PLC技术性能的优化探讨

由于各厂家的PLC产品技术性能不尽相同，且各有特色，故不可能一一介绍，只能介绍一些最基本的技术性能。

1.基本技术性能

（1）输入/输出点数（即I/O点数）这是PLC最重要的一项技术指标。所谓I/O点数，即是PLC外部的输入、输出端子数。这些端子可通过螺钉或电缆端口与外围设备相连，它直接决定了PLC能控制的输入与输出量的多少，即控制系统规模的大小。

（2）程序容量 一般以PLC所能存放用户程序的多少来衡量。在PLC中程序是按“步”存放的（一条指令少则1步、多则十几步），一“步”占用一个地址单元，一个地址单元占两个字节。

（3）扫描速度PLC工作时是按照扫描周期进行循环扫描的，所以扫描周期的长短决定了PLC运行速度的快慢。因扫描周期的长短取决于多种因素，故一般用执行1000步指令所需时间作为衡量PLC速度快慢的一项指标，称为扫描速度，单位为“ms/KB”。扫描速度有时也用执行一步指令所需的时间来表示，单位为“μs/步”。PLC的I/O响应时序图如图4-29所示，从中可以了解PLC扫描周期和扫描速度的内涵。

图4-29 PLC的I/O响应时序图

a）梯形图 b）最小I/O响应时序图 c）最大I/O响应时序图

（4）指令条数 这是衡量PLC软件功能强弱的主要指标。PLC具有的指令种类越多，说明其软件功能越强。PLC指令一般分为基本指令和高级指令（或称功能指令）两部分。

（5）内部继电器和寄存器PLC内部有许多继电器和寄存器，用以存放变量状态、中间结果、数据等，还有许多具有特殊功能的辅助继电器和寄存器，如定时器、计数器、系统寄存器、索引寄存器等。用户通过使用它们，可简化整个系统的设计。因此内部继电器、寄存器的配置情况是衡量PLC硬件功能的一个指标。

（6）编程语言及编程手段 编程语言一般分为梯形图、助记符语句表、状态转移图、控制流程图等几类，不同厂家的PLC编程语言类型有所不同，语句也各异。编程手段主要是指用何种编程装置，编程装置一般分为手持编程器和带有相应编程软件的计算机两种。

（7）高级（功能）模块 除了主控模块外，PLC还可以配接各种高级模块。主控模块实现基本控制功能，高级模块则可实现某种特殊功能。高级模块的种类及其功能的强弱常用来衡量该PLC产品的技术水平高低。目前各厂家开发的高级模块种类繁多，主要有A/D、D/A、高速计数、高速脉冲输出、PID控制、模糊控制、运动控制、位置控制、网络通信以及各种物理量转换模块等。这些高级模块使PLC不但能进行开关量顺序控制，而且能进行模拟量控制，以及精确的速度和定位控制。特别是网络通信模块的迅速发展，使得PLC可以充分利用计算机和互联网的资源，实现远程监控。近年来出现的网络机床、虚拟制造等就是建立在网络通信技术基础上的。

2.PLC的内存分配及I/O点数(www.xing528.com)

在使用PLC之前，深入了解PLC内部寄存器的配置和功能，以及I/O分配情况对使用者来说是至关重要的。下面是一般PLC产品的内部寄存器区划分情况：

每个区分配一定数量的内存单元，并按不同的区命名编号。下面分别介绍各个区。

（1）I/O继电器区I/O区的寄存器可直接与PLC外部的输入、输出端子传递信息。这些I/O寄存器在PLC中具有“继电器”的功能，即它们有自己的“线圈”和“触点”，故PLC中又常称这一寄存器区为“I/O继电器区”。每个I/O寄存器由一个字（16个bit）组成，每个bit位对应PLC的一个外部端子，称作一个I/O点。I/O寄存器的个数乘以16等于PLC总的I/O点数。如某PLC有10个I/O寄存器，则该PLC共有160个I/O点。在程序中，每个I/O点又都可以看成是一个“软继电器”，有常开触点，也有常闭触点。同一个命名的触点可以反复使用，其使用次数不限。这里的“软继电器”实际上就是PLC内部的逻辑电路或只是一些存储的逻辑量。在PLC中常常用这样的逻辑量代替实际的物理器件，用这种“软继电器”代替“硬继电器”可以大大减少外部接线，增加系统设计的灵活性，便于实现柔性制造系统（FMS）。这可以说是“继电器-接触器控制”设计上的一个革命，也是PLC之所以能逐渐取代传统“继电器-接触器”控制的一个重要原因。

不同厂家的PLC对I/O寄存器有不同的编号，有的以I、Q分别表示输入、输出端，以下标数字进行编号；还有的用序号为输入、输出分区编号。不同型号的PLC配置有不同数量的I/O点，一般小型的PLC主机有十几至几十个I/O点。

若一台PLC主机的I/O点数不够，可进行I/O扩展。一般I/O扩展模块中只有I/O接口电路、驱动电路，而没有CPU。它只能通过接口与主机相连使用，不能单独使用。PLC的最大扩展能力主要受CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。

（2）内部通用继电器区 这个区的寄存器与I/O区结构相同，即能以字为单位（16个bit）使用，也能以位为单位（1个bit）使用。不同之处在于它们只能在PLC内部使用，而不能直接进行输入/输出控制。其作用与中间继电器相似，在程序控制中可存放中间变量。

（3）数据寄存器区 这个区的寄存器只能按字使用，不能按位使用。一般只用来存放各种数据。

（4）特殊继电器、寄存器区 这两个区中的继电器和寄存器的结构并无特殊之处，也是以字或位为一个单元，但它们都被系统内部占用，专门用于某些特殊目的，如存放各种标志、标准时钟脉冲、计数器和定时器的设定值和经过值、自诊断的错误信息等。这些区的继电器和寄存器一般不能由用户任意占用。

（5）系统寄存器区 系统寄存器一般用来存放各种重要信息和参数，如各种故障检测信息、各种特殊功能的控制参数以及PLC产品出厂设定值。这些信息和参数保证PLC的正常工作。在某些PLC产品中，这些寄存器是以十进制数进行编号的，它们各自存放着不同的信息。这些信息有的可以进行修改，有的是不能修改的。当需要修改系统寄存器时，必须使用特殊的命令，这些命令的使用方法见有关的使用手册。而通过用户程序，不能读取和修改系统寄存器的内容。

上面介绍了PLC的内部寄存器及I/O点的概念，这对使用者是十分重要的。但对于具体的寄存器及I/O编号和分配使用情况，则必须结合具体机型进行针对性的学习和掌握，才有实际意义。