1.5 可編程控製器的基本性能

可編程控製器的基本性能可用如下八條予以概括：

1.5.1 工作速度
工作速度是指PLC的CPU執行指令的速度及對急需處理的輸入信號的響應速度。工作速度是PLC工作的基礎。速度高了，才可能通過運行程序實現控製，才可能不斷擴大控製規模，才可能發揮PLC的多種多樣的作用。
PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的條數也不同。少的幾十條，多的幾百條。指令不同，執行的時間也不同。但各種PLC總有一些基本指令，而且各種的PLC都有這些基本指令，故常以執行一條基本指令的時間來衡量這個(ge) 速度。這個(ge) 時間當然越短越好，已從(cong) 微秒級縮短到零點微秒級。並隨著微處理器技術的進步，這個(ge) 時間還在縮短。
執行時間短可加快PLC對一般輸入信號的響應速度。從(cong) 討論PLC的工作原理知，從(cong) 對PLC加入輸入信號，到PLC產(chan) 生輸出，最理想的情況也要延遲一個(ge) PLC運行程序的周期。因為(wei) PLC監測到輸入信號，經運行程序後產(chan) 生的輸出，才是對輸入信號的響應。不理想時，還要多延長一個(ge) 周期。當輸入信號送入PLC時，PLC的輸入刷新正好結束，就是這種情況。這時，要多等待一個(ge) 周期，PLC的輸入映射區才能接受到這個(ge) 新的輸入信號。對一般的輸入信號，這個(ge) 延遲雖可以接受，但對急需響應的輸入信號，就不能接受了。對急需處理的輸人信號延遲多長時間PLC能予以響應，要另作要求。
為(wei) 了處理急需響應的輸入信號，PLC有種種措施。不同的PLC措施也不完全相同，提高響應速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷，然後再輸出即時刷新，即中斷程序運行後，有關(guan) 的輸出點立即刷新，而不等到整個(ge) 程序運行結束後再刷新。
這個(ge) 效果可從(cong) 兩(liang) 個(ge) 方麵來衡量：一是能否對幾個(ge) 輸入信號作快速響應；二是快速響應的速度有多快。多數PLC都可對一個(ge) 或多個(ge) 輸入點作快速響應，快速響應時間僅(jin) 幾個(ge) 毫秒。性能高的、大型的PLC響應點數更多。
工作速度關(guan) 係到PLC對輸入信號的響應速度，是PLC對係統控製是否及時的前提。控製不及時，就不可能準確與(yu) 可靠，特別是對一些需作快速響應的係統。這就是把工作速度作為(wei) PLC**指標的原因。
1.5.2 控製規模
控製規模代表PLC控製能力，看其能對多少輸入、輸出點及對多少路模擬進行控製。
控製規模與(yu) 速度有關(guan) 。因為(wei) 規模大了，用戶程序也長，執行指令的速度不快，勢必延長PLC循環的時間，也必然會(hui) 延長PLC對輸入信號的響應。為(wei) 了避免這個(ge) 情況，PLC的工作速度就要快。所以，大型PLC的工作速度總是比小的要快。
控製規模還與(yu) 內(nei) 存區的大小有關(guan) 。規模大，用戶程序長，要求有更大的用戶存儲(chu) 區。同時點數多，係統的存儲(chu) 器輸入、輸出的信號區（輸入輸出繼電器區或稱輸入、輸出映射區）也大。這個(ge) 區大，相應地內(nei) 部器件（解釋見後）也要增多，這些都要求有更大的係統存儲(chu) 區。
控製規模還與(yu) 輸入、輸出電路數有關(guan) 。如控製規模為(wei) 1024點，那就得有1024條I/O電路。這些電路集成於(yu) I/O模塊中，而每個(ge) 模塊有多少路的I/O點總是有數的。所以，規模大，所使用的模塊也多。
控製規模還與(yu) PLC指令係統有關(guan) 。規模大的PLC指令條數多，指令的功能也強，才能應付對點數多的係統進行控製的需要。
控製規模是對PLC其它性能指標起著製約作用的指標；也是PLC劃分為(wei) 微、小、中、大和特大型
1.5.3 組成模塊
PLC的結構雖有箱體(ti) 及模塊式之分，但從(cong) 質上看，箱體(ti) 也是模塊，隻是它集成了更多的功能。在此，不妨把PLC的模塊組成當作所有PLC的結構性能。
這個(ge) 性能含義(yi) 是指某型號PLC具有多少種模塊，各種模塊都有什麽(me) 規格，並各具什麽(me) 特點。
一般講，規模大的PLC，檔次高的PLC模塊的種類也多，規格也多，反映它的特點的性能指標也高。但模塊的功能則單一些。相反，小型PLC、檔次低的PLC模塊種類也少，規格也少，指標也低。但功能則多樣些，以至於(yu) 集成為(wei) 箱體(ti) 。
組成PLC的模塊是PLC的硬件基礎，隻有弄清所選用的PLC都具有那些模塊及其特點，才能正確選用模塊，去組成一台完整的PLC，以滿足控製係統對PLC的要求。
常見的PLC模塊有：
CPU模塊，它是PLC的硬件核心。PLC的主要性能，如速度、規模都由它的性能來體(ti) 現。
電源模塊，它為(wei) PLC運行提供內(nei) 部工作電源，而且，有的還可為(wei) 輸入信號提供電源。
I/O模塊，它集成了I/O電路，並依點數及電路類型劃分為(wei) 不同規格的模塊。
內(nei) 存模塊，它主要存儲(chu) 用戶程序，有的還為(wei) 係統提供輔加的工作內(nei) 存。在結構上內(nei) 存模塊都是附加於(yu) CPU模塊之中。
底板、機架模塊，它為(wei) PLC各模塊的安裝提供基板，並為(wei) 模塊間的聯係提供總線。若幹底板間的聯係有的用接口模塊，有的用總線接口。不同廠家或同一廠家但不同類型的PLC都不大相同。
箱體(ti) 式的小型PLC的主箱體(ti) 就是把上述幾種模塊集成在一個(ge) 箱體(ti) 內(nei) 的，並依可能提供I/O點數的多少，劃分為(wei) 不同的規格。
箱體(ti) 式的 PLC還有I/O擴展箱體(ti) ，它不含 CPU，僅(jin) 有電源及I/O單元的功能。擴展箱體(ti) 也依I/O點數的多少劃分有不同的規格。
除上述模塊，PLC還有特殊的或稱智能或稱功能模塊。如A/D（模入）模塊、D/A（模出）模塊、高速計數模塊、位控模塊、溫度模塊等等。這些模塊有自己的CPU，可對信號作預處理或後處理，以簡化PLC的CPU對複雜的程控製量的控製。智能模塊的種類、特性也大不相同，性能好的PLC，這些模塊種類多，性能也好。
通訊模塊，它接人PLC後，可使PLC與(yu) 計算機，或PLC與(yu) PLC進行通訊，有的還可實現與(yu) 其它控製部件，如變頻器、溫控器通訊，或組成局部網絡。通訊模塊代表PLC的組網能力，代表著當今PLC性能的重要方麵。
掌握PLC性能，一定要了解它的模塊，並通過了解模塊的性能，去弄清楚PLC的性能。

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除了模塊，PLC還有外部設備。
盡管用PLC實現對係統的控製可不用外部設備，配置好合適的模塊就行了。然而，要對PLC編程，要監控PLC及其所控製的係統的工作狀況，以及存儲(chu) 用戶程序、打印數據等，就得使用PLC的外部設備。故一種PLC的性能如何，與(yu) 這種PLC所具外部設備豐(feng) 富與(yu) 否，外部設備好用與(yu) 否直接相關(guan) 。
PLC的外部設備有四大類：
編程設備：簡單的為(wei) 簡易編程器，多隻接受助記將編程，個(ge) 別的也可用圖形編程（如日本東(dong) 芝公司的EX型可編程控製器）。複雜一點的有圖形編程器，可用梯形圖語編程。有的還有專(zhuan) 用的計算機，可用其它**語編程。編程器除了用於(yu) 編程，還可對係統作一些設定，以確定PLC控製方式，或工作方式。編程器還可監控PLC及PLC所控製的係統的工作狀況，以進行PLC用戶程序的調試。
監控設備：小的有數據監視器，可監視數據；大的還可能有圖形監視器，可通過畫麵監視數據。除了不能改變PLC的用戶程序，編程器能做的它都能做，是使用PLC很好的界麵。性能好的PLC，這種外部設備已越來越豐(feng) 富。
存儲(chu) 設備：它用於(yu) 永久性地存儲(chu) 用戶數據，使用戶程序不丟(diu) 失。這些設備，如存儲(chu) 卡、存儲(chu) 磁帶、軟磁盤或隻讀存儲(chu) 器。而為(wei) 實現這些存儲(chu) ，相應的就有存卡器、磁帶機、軟驅或ROM寫(xie) 入器，以及相應的接口部件。各種PLC大體(ti) 都有這方麵的配套設施。
輸入輸出設備：它用以接收信號或輸出信號，便於(yu) 與(yu) PLC進行人機對話。輸入的有條碼讀入器，輸入模擬量的電位器等。輸出的有打印機、編程器、監控器雖也可對PLC輸入信息，從(cong) PLC輸出信息，但輸入輸出設備實現人機對話更方便，可在現場條件下實現，並便於(yu) 使用。隨著技術進步，這種設備將更加豐(feng) 富。
外部設備已發展成為(wei) PLC係統的不可分割的一個(ge) 部分。它的情況，當然是選用PLC必須 了解的重要方麵，所以也應把它列為(wei) PLC性能的重要內(nei) 容。
1.5.4 內(nei) 存容量
PLC內(nei) 存有用戶及係統兩(liang) 大部分。用戶內(nei) 存主要用以存儲(chu) 用戶程序，個(ge) 別的還將其中的一部分劃為(wei) 係統所用。係統內(nei) 存是與(yu) CPU配置在一起的。CPU既要具備訪問這些內(nei) 存的能力，還應提供相應的存儲(chu) 介質。
用戶內(nei) 存大小與(yu) 可存儲(chu) 的用戶程序量有關(guan) 。內(nei) 存大，可存儲(chu) 的程序量大，也就可進行更為(wei) 複雜的控製。從(cong) 發展趨勢看，內(nei) 存容量總是在不斷增大著。大型PLC的內(nei) 存容量可達幾十k，以至於(yu) 一百多k。係統內(nei) 存對於(yu) 用戶，主要體(ti) 現在PLC能提供多少內(nei) 部器件。不同的內(nei) 部器件占據係統內(nei) 存的不同區域。在物理上並無這些器件，僅(jin) 僅(jin) 為(wei) RAM。但通過運行程序進行使用時，給使用者提供的卻實實在在有這些器件。
內(nei) 存器件種類越多，數量越多，越便於(yu) PLC進行種種邏輯量及模擬控製。它也是代表
PLC性能的重要指標。
PLC內(nei) 部器件有：
I/O繼電器，或稱映射區。它與(yu) PLC所能控製的I/O點數及模擬量的路數直接相關(guan) 。
內(nei) 部繼電器數，有的稱為(wei) 標誌位數，代表著PLC的內(nei) 部繼電器數。它與(yu) I/O繼電器區相聯係著，有時與(yu) 後者相聯係進行處理。內(nei) 部繼電器多，便於(yu) PLC建立複雜的時序關(guan) 係，以實現多種多樣的控製要求。一般講，內(nei) 部繼電器數比I/O 繼電器要多得多。
有的內(nei) 部繼電器還可丟(diu) 電保持，即它的狀態（ON或OFF）、PLC丟(diu) 電後，靠內(nei) 部電池仍予以保持。再上電後可繼續丟(diu) 電前的狀態。保持繼電器可增強PLC控製能力，特別對記錄故障，故障排除後恢複運行，更顯得有用。
定時器，可進行定時控製。定時值可任意設定。定時器有多少，設定範圍有多大，設定值的分辨率又是多少，這些都代表定時器件的性能。
計數器，可進行計數，到達某設定計數值可發送相應信號。可進行什麽(me) 樣的計數，計數範圍多大，怎麽(me) 設定，有多少計數器，則是PLC計數器性能的代表指標。
數據存儲(chu) 區，用以存儲(chu) 工作數據。多以字、兩(liang) 字或多字為(wei) 單位予以使用，是PLC進行模擬量控製，或記錄數據所必不可少的。這個(ge) 存儲(chu) 區的大小代表PLC的性能也是越大越好。趨勢也是越來越大。小型機也如此。如日本OMRON公司的CQM1機，其DM區就有6k字。而過去同是小型機的C60P的DM區才64個(ge) 字。大型機的DM可達10K以至幾十K。
此外還有其它一些內(nei) 部器件，了解某PLC性能時，也都必須掌握它。

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內(nei) 部器件也是PLC指令的操作數，不弄清楚是無法編程的。
1.5.5 指令係統
PLC有多少條指令，各條指令又具有什麽(me) 功能，是了解與(yu) 使用PLC的重要方麵。你不懂PLC指令怎麽(me) 編程，沒有程序，PLC又怎麽(me) 工作？
PLC的指令越來越多，越來越豐(feng) 富。功能很強的指令，綜合多種作用的指令日見增多。
PLC的指令繁多，但主要的有這麽(me) 幾種類型：
基本邏輯指令，用於(yu) 處理邏輯關(guan) 係，以實現邏輯控製。這類指令不管什麽(me) 樣的PLC都總是有的。
數據處理指令，用於(yu) 處理數據，如譯碼，編碼，傳(chuan) 送、移位等等。
數據運算指令，用於(yu) 進數據的運算，如十、一、X、/等，可進行整形數計算，有的還可浮點數運算；也可進行邏輯量運算，等等。
流程控製指令，用以控製程序運行流程。PLC的用戶程序一般是從(cong) 零地址的指令開始執行，按順序推進。但遇到流程控製指令也可作相應改變。流程控製指令也較多，運用得好，可使程序簡練，並便於(yu) 調試與(yu) 閱讀。
狀態監控指令，用以監視及記錄PLC及其控製係統的工作狀態，對提高PLC控製係統的工作可靠性大有幫助。
當然，並不是所有的PLC都有上述那麽(me) 多類的指令，也不是有的PLC僅(jin) 有上述幾類指令。以上隻是指出幾個(ge) 例子，說明要從(cong) 哪幾個(ge) 方麵了解PLC指令，從(cong) 中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響PLC的性能。
除了指令，為(wei) 進行通訊，PLC還有相應的協議與(yu) 通訊指令或命令，這些也反映了PLC的性能。
1.5.6 支持軟件
為(wei) 了便於(yu) 編製PLC程序，多數PLC廠家都開發有關(guan) 計算機支持軟件。
從(cong) 本質上講，PLC所能識別的隻是機器語言。它之所以能使用一些助記符語言、梯形圖語言、流程圖語言，以至**語言，全靠為(wei) 使用這些語言而開發的種種軟件。
助記符語言是最基本也是最簡單的PLC語言。它類似計算機的匯編語言，PLC的指令係統就是用這種語言表達的。這種語言僅(jin) 使用文字符號，所使用的編程工具簡單，用簡易編程器即可。所以，多數PLC都配備有這種語言。
梯形圖語言是圖形語言，它用類似於(yu) 繼電器電路圖的符號表達PLC實現控製的邏輯關(guan) 係。這種語言與(yu) 符號語言有對應關(guan) 係，很容易互相轉換，並便於(yu) 電氣工程師了解與(yu) 熟悉，故用得很普遍，幾乎所有的PLC都開發有這種語言。由於(yu) 它是用圖形表達，小的編程器不好使用它，得有較大的液晶畫麵的編程器，才能使用它。多數是在計算機對PLC編程時，才使用這種語言。
流程圖語言，它也是圖形語言，不過所用的符號不與(yu) 電氣元件符號相似，而與(yu) 計算機用的流程圖符號相似，便幹計算機工作人員了解與(yu) 熟悉。流程圖語言與(yu) 符號語言也有一一對應關(guan) 係，隻是它對應的符號語言與(yu) 梯形圖的對應不一樣。熟悉計算機而又未從(cong) 事過一般電氣工作的人員，樂(le) 於(yu) 用這種語言對PLC編程。日本OMRON公司開發的F係列機就是使用這種語言。
梯形圖與(yu) 流程圖混合語言。這種語言，梯形圖與(yu) 流程圖兩(liang) 者兼用，可使PLC程序結構化。它用流程圖把PLC程序劃分成若幹結構塊，並規範塊間的邏輯聯係。用梯形圖再確定塊中的種種量間的邏輯關(guan) 係。這種混合語言有不同的實現方法，而且多用於(yu) 大型的PLC的編程
**語言，PLC編程也可以使用**語言，如BASIC、C語言等。可以在DOS，也可在WINOOWS平台上運行。關(guan) 鍵在於(yu) 要把用**語言編寫(xie) 的程序轉換成助記符語言，或直接轉換成PLC所能識別的機器語言。從(cong) 根本上講，隻要能實現這個(ge) 轉換的，什麽(me) **語言都可以。而編寫(xie) 這個(ge) 轉換的軟件工作量很大，當然應由有關(guan) 廠家開發與(yu) 提供。當前不少PLC廠家已有提供。如GE－FANAC的PLC就提供有可用C語言編程的軟件。
再前進一步，從(cong) 理論上講使用自然語言編程也是完全可能的。隻是要下力氣去開發，以及市場有這個(ge) 需要。
支持軟件不僅(jin) 編製PLC程序需要，監控PLC運行，特別是監視PLC所控製的係統的工作狀況也需要。所以，多數支持編程的軟件，也具有監視PLC工作的功能。
此外，也有專(zhuan) 用於(yu) 監控PLC工作的軟件，它多與(yu) PLC的監視終端連用。
有的PLC廠家或第三方廠家還開發了使用PLC的組態軟件，用以實現計算機對PLC控製係統監控，以及與(yu) PLC交換數據。
PLC的用戶也可基於(yu) DOS或 WINOOWS平台開發用於(yu) PLC控製係統的應用軟件，以提高PLC係統自動化及智能化水平。這方麵的軟件已日益受到重視。

總之，為(wei) 了用好PLC，PLC的支持軟件越來越豐(feng) 富，性能也越來越好，其界麵也越來越友好，也因此，它的情況如何，已成為(wei) 評判PLC性能的指標之一。      
1.5.7 可靠控製
為(wei) 使PLC能可靠工作，在硬件與(yu) 軟件兩(liang) 個(ge) 方麵PLC廠家都采取了很多措施，對一些特殊可靠要求的PLC，還有相應的特殊的措施，如熱備、冗餘(yu) 等等。這在介紹PLC的特點時已作了敘述。可靠措施的目的是增加 PLC平均故障間隔時間、MTBF（Mean Time Between Failure）及減少 PLC的平均修複時間、MTTR（Mean Time To Repair），以提高PLC的有效度A（Availability）。
A=MTBF/(MTBF + MTTR)
式中A--有效率
MTBF--平均故障間隔時間
MTTR--平均修複時間
當然，A值越大越好，它可使PLC係統得到充分的利用，是為(wei) 什麽(me) 要使用PLC的重要指標。而從(cong) 上式可知，MTBF越大，MTTR越小，則A越大。所以，PLC的可靠措施都是圍繞提高 MTBF及 MTTR值進行的。
鑒於(yu) 可靠工作是PLC的重要特點，至關(guan) 重要，故有關(guan) 提高MTBF及降低MTTR的措施如何，以及PLC的MTBF與(yu) MTTR值也成為(wei) PLC性能的重要指標。
1.5.8 經濟指標
以上七條講的都是PLC的技術性能。其實，使用PLC，還要考慮經濟指標。經濟是基礎，經濟上不合算，不能帶來經濟效益，使用PLC也就沒有基礎。所以，這個(ge) 指標也是重要的。經濟指標最簡單的就是看價(jia) 格。一般講，同樣技術性能的PLC，價(jia) 格低其經濟指標就好

此外，還要看供貨情況，供貨不及時，影響使用，價(jia) 格即使低，也不一定就好；看技術服務，資料不全，用戶出現問題得不到技術支持也不好。
對經濟指標還要作綜合分析，要看使用了PLC能否帶來效益，然後，再分析使用哪家的PLC效益更好些。
對技術決(jue) 策時進行經濟分析，考慮經濟指標是市場經濟的需要，應予以足夠的重視。