微型PLC;S7-300系列属于中小型PLC;S7-400系列属于中高性能的大型PLC。主书主要介绍S7-300系列PLC。
3)日本的PLC产品
日本的小型PLC*具特色,在小型机领域中颇具盛名,某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制,日本的小型机就可以解决。其在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机,所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商,如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等,在世界小型PLC市场上,日本产品约占有70%的份额。
为了增强PLC的抗干扰能力,提高其可靠性,PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离技术。
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的I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统慢得多,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更长。所谓I/O响应时间是指从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I/O响应与*长I/O响应。
1.5 PLC的技术性能指标
由于各厂家的PLC技术性能各不相同,且各有特色,所以这里不可能一一介绍,只能介绍一些基本的、常见的技术指标。1.存储容量
存储容量是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量大,可以编制出复杂的程序。一般来说,小型PLC的用户存储器容量为几千字,而大型机的用户存储器容量为几万字。
2.I/O点数
输入/输出(I/O)点数是PLC可以接受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字节用户程序所需的时间来衡量扫描速度,通常以ms/K字节为单位。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。
如FXOS、FX1S、FX0N、FX1N及α系列等产品。三菱公司的大中型机有A系列、QnA系列和Q系列,具有丰富的网络功能,I/O点数可达8192点。其中Q系列具有超小的体积、丰富的机型、灵活的安装方式、双CPU协同处理、多存储器和远程口令等特点,是三菱公司现有PLC中*高性能的产品。
欧姆龙(OMRON)公司的PLC产品,大、中、小、微型规格齐全。微型机以SP系列为代表,其体积极小,速度极快。小型机有 P型、H型、CPM1A系列、CPM2A系列、CPM2C和CQM1等。P型机现已被性价比更高的CPM1A系列所取代,CPM2A/2C和 CQM1系列内置RS-232C接口和实时时钟,并具有软PID功能,CQM1H是 CQM1的升级产品。中型机有C200H、C200HS、C200HX、C200HG、C200HE和CS1系列。C200H是前些年畅销的高性能中型机,具有配置齐全的I/O模块和高功能模块,并有较强的通信和网络功能。C200HS是C200H的升级产品,其指令系统更丰富、网络功能更强。C200HX/HG/HE是C200HS的升级产品,有1148个I/O点,其容量是 C200HS的2倍,速度是C200HS的3.75倍,有品种齐全的通信模块,是适应信息化的PLC产品。CS1系列具有中型机的规模、大型机的功能,是一种极具推广价值的新机型。大型机有C1000H、C2000H、CV(CV500/CV1000/CV2000/CVM1)等。C1000H、C2000H可单机或双机热备运行,安装带电插拔模块,C2000H可在线更换I/O模块;CV系列中除CVM1外,均可采用结构化编程,易读、易调试,并具有更强大的通信功能
松下公司的PLC产品中,FPO为微型机,FP1为整体式小型机,FP3为中型机,FP5/FP10、FP10S(FP10的改进型)和FP20为大型机。松下公司近几年PLC产品的主要特点是:指令系统功能强;有的机型还提供可以用FP-BASIC语言编程的CPU及多种智能模块,为复杂系统的开发提供了软件手段;FP系列各种PLC都配置通信机制,由于它们使用的应用层通信协议具有一致性,这给构成多级PLC网络和开发PLC网络应用程序带来了方便。