山東省西門子電纜總代理商山東省西門子電纜總代理商

分類
控制有幾種分類
1、按控制原理的不同，自動控制分為開環控制和閉環控制。
開環控制
在開環控制中，輸出只受輸入的控制，控制精度和的特性都比較差。開環控制中，基于按時序進行邏輯控制的稱為順序控制；由順序控制裝置、檢測元件、執行機構和被控工業對象所組成。主要應用于機械、化工、物料裝卸運輸等的控制以及機械手和生產自動線。
閉環控制
閉環控制是建立在反饋原理基礎之上的，利用輸出量同期望值的偏差對進行控制，可比的控制性能。閉環控制又稱反饋控制。
2、按給定分類，自動控制可分為恒值控制、隨動控制和程序控制。
恒值控制
給定值不變，要求輸出量以一定的精度接近給定希望值的。如生產中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉速等自動控制屬于恒值。
隨動控制
給定值按未知時間函數變化，要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨的天線。
 
程序控制 
給定值按一定時間函數變化。如程控機床。
 
工作原理
檢測輸出量（被控制量）的實際值；將輸出量的實際值與給定值（輸入量）進行比較得出偏差；
用偏差值產生控制調節作用去偏差，使得輸出量維持期望的輸出。
 
性能要求
為了實現自動控制的基本任務，必須對在控制中出來的行為提出要求。對控制的基本要求，通常是通過對特定輸入的響應來的。例如，用單位階躍的過渡及穩態的一些特征值來表示。在確保性的前提下，要求系 統的動態性能和穩態性能好，即：
動態平穩（性）；
響應要快（快速性）；
跟蹤值要準確（準確性）。
 
應用領域
 
工業方面
控制已被廣泛應用于人類社會的各個領域。
 
在工業方面，對于冶金、化工、機械制造等生產中遇到的各種物理量，包括溫度、流量、壓力、厚度、張力、速度、位置、、相位等，都有相應的控制。在此基礎上通過采用數字計算機還建立起了控制性能更好和自動化程度更高的數字控制，以及具有控制與雙重功能的控制。在農業方面的應用包括水位自動控制、農業機械的自動操作等。
 
技術
自動控制的應用實例有各種類型的伺服、火力控制、制導與控制等。在、和航海方面，除了各種形式的控制外，應用的領域還包括導航、遙控和各種器。
 
其他
在辦公室自動化、圖書 、交通乃至日常家務方面，自動控制技術也都有著實際的應用。隨著控制理論和控制技術的發展，自動控制的應用領域還在不斷擴大，幾乎涉及生物、醫學、生態、經濟、社會等所有領域。
 
集散控制
 
發展歷程
控制其實從20世紀40年代就開始使用了，早期的現場基地式儀表和后期的繼電器構成了控制的前身。以PLC和DCS為代表，從70年****始應用以來，在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業控制中迅猛的發展。從90年****始，陸續出現了現場總線控制、基于PC的控制等，將簡要介紹各種常見的控制，并分析控制的演進和發展方向。
70年代中期，由于設備大型化、工藝流程連續性要求高、要控制的工藝參數增多，而且條件苛刻，要求顯示操作集中等，使已經普及的電動單元組合儀表不能*要求。在此情況下，業內廠商經過市場調查，確定的DCS產品應以模擬量反饋控制為主，輔以開關量的順序控制和模擬量開關量混合型的批量控制，它們可以覆蓋煉油、石化、化工、冶金、電力、輕工及市政工程等大部分行業。
1975年前后，在原來采用中小規模集成電路而形成的直接數字控制器（DDC）的自控和計算機技術的基礎上，出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散控制（DCS）。由于當時計算機并不普及，所以DCS應強調用戶可以不懂計算機就能使用DCS;同時，DCS還應強調向用戶提供整個。此外，的DCS應做到與中控室的常規儀表具有相同的技術條件，以保證可靠性、性。
在以后的近30年間，DCS先與成套設備配套，而后逐步擴大到工藝裝置改造上，與此同時，也分成大型DCS和中小型DCS兩類產品，使其性能價格比更具有競爭力。DCS產品雖然在原理上并沒有多少突破，但由于技術的進步、外界變化和需求的改變，共出現了三代DCS產品。1975年至80年代前期為代產品，80年代中期至90年代前期為第二代產品，90年代中期至21世紀初為第三代產品。
 
控制站
DCS中，控制站作為一個完整的計算機，它的主要I/O設備為現場的輸入、輸出處理設備，以及輸入/輸出（PI/O），包括變換與調理，A/D、D/A轉換。控制站是整個DCS的基礎，它的可靠性和性為重要，死機和控制失靈的現象是不允許的，而且冗余、掉電保護、抗、構成防爆等方面都應很有效而可靠，才能用戶要求。
關于DCS控制站的，包括實時操作、編程語言及編譯、數據庫、自診斷等，只是完善程度不同而已。第二代DCS控制站開始有面向語言和語言；第三代DCS控制站的可以完成離線組態及在線修改控制策略。為了完成控制策略，對于順序控制和批量控制組態編程，各種DCS控制站采用不同的。
 
DCS操作站
DCS操作站具有操作員功能、工程師功能、通信功能和語言功能等，其中工程師功能中包括組態、、通用（Utility）功能，還有配置、操作標記、趨勢記錄、歷史數據、總貌畫面組態、控制站組態、工藝單元或區域組態等。
實際的DCS操作站是典型的計算機，它與控制站不同，有著豐富的設備和人機界面。在人機界面方面，逐漸過渡為以GUI圖形用戶界面為平臺并采用鼠標，組態時制作流程圖和控制回路圖等采用菜單、窗口等，使人機界面友好。第三代DCS操作站是在個人計算機（PC）及Windows操作普及和通用監控圖形已商品化的基礎上誕生的。DDE或OPC接術，以太網接口與網絡相連。DCS組態、操作站組態、控制站組態均有相應，為DCS用戶的工程設計人員提供人機界面。有的DCS的采用通用監控圖形，或以此類為核心，進行二次。
 
數據通信及網絡
因為數據通信牽涉到網絡結構、通信介質（信道）、通信協議、IEEE802.4令牌總線傳輸和IEEE802.5令牌環網傳輸的通信協議在DCS中應用廣，是否能夠成為今后DCS的通訊，還有待觀察。
 
發展問題
DCS所存在的問題，主要集中在3個方面：
　　1、即開放性問題;
　　2、與現場傳感器、變送器、執行器的接線問題；
　　3、價格較貴問題[1]。
　　這些問題在第三代DCS中已開始解決。在21世紀，新一代的DCS應用戶這方面的需求。
　　在DCS應用行業分布上，如對DCS產品進行改造，是可以保持其在這些行業中的地位的。
 
編程控制
PLC的誕生和發展 
1968年，通用汽車公司的油壓部門確立了個可編程控制器的，他們的目的是既復雜又昂貴的繼電器控制。該設計規格需要固態和電腦技術，并要求能夠在工業中生存，也能夠方便地編程，并且可以重復使用。到1969年，個PLC誕生。當時稱為可編程控制器，英文是Programmable Controller，縮寫為PC。由于代PLC是為了取代繼電器的，因此，采用了梯形圖語言作為編程，形成了工廠的編程。這些早期的控制器了初的要求，并且打開了新的控制技術的發展的大門。在很短的時間，PLC就迅速擴展到食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個行業。
PLC通常根據CPU所帶的I/O點數的規模分為微型PLC、小型PLC、中型PLC、大型PLC、PC插卡式PLC以及PC兼容的PLC。各種規模分類如附表所示。
一套典型的PLC通常包括CPU模塊、電源模塊和一些輸入/輸出模塊，這些模塊在一塊背板上。如果配置，可能會包括一個操作員界面、監控計算機、通訊模塊、以及一些可選的特殊功能模塊。可編程控制器不僅容易安裝，占用空間小，能源消耗小，帶有診斷指示器可以幫助故障診斷，而且可以被重復使用到其它的項目中去。盡管有PLC的功能，如運行速度、接口種類、數據處理能力已經了很大的，但PLC一直保持了其初設計的原則，那就是簡單*的原則。
 
的PLC
PLC的技術從誕生之日起，就不停地發展。這些發展不僅改進了PLC的設計，也改變了控制的設計理念。過去，PLC適用于離散控制，如開關、順序執行等場所，但隨著PLC的功能越來越強大，PLC也開始進入自動化領域。
 
 
PLC分類
PLC種類 外觀 典型I/O點數范圍 典型應用
微型PLC 固定I/O點，磚塊式 <32點 替代繼電器，分布式I/O
小型PLC 磚塊式，模塊式 33-128點 工業機器開關控制和商業用途
中型PLC 模塊式，小機架 129-512點 復雜機器控制和一些分布式 
大型PLC 大機架 >513點分布式，監控 
PC插卡式PLC ISA或PCI總線卡式 >129點機器控制，監控
PC兼容控制器 模塊式，大或小機架 >129點機器控制，監控
 
PLC的硬件進展
以下列出了PLC的硬件進展：
·采用新的的微處理器和電子技術達到快速的掃描時間;
干熄焦控制 
·小型的、低成本的PLC，可以代替四到十個繼電器;
·高密度的I/O，以低成本提供了節省空間的接口;
·基于微處理器的智能I/O接口擴展了分布式控制能力，典型的接口如PID，網絡，CAN總線，現場總線，ASCII通信，定位，主機通訊模塊和語言模塊（如BASIC，PASCALC）等;
·包括輸入輸出模塊和端子的結構設計改進，使端子更加集成；
·特殊接口允許某些器件可以直接接到控制器上，如熱電偶、熱電阻、應力測量、快速響應脈沖等；
·外部設備改進了操作員界面技術，文檔功能成為了PLC的功能。
以上這些硬件的改進，了PLC的產品系列的豐富和發展，使PLC從小的只有10個I/O點的微型PLC，到可以達到8000點的大型PLC，*。這些產品系列，用普通的I/O和編程外部設備，可以組成局域網，并與辦公網絡相連。整個PLC的產品系列概念對于用戶來說，是一個非常節約成本的控制概念。
 
PLC的進展
與硬件的發展相似，PLC的也取得了巨大的進展，大大強化了PLC的功能:
·PLC引入了面向對象的編程工具，并且根據電工會的IEC61131-3的形成了多種語言;
· 小型PLC也提供了強大的編程指令，并且因此延伸了應用領域;
·語言，如BASIC，C在某些控制器模塊中已經可以實現，在與外部通訊和處理數據時提供了更大的編程靈活性;
·梯形圖邏輯中可以實現的功能塊指令，可以使用戶用簡單的編程實現復雜的功能;
·診斷和錯誤檢測功能從簡單的控制器的故障診斷擴大到對所控制的機器和設備的和設備診斷;
·浮點算術可以進行控制應用中計量、平衡和統計等所牽涉的復雜計算;
·數據處理指令簡化和改進, 可以進行涉及大量數據存儲、跟蹤和存取的復雜控制和數據采集和處理功能。
盡管PLC比原來復雜了很多，但是，他們依然保持了令人吃驚的簡單性，對操作員來說，的高功能的PLC與30年前的PLC一樣那么容易操作，甚至更為簡單。
 
PLC的未來發展
PLC的未來發展不僅取決與產品本身的發展，還取決于PLC與其它控制和工廠設備的集成情況。PLC通過網絡，被集成到計算機集成制造（CIM）中，把他們的功能和資源與數控技術、機器人技術、CAD/CAM技術、個人計算機、信息以及分層結合起來，在工廠的未來發展中，將占據重要的地位。 新的PLC的技術進展包括，更好的操作員界面，圖形用戶界面（GUI），人機界面，也包括與設備、硬件和的接口，并支持人工智能比如邏輯I/O等。進展將采用廣泛使用的通訊提供不同設備的連接，新的PLC指令將立足于PLC的智能性，基于知識的學習型的指令也將逐步被引入，以的能力。可以肯定的是，未來的工廠自動化中，PLC將肯定占據重要的地位，控制策略將被智能地分布開來，而不是集中，超級PLC將在需要復雜運算、網絡通信和對小型PLC和機器控制器的監控的應用中使用。
 
常見控制
 
現場總線控制
控制 
1、現場總線的特點
現場總線的突出特點在于它把集中與分散相結合的DCS集散控制結構，變成的全分布式結構，把控制功能下放到現場，依靠現場智能設備本身實現基本控制功能。現場總線的特點主要以下幾個方面:
（1） 以數字*取代的模擬 
以數字*取代DCS的4～20mA模擬，且雙向傳輸。一對雙絞線或一條電纜上通常可掛接多個設備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大為。同時，通信總線延伸到現場傳感器、變送器、控制器和伺服機構，操作人員在控制室就能實現主控對現場設備的在線、診斷、校驗和參數整定，節省了硬件數量與投資。
（2）現場總線實現了結構上的分散
現場總線在結構上只有現場設備和操作站2個層次，將DCS的I/O控制站并入現場智能設備，取消了I/O模件，現場儀表都是內裝微處理器的，輸出的結果直接送到鄰近的調節閥上，*不需要經過控制室主控，實現了結構上的分散。
（3） 總線網絡是開放的
將集成的權力交給用戶，用戶可以按自己的需要和考慮，把來自不同供應商的產品組成規模各異的。可以用不同廠家的現場儀表去替換出現故障的另一廠家的現場儀表。
2、當前的現場總線
現場總線技術是從80年代后期誕生的網絡通信技術，經歷十幾年左右的發展，上出現了幾個有代表性的現場總線和幾個系列產品，較流行的有:
（1）會現場總線（Foundation Fieldbus）
在現場總線的研究制訂中，出現過多種企業集團或組織，通過不斷的競爭，到1994年在上基本上形成了兩大陣營，ISP協議為首，聯合歐洲150家公司制訂的World FIP協議。這兩大集團于1994年合并，成立現場總線會（Fieldbus Foundation,FF），致力于上統一的現場總線協議。FF的協議符合IEC1158-2，也稱為SP50。
（2） Profibus現場總線
它是作為德國和歐洲的現場總線。研究所共同推出的。它采用OSI模型的物理層、數據鏈路層。現場總線信息規范（FMS）型則只隱去了OSI的第三至第六層，采用了應用層。
（3） LonWork（Local Operating Network局部操作網）現場總線
于1990年正式推出的。它采用ISO/OSI模型的全部7層協議，采用了面向對象的設計，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置，其大傳輸速率為1.5Mbps,傳輸距離為2700m，傳輸介質可以是雙絞線、光纜、射頻、紅外線和電力線等。
（4）控制局域網（Control Area Network，CAN）控制網絡
用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信。CAN結構模型取ISO/OSI模型的第1、2、7層協議，即物理層、數據鏈路層和應用層。
此外還值得一提的是，可尋址遠程傳感器數據公路（Highway Addressable Remote Transducer，HART）協議，早推出的一種兼容4~20mA模擬和調制數字的現場總線協議。其數字通信由于采用調制/解調，屬于模擬向數字轉變中的過渡產品，因而在當前的過渡時期具有較強的競爭力，了較快的發展。
3、現場總線的未來
現場總路線將成為工業控制發展的性飛躍，有關現場總線的報道層出不窮，其中令人關注的焦點集中在能否出現全統一的現場總線。
不同的現場總線有不同的功能，各有其適用的，靠一種現場總線打天下的想法看來不太現實。當然，從另一方面來講，相當一部分現場總線是大同小異的，技術上非常接近，在優勝劣汰的下同類總線終將趨于統一。但商業利益上的激烈競爭是這個問題的主要原因，對于現場總線形成巨大影響的自動化廠商，因為要盡可能自身的地位和利益而不愿放棄其已擁有的現場總線;因此，在未來較長的一段時間內，現場總線之爭會越演越烈。
開放式控制
控制 
1、開放性控制的概念
*以來，制造與生產企業所采用控制大多是的、封閉的體系結構，其構成的硬件是按照各自的度身定制的。無論是DCS，PLC還是FCS，雖然它們具有結構簡單、技術成熟、產品批量大等優點，但相對日新月異的生產要求，也越來越出其固有的缺點。在許況下,當用戶要想進行功能上的擴展或變化時，都必須求助于的提供商，如想把特殊要求融入到控制中去時，都是比較困難的。這無形中不僅了制造企業的成本，也成為控制升級換代的“瓶頸”。
由于市場競爭越來越，從而要求制造商具有較強的市場適應能力，這一趨勢促成了一個新概念的產生，即模塊化、可重構、可擴充的軟硬件，這就是開放式控制。這一為制造廠提供了將其技術與任何第三方的技術或產品進行集成的可能性。
2、控制制造商的開放路線
機構美國自動化市場研究公司ARC（Automation Research Corp.）調查預計，在亞洲，基于PC的控制、以太網的I/O模件等開放式的銷售額預計近兩年的增幅達到145%，所以，可見在控制市場中，開放的增長率遠遠高于的控制。
幾乎所有的制造商都已認識到了開放必將是自動化的未來。在任何一家控制制造商的新產品樣本中，都可以看到“開放性”的字樣。但是，他們的開放性通常都是在原有的上層加上一些接口實現局部的互連和通信，并非真正意義上的開放。不要說控制器的底層，就是在操作站這一層，他們在實現與外界通信方面存在著重重困難。這種狀況的產生并不是由于他們無法出全開放的，而是出于其產品戰略考慮不愿也不能這樣做。盡管開放式控制的市場增長率較高，但由于值還不大，制造商不愿放棄已經現成的數十倍的市場。
但這些公司對于開放式市場并非采取坐視不理、惟我獨尊的態度。各個公司均在考慮用現有的產品組合出形式上的“開放式”。如西門子的PCS7和 WinAC，實際上就是用工控機下掛S7的PLC而組成的概念性的，典型地表示了其一方面不想在開放式領域落后于他人，同時又不想失去老用戶的復雜情結。類似的還有Rockwell-AB的ControlLogic，Fisher-rosemount的Delta-V等等，都是將原有的加上“開放”的標簽。他們的目的都是相同的，那就是既不錯過開放式這班航船，又可以將原有的盡量多地銷售出去。全力致力于真正開放式的反而是一些新興的相對較小的公司如美國的Opto22，SoftPLC，Controlsoft以及英國的Transmitton等等。這些公司沒有過去的包袱，所的產品的市場目標也不存在搶自己飯碗的問題，所以他們可以沒有后顧之憂地宣傳。由于他們的產品是充分考慮了開放性的，今后將成為開放性控制的新的生力軍。
3、開放式研究存在的問題
首先，開放式控制的概念不清晰，沒有解決開放控制的平臺問題。各所采用的體系結構并不一致，相互之間兼容性和互換性，因而各軟硬件不具備可移植性和互操作性。
其次，沒有充分利用像Windows、UNIX、OS/2等操作。思想與技術落后，始終處于甚至低于結構化程序設計的水平。沒有充分利用面向對象、重用等工程中的新理論、新技術，而這些正是實現開放性控制的關鍵所在。
此外，產品的升級、更新、修改和仍然依賴于生產廠家，沒有提供相應的工具和，用戶無法把自己的或任何第三方的思想或產品融入到中去。
PC-BASED控制 
歷，VME總線工業控制機一直是許多嵌入式應用的機型[6]。1981年，Mostek、Motorola、Philip和Signetics公司發明了VME總線，1996年的新VME64（ANSI/VITA1-1994）將總線數據寬度到64位，大數據傳輸速度為80Mbps。由Force Computers制定的VME64x總線規范將總線速度到了320Mbps。VME總線工控機是實時控制平臺，大多數運行的是實時操作，并由OS制造商提供的工具應用程序。VME總線新產品已經采用了500MHz的Pentium Ⅲ處理器。
由于用戶希望使用與所熟悉的桌面PC機相同的操作和工具，了開放式桌面PC在工業中的直接應用。除了VME總線工控機外，產生了一系列基于PC的、與ISA/PCI總線兼容的嵌入式工控機，其中比較有代表性的是CompactPCI/PXI總線、AT96總線、STD總線、STD32總線、 PC/104和PC/104-Plus總線嵌入式工業控制機。
隨著Intel CPU和Microsoft DOS/WINDOWS架構演變成事實上的（Wintel），ISA/PCI總線加固型工業PC（IPC）開始向工業領域滲透。然而，雖然加固型工控機對基于大母板的桌面機進行了工業化改造，但其背板技術仍然存在許多缺點：不良的熱設計、不良的連接、不的模板尺寸和有限的PCI插槽數（大4個）等。因此。
1995年6月PCI SIG正式公布了PCI局部總線規范2.1版，同時PICMG推出了個PCI/ISA無源背板總線。為了將PCI SIG的PCI總線規范用在工業控制計算機，1995年11月PCI工業計算機制造者聯合會（PICMG）頒布了CompactPCI規范1.0版。由于CPCI總線工控機良好地解決了可靠性和可性問題，而且基于Microsoft的和工具的價位比較低，所以，CPCI工控機得以迅速打入嵌入式產品市場。但相對于PCI/ISA加固型工控機而言，由于總體成本高、技術難度大、無源背板定義并不*統一模板配套性差、電磁兼容性設計要求高等因素，CompactPCI工控機在工業控制領域并未實際應用，反而在電信市場廣泛應用。
 
電氣控制
電氣控制一般稱為電氣設備二次控制回路，不同的設備有著不同的控制回路，主要分高壓電氣設備與低壓電氣設備的控制。
控制 
根據設備不同的要求，電氣控制很多，包括以下幾個方面的控制：
1、由繼電器器控制
2、觸點控制
3、無觸點邏輯控制
4、可編程控制
5、控制器控制
電氣控制設計方案 
控制要求：電氣控制設計出要充分能現場對控制設備的需求，主要設計需考慮到實現簡便、可靠、經濟、適用等特點，以保證控制與控制需要相適應，與通用化程度相適應，以及充分工藝要求，具有良好的通用性和靈活性。
 
種控制
單片機+PC聯合作用的控制。單片機的成本更低?但更輕便?更能靈活的嵌入硬件切割機內。但單片機的大缺點是處理能力不夠強大,所以很多很復雜的控制程序必須要單片機結合PC來共同完成,也就是說對于那些負責的運算或者很復雜的切割式樣,單獨依靠單片機還有一定的設計難度。
 
第二種控制
以PC作為處理平臺的控制。這種控制是容易設計也是容易實現的,靈活性高,原因是基于PC為處理平臺的控制器可以有著豐富和大家都很熟悉的軟硬件資源,所以這樣的控制平臺設計性很強大,運作性能也很強大?如果能充分的利用PC軟硬件資源,設計靈活和復雜的控制程序顯得輕而易舉。但缺點是這種控制不能脫離PC運行,所以相對來說成本會顯得比其他更貴點
 
控制拓展
基于電磁傳感器路徑識別的智能車控制


在用戶程序執行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執行中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
在程序執行的中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區別。
 
輸出刷新階段
當掃描用戶程序結束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。
 
小結
根據上述的描述，可以對PLC工作的特點小結如下：[5] 
①PLC采用集中采樣、集中輸出的工作，這種了外界的影響。
②PLC的工作是循環掃描的，循環掃描時間的長短取決于指令執行速度、用戶程序的長度等因素。
③輸出對輸入的影響有滯后現象。PLC采用集中采樣、集中輸出的工作，當采樣階段結束后，輸入狀態的變化將要等到下一個采樣周期才能被接收，因此這個滯后時間的長短又主要取決于循環周期的長短。此外，影響滯后時間的因素還有輸入濾波時間、輸出電路的滯后時間等。
④輸出映像寄存器的內容取決于用戶程序掃描執行的結果。
⑤輸出鎖存器的內容由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數據決定。
⑥PLC當前實際的輸出狀態有輸出鎖存器的內容決定。
 
功能特點
編輯 
(1)可靠性高。由于PLC大都采用單片微型計算機，因而集成度高，再加上相應的保護電路及自診斷功能，了的可靠性。
(2)編程容易。PLC的編程多采用繼電器控制梯形圖及命令語句，其數量比微型機指令要少得多，除中、PLC外，一般的小型PLC只有16條左右。由于梯形圖形象而簡單，因此容易、使用方便，甚至不需要計算機知識，就可進行編程。
(3)組態靈活。由于PLC采用積木式結構，用戶只需要簡單地組合，便可靈活地改變控制的功能和規模，因此，可適用于任何控制。
(4)輸入/輸出功能模塊齊全。PLC的大優點之一，是針對不同的現場(如直流或交流、開關量、數字量或模擬量、電壓或電流等)，均有相應的模板可與工業現場的器件(如按鈕、開關、傳感電流變送器、電機啟動器或控制閥等)直接連接，并通過總線與CPU主板連接。
(5)安裝方便。與計算機相比，PLC的安裝既不需要機房，也不需要嚴格的屏蔽措施。使用時只需把檢測器件與執行機構和PLC的I/O接口端子正確連接，便可正常工作。
(6)運行速度快。由于PLC的控制是由程序控制執行的，因而不論其可靠性還是運行速度，都是繼電器邏輯控制無法相比的。
近年來，微處理器的使用，特別是隨著單片機大量采用，大大增強了PLC的能力，并且使PLC與微型機控制之間的差別越來越小，特別是PLC更是如此。[6] 
 
集成
編輯 
在制造工業中存在大量的開關量為主的開環的順序控制，它按照邏輯條件進行順序號按照時序;另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關系進行連鎖保護的控制;以及大量的開關量、脈沖量、計時、計數器、模擬量的越限等狀態量為主的—離散量的數據采集。由于這些控制和的要求，使PLC發展成了取代繼電器線路和進行順序控制為主的產品。PLC廠家在原來CPU模板上提逐漸了各種通訊接口，現場總線技術及以太網技術也同步發展，使PLC的應用范圍越來越廣泛。 PLC具有可靠、價格便宜、功能齊全、應用靈活方便、操作方便的優點，這是它能持久的占有市場的根本原因。
PLC控制器本身的硬件采用積木式結構，有母板，數字I/O模板，模擬I/O模板，還有特殊的定位模板，條形碼識別模板等模塊，用戶可以根據需要采用在母板上擴展或者利用總線技術配備遠程I/O從站的來想要的I/O數量。
PLC在實現各種數量的I/O控制的同時，還具備輸出模擬電壓和數字脈沖的能力，使得它可以控制各種能接收這些的伺服電機，步進電機，變頻電機等，加上屏的人機界面支持，施耐德的PLC可以您在控制中任何層次上的需求。
 
選型規則
編輯 
在可編程邏輯控制器設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是可編程邏輯控制器工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。可編程邏輯控制器及有關設備應是集成的、的，按照易于與工業控制形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用可編程邏輯控制器應是在相關工業領域有投運業績、成熟可靠的，可編程邏輯控制器的硬件、配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定可編程邏輯控制器的功能、外部設備特性等，后選擇有較高性能價格比的可編程邏輯控制器和設計相應的控制。
 
輸入輸出（I/O）點數的估算
I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商可編程邏輯控制器的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。
 
存儲器容量的估算
存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。
存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的10～15倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為一個字），另外再按此數的25%考慮余量。
 
控制功能的選擇
該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。
1、運算功能
簡單可編程邏輯控制器的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能；普通可編程邏輯控制器的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等；大型可編程邏輯控制器中還有模擬量的PID運算和其他運算功能。隨著開放的出現，在可編程邏輯控制器中都已具有通信功能，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或機的通信，有些產品還具有與工廠或企業網進行數據通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發，合理選用所需的運算功能。大多數應用，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和PID運算等。要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。
2、控制功能
控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。可編程邏輯控制器主要用于順序邏輯控制，因此，大多數常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，可編程邏輯控制器的處理速度和節省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。
3、通信功能
大中型可編程邏輯控制器應支持多種現場總線和通信協議（如TCP/IP），需要時應能與工廠網（TCP/IP）相連接。通信協議應符合ISO/IEEE通信，應是開放的通信網絡。
可編程邏輯控制器的通信接口應包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等；大中型可編程邏輯控制器通信總線（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線應符合，通信距離應裝置實際要求。
可編程邏輯控制器的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。可編程邏輯控制器的通信網絡主要形式有下列幾種形式：
1）、PC為主站，多臺同型號可編程邏輯控制器為從站，組成簡易可編程邏輯控制器網絡；
2）、1臺可編程邏輯控制器為主站，其他同型號可編程邏輯控制器為從站，構成主從式可編程邏輯控制器網絡；
3）、可編程邏輯控制器網絡通過特定網絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網；
4）、可編程邏輯控制器網絡（各廠商的可編程邏輯控制器通信網絡）。
為減輕CPU通信任務，根據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現場總線、）通信處理器。
4、編程功能
離線編程：可編程邏輯控制器和編程器公用一個CPU，編程器在編程時，CPU只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行，CPU對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程可成本，但使用和調試不方便。在線編程：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種成本較高，但調試和操作方便，在大中型可編程邏輯控制器中常采用。
五種化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其（IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以特殊控制的控制要求。
5、診斷功能
可編程邏輯控制器的診斷功能包括硬件和的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，診斷分內診斷和外診斷。通過對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過對可編程邏輯控制器的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。
可編程邏輯控制器的診斷功能的強弱，直接影響對操作和人員技術能力的要求，并影響平均時間。
6、處理速度
可編程邏輯控制器采用掃描工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果時間小于掃描時間，則可編程邏輯控制器將掃描不到該，造成數據的丟失。
處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、等有關。可編程邏輯控制器接點的響應快、速度高，每條二進制指令執行時間約0.2～0.4Ls，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應：小型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于0.5ms/K；大中型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于0.2ms/K。
 
可編程邏輯控制器的類型
可編程邏輯控制器按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用分為現場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。
整體型可編程邏輯控制器的I/O點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制；模塊型可編程邏輯控制器提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制。
 
PLC輸入/輸出類型
開關量 
開關量主要指開入量和開出量，是指一個裝置所帶的輔助點，譬如變壓器的溫控器所帶的繼電器的輔助點（變壓器超溫后變位）、閥門凸輪開關所帶的輔助點（閥門開關后變位），器所帶的輔助點（器后變位）、熱繼電器（熱繼電器后變位），這些點一般都傳給PLC或綜保裝置，電源一般是由PLC或綜保裝置提供的，自己本身不帶電源，所以叫無源接點，也叫PLC或綜保裝置的開入量。
1、數字量
在時間上和數量上都是離散的物理量稱為數字量。把表示數字量的叫數字。把工作在數字下的電子電路叫數字電路。
例如：
用電子電路記錄從自動生產線上輸出的零件數目時，每送出一個零件便給電子電路一個，使之記1，而平時沒有零件送出時加給電子電路的是0，所在為記數。可見，零件數目這個無論在時間上還是在數量上都是不連續的，因此他是一個數字。小的數量單位就是1個。
2、模擬量
在時間上或數值上都是連續的物理量稱為模擬量。把表示模擬量的叫模擬。把工作在模擬下的電子電路叫模擬電路。
例如：
熱電偶在工作時輸出的電壓就屬于模擬，因為在任何情況下被測溫度都不可能發生突跳，所以測得的電壓無論在時間上還是在數量上都是連續的。而且，這個電壓在連續變化中的任何一個取值都是具體的物理意義，即表示一個相應的溫度。
 
轉換原理
1. 數模轉換器是將數字轉換為模擬的，一般用低通濾波即可以實現。數字行，即把數字碼轉換成與之對應的電平，形成階梯狀，然后進行低通濾波。
根據與的理論，數字階梯狀可以看作沖激采樣和矩形脈沖的卷積，那么由卷積定理，數字的頻譜就是沖激采樣的頻譜與矩形脈沖頻譜（即Sa函數）的乘積。這樣，用Sa函數的倒數作為頻譜特性補償，由數字便可恢復為采樣。由采樣定理，采樣的頻譜經低通濾波便原來模擬的頻譜。
一般實現時，不是直接依據這些原理，因為尖銳的采樣很難，因此，這兩次濾波（Sa函數和低通）可以合并（級聯），并且由于這各的濾波特性是物理不可實現的，所以在真實的中只能近似完成。
2. 模數轉換器是將模擬轉換成數字的，是一個濾波、采樣保持和編碼的。
模擬經帶限濾波，采樣保持電路，變為階梯形狀，然后通過編碼器， 使得階梯狀中的各個電平變為二進制碼。
 
選擇型號
編輯 
PLC產品的種類繁多。PLC的型號不同,對應著其結構形式、性能、容量、指令、編程、價格等均各不相同,適用的也各有側重。因此,合理選用PLC,對于PLC控制的技術經濟指標有著重要意義。
 
PLC機型的選擇
PLC的選擇主要應從PLC 的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等方面加以綜合考慮。PLC機型選擇的基本原則是在功能要求及保證可靠、方便的前提下,力爭佳的性能價格比。選擇時應主要考慮到合理的結構型式,安裝的選擇,相應的功能要求,響應速度要求,可靠性的要求,機型盡量統一等因素。
 
合理的結構型式
PLC主要有整體式和模塊式兩種結構型式。
整體式PLC的每一個I/O點的平格比模塊式的便宜,且體積相對較小,一般用于工藝較為固定的小型控制中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便,在I/O點數、輸入點數與輸出點數的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大,且方便,一般于較復雜的控制。
 
安裝的選擇
PLC的安裝分為集中式、遠程I/O式以及多臺PLC聯網的分布式。
集中式不需要設置驅動遠程I/O硬件,反應快、成本低；遠程I/O式適用于大型,的裝置分布范圍很廣,遠程I/O可以分散安裝在現場裝置附近,連線短,但需要增設驅動器和遠程I/O電源；多臺PLC聯網的分布式適用于多臺設備分別控制,又要相互聯系的,可以選用小型PLC,但必須要附加通訊模塊。
 
相應的功能要求
一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數等功能,對于只需要開關量控制的設備都可。
對于以開關量控制為主,帶少量模擬量控制的,可選用能帶A/D和D/A轉換單元,具有加減算術運算、數據傳送功能的增強型低檔PLC。對于控制較復雜,要求實現PID運算 、閉環控制、通信聯網等功能,可視控制規模大小及復雜程度,選用中檔或PLC。但是中、PLC價格較貴,一般用于大規模控制和集散控制等。
 
響應速度要求
PLC是為工業自動化設計的通用控制器,不同檔次PLC的響應速度一般都能其應用范圍內的需要。如果要跨范圍使用PLC,或者某些功能或有特殊的速度要求時,則應該慎重考慮PLC的響應速度,可選用具有高速I/O處理功能的PLC,或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC等。
 
可靠性的要求
對于一般PLC的可靠性均能。對可靠性要求很高的,應考慮是否采用冗余或熱備用。
 
機型盡量統一
一個企業,應盡量做到PLC的機型統一。主要考慮到以下三方面問題：
1)機型統一,其模塊可互為備用,便于備品備件的采購和。
2)機型統一,其功能和使用類似,有利于技術力量的培訓和技術水平的。
3)機型統一,其外部設備通用,資源可共享,易于聯網通信,配計算機后易于形成一個多級分布式控制。