探索PLC产品的特点与优势分析

目前，PLC在全世界的工业控制中被大范围采用。PLC的生产厂家不断涌现，推出的产品种类繁多，功能各具特色。其中，美国的AB公司、通用电气公司，德国的西门子公司，法国的TE公司，日本的欧姆龙、三菱、富士等公司，都是目前市场上非常主流且极具有代表性的生产厂家。目前国内也自行研制、开发、生产出许多小型PLC，应用于更多的有各类需求的自动化控制系统中。

在世界范围内（包括国内市场），西门子、三菱、欧姆龙、松下的产品占有率较高、普及应用较广，下面大致介绍这些典型PLC相关产品信息。

1.西门子PLC

德国西门子（SIEMENS）公司的PLC系列产品在中国的推广较早，在很多的工业生产自动化控制领域，都曾有过经典的应用。从某种意义上说，西门子系列PLC决定了现代可编程序控制器发展的方向。

西门子公司为了满足用户的不同要求，推出了多种PLC产品，这里主要以西门子S7类PLC（包括S7—200系列、S7—300系列和S7—400系列）产品为例介绍。

西门子S7类PLC产品主要有PLC主机（CPU模块）、电源模块（PS）、信号模块（SM）、通信模块（CP）、功能模块（FM）、接口模块（IM）等部分，如图12-21所示。

图12-21 典型西门子PLC的实物外形

（1）PLC主机

PLC的主机（又称CPU模块）是将CPU、基本输入/输出和电源等集成封装在一个独立、紧凑的设备中，从而构成了一个完整的微型PLC系统。因此，该系列的PLC主机可以单独构成一个独立的控制系统，并实现相应的控制功能。

图12-22所示为几种典型西门子PLC主机的实物外形。

【资料】

西门子S7—200系列PLC主机的CPU包括多种型号，主要有CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP/CPUXPsi、CPU226等几种；

西门子S7—300系列PLC常见的CPU型号主要有CPU313、CPU314、CPU315/CPU315—2DP、CPU316—2DP、CPU312IFM、CPU312C、CPU313C、CPU315F等；

西门子S7—400系列PLC常见的CPU型号主要有CPU412—1、CPU413—1/413—2、CPU414—1/414—2DP、CPU416—1等。

图12-22 几种典型西门子PLC主机的实物外形

（2）电源模块（PS）

电源模块是指由外部为PLC供电的功能单元，在西门子S7—300系列、西门子S7—400系列中比较多见。图12-23所示为几种西门子PLC电源模块实物外形。

图12-23 几种西门子PLC电源模块实物外形

【资料】

不同型号的PLC所采用的电源模块不相同，西门子S7—300系列PLC采用的电源模块主要有PS305和PS307两种，西门子S7—400系列PLC采用的电源模块主要有PS405和PS407两种。不同类型的电源模块，其供电方式也不相同，可根据产品附带的参数表了解。

（3）信号扩展模块

各类型的西门子PLC在实际应用中，为了实现更强的控制功能可以采用扩展I/O点的方法扩展其系统配置和控制规模，其中各种扩展用的I/O模块统称为信号扩展模块（SM）。不同类型的PLC所采用的信号扩展模块不同，但基本都包含了数字量扩展模块和模拟量扩展模块两种。

图12-24所示为典型数字量扩展模块和模拟量扩展模块实物外形。

图12-24 典型数字量扩展模块和模拟量扩展模块实物外形

西门子各系列PLC中除本机集成的数字量I/O端子外，可连接数字量扩展模块（DI/DO）用以扩展更多的数字量I/O端子。

在PLC的数字系统中，不能输入和处理连续的模拟量信号，但在很多自动控制系统中，所控制的量为模拟量，因此为使PLC的数字系统可以处理更多的模拟量，除本机集成的模拟量I/O端子外，可连接模拟量扩展模块（AI/AO）用以扩展更多的模拟量I/O端子。

（4）通信模块（CP）

西门子PLC有很强的通信功能，除其CPU模块本身集成的通信接口外，还扩展连接通信模块，用以实现PLC与PLC之间、PLC与计算机之间、PLC与其他功能设备之间的通信。

图12-25所示为西门子S7系列常用的通信模块实物外形。不同型号的PLC可扩展不同类型或型号的通信模块，用以实现强大的通信功能。

（5）功能模块（FM）

功能模块（FM）主要用于要求较高的特殊控制任务，西门子PLC中常用的功能模块主要有计数器模块、进给驱动位置控制模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块、定位和连续路径控制模块、闭环控制模块、称重模块、位置输入模块和超声波位置解码器等。

图12-26所示为西门子S7系列常用的功能模块实物外形。

图12-25 西门子S7系列常用的通信模块实物外形

图12-26 西门子S7系列常用的功能模块实物外形

（6）接口模块（IM）

接口模块（IM）用于组成多机架系统时连接主机架（CR）和扩展机架（ER），多应用于西门子S7—300/400系列PLC系统中。

图12-27所示为西门子S7—300/400系列常用的接口模块实物外形。

图12-27 西门子S7—300/400系列常用的接口模块实物外形

【资料】

不同类型的接口模块功能特点和规格也不相同，各接口模块的特点及规格如表12-1所示。

表12-1　各接口模块的特点及规格

（7）其他扩展模块

西门子PLC系统中，除上述的基本组成模块和扩展模块外，还有一些其他功能的扩展模块，该类模块一般作为一系列PLC专用的扩展模块。

例如，热电偶或热敏电阻扩展模块（EM231），该模块是专门与S7—200（CPU224、CPU224XP、CPU226、CPU226XM）PLC匹配使用的，它是一种特殊的模拟量扩展模块，可以直接连接热电偶（TC）或热敏电阻（RTD）以测量温度。该温度值可通过模拟量通道直接被用户程序访问。

2.三菱PLC

三菱公司为了满足各行各业不同的控制需求，推出了多种系列型号的PLC，如Q系列、AnS系列、QnA系列、A系列和FX系列等，如图12-28所示。

(www.xing528.com)

图12-28 三菱各系列型号的PLC

同样，三菱公司为了满足用户的不同要求，也在PLC主机的基础上，推出了多种PLC产品，这里主要以三菱FX系列PLC产品为例进行介绍。

三菱FX系列PLC产品中，除了PLC基本单元（相当于我们上述的PLC主机）外，还包括扩展单元、扩展模块以及特殊功能模块等，这些产品可以结合构成不同的控制系统，如图12-29所示。

图12-29 三菱FX系列PLC产品

（1）基本单元

三菱PLC的基本单元是PLC的控制核心，也称为主单元，主要由CPU、存储器、输入接口、输出接口及电源等构成，是PLC硬件系统中的必选单元。

图12-30所示为三菱FX_2N系列PLC的基本单元的实物外形。它是FX系列中最为先进的系列，其I/O点数在256点以内。

图12-30 三菱FX_2N系列PLC的基本单元的实物外形

【资料】

三菱FX_2N系列PLC的基本单元主要有25种产品类型，每一种类型的基本单元通过I/O扩展单元都可扩展到256个I/O点，根据其电源类型的不同，25种类型的FX_2N系列PLC基本单元可分为交流电源和直流电源两大类。表12-2所示为三菱FX_2N系列PLC基本单元的类型及I/O点数。

表12-2 三菱FX_2N系列PLC基本单元的类型及I/O点数

（2）扩展单元

扩展单元是一个独立的扩展设备，通常接在PLC基本单元的扩展接口或扩展插槽上，用于增加PLC的I/O点数及供电电流的装置，内部设有电源，但无CPU，因此需要与基本单元同时使用。当扩展组合供电电流总容量不足时，就须在PLC硬件系统中增设扩展单元进行供电电流容量的扩展。图12-31所示为三菱FX_2N系列PLC的扩展单元。

图12-31 三菱FX_2N系列PLC的扩展单元

【资料】

三菱FX_2N系列PLC的扩展单元主要有6种类型，根椐其输出类型的不同，6种类型的FX_2N系列PLC扩展单元可分为继电器输出和晶体管输出两大类。表12-3所示为三菱FX_2N系列PLC扩展单元的类型及I/O点数。

表12-3 三菱FX_2N系列PLC扩展单元的类型及I/O点数

（3）扩展模块

三菱PLC的扩展模块是用于增加PLC的I/O点数及改变I/O比例的装置，内部无电源和CPU，因此需要与基本单元配合使用，并由基本单元或扩展单元供电，如图12-32所示。

图12-32 三菱PLC的扩展模块

【资料】

三菱FX_2N系列PLC的扩展模块主要有3种类型，分别为FX_2N—16EX、FX_2N—16EYT、FX_2N—16EYR，其各类型扩展模块的类型及I/O点数如表12-4所示。

表12-4 三菱FX_2N系列PLC扩展模块的类型及I/O点数

（4）特殊功能模块

特殊功能模块是PLC中的一种专用的扩展模块，如模拟量I/O模块、通信扩展模块、温度控制模块、定位控制模块、高速计数模块、热电偶温度传感器输入模块、凸轮控制模块等。

图12-33所示为几种特殊功能模块产品的实物外形。可以根据实际需要有针对性的对某种特殊功能模块产品进行详细了解，这里不再一一介绍。

3.松下PLC

松下PLC是目前国内比较常见的PLC产品之一，其功能完善，性价比较高，图12-34所示为松下系列的PLC实物外形。松下PLC可分为小型的FP-X、FP0、FP1、FPΣ、FP-e系列产品；中型的FP2、FP2SH、FP3系列；大型的EP5系列等。

图12-33 几种特殊功能模块产品的实物外形

图12-34 松下系列的PLC实物外形

【资料】

松下PLC的主要功能特点。

•具有超高速处理功能，处理基本指令只需0.32μs，还可快速扫描。程序容量大，容量可达到32k步。

•具有广泛的扩展性，I/O最多为300点。还可通过功能扩展插件、扩展FPO适配器，使扩展范围更进一步扩大。

•可靠性和安全性可以保证，8位密码保护和禁止上传功能，可以有效的保护系统程序。

•通过普通USB电缆线（AB型）即可与计算机实现连接。

•部分产品具有指令系统，功能十分强大。

•部分产品采用了可以识别FP—BASIC语言的CPU及多种智能模块，可以设计十分复杂的控制系统。

•FP系列都配置通信机制，并且使用的应用层通信协议具有一致性，可以设计多级PLC网络控制系统。

4.欧姆龙PLC

日本欧姆龙（OMRON）公司的PLC较早进入中国市场，开发了最大的I/O点数在140点以下的C20P、C20等微型PLC；最大I/O点数在2048点的C2000H等大型PLC，图12-35所示为欧姆龙的PLC产品实物外形图，该公司产品被广泛用于自动化系统设计的产品中。

图12-35 欧姆龙的PLC产品实物外形

【资料】

欧姆龙公司对可编程控制器及其软件的开发有自己的特殊风格。例如，C2000H大型PLC是将系统存储器、用户存储器、数据存储器和实际的输入输出接口、功能模块等，统一按绝对地址形式组成系统。它把数据存储和电器控制使用的术语合二为一，命名数据区为I/O继电器、内部负载继电器、保持继电器、专用继电器、定时器/计数器。