PLC发展至今已有近40年的历史，随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域已有翻天覆地的变化，PLC亦在不断的发展，正朝着新的技术发展。

一是PLC网络化技术的发展，其中有两个趋势：一方面，PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是迅速向开放式系统发展，各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC网络系统，完成设备控制任务之外，还可以与上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息管理系统的一部分;

另一方面，现场总线技术得到广泛的采用，PLC与其他安装在现场的智能化设备，比如智能化仪表、传感器、智能型电磁阀、智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质(比如双绞线、同轴电缆、光缆)连接起来，并按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场工业控制网络，这种网络与单纯的PLC远程网络相比，配置更灵活，扩容更方便，造价更低，性能价格比更好，也更具开放意义。

二是PLC向高性能小型化方向发展。PLC的功能正越来越丰富，而体积则越来越小。比如三菱的FX-1S系列PLC，最小的机种，体积仅为60×90×75mm，相当于一个继电器，但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能。

PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力，如浮点数运算、PID调节、温度控制、精确定位、步进驱动、报表统计等。从这种意义上说，PLC系统与DCS(集散控制系统)的差别已经越来越小了，用PLC同样可以构成一个过程控制系统。

三是PLC操作向简易化方向发展。目前PLC推广的难度之一就是复杂的编程使得用户望而却步，而且不同厂商PLC所用编程的语言也不尽相同，用户往往需要掌握多种编程语言，难度较大。

PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是PLC程序设计中的难点，用普通的方法对它们编程时，需要熟悉有关的特殊存储器的意义，在编程时对它们赋值，运行时通过访问它们来实现对应的功能。这些程序往往还与中断有关，编程的过程既繁琐又容易出错，阻碍了PLC的进一步推广应用。

说到价格和服务的话题不得不谈谈PLC的销售市场，PLC的市场多以代理商和分销商加上系统集成商的模式在中国推行，而且也是很成功的一种市场模式，比如西门子和三菱为代表的两家。

代理商以低折扣价模式行销全国，而分销商则是从代理商处拿货捆绑区域关系客户进行分销，而系统集成商也是从代理商处拿货进行系统集成。而产品的服务是以核心代理商技术为主，产品厂商为辅，这里的技术服务包括选型、方案、技术支持和技术服务。其实这是一个不错的市场链。

但因为这两个品牌的PLC产品市场需求巨大，所以在风起云涌的市场上一时间冒出来很多超低价西门子和三菱的产品。一般核心代理商的价格折扣都差不多，所以销售价格很透明，差别基本上就是几十元，但是这些低价厂商往往会比核心代理商价格低出百元以上，这就让很多系统集成商、分销商以及客户如获至宝，而那些以技术增值服务为核心的代理商就会感觉很痛苦。这些超低价经销商，其实大致分为以下三种：

一是OEM大客户。

这些经销商是从那些国内大量使用OEM PLC的企业，以项目方式进货，价格非常低，但是这种经销商有一个明显特点就是产品型号不全，因为国内OEM客户并不要西门子全套产品。所以客户判断这样的经销商只要多询问一些不常用的卡件或者CPU类型，看一看价格就能清楚了。

二是海外水货客户。

这些经销商利用国外的一些非正规渠道和资源，从国外直接进货并私下运入国内。这些经销商的价格也是比较低的，所以客户判断这样的经销商的时候只要问一下货期就可以发现供货时间比较长，并且不能大量进货。

三是盗版客户。

这些经销商比较黑心，因为现在市面上充斥了很多兼容西门子和三菱plc的国内PLC产品，这些经销商就从国内兼容PLC厂商进货，并私下涂改logo和印刷，然后出售给客户。所以客户判断这样的经销商只要让西门子查一下订货号，就可以辨别真伪。

如果觉得这个方法比较麻烦，也可以直接询问400 CPU和高端触摸屏的价格就可以判断出来，比如这家IO或者连接器等辅件很便宜，但是400 CPU和正规代理商的价格一样甚至高出，对外宣称IO卡和辅件是库存所以便宜，这样基本上是假货。

这三种经销商以低价冲击市场，可以说正在慢慢地扰乱一个正规的市场。因为系统集成商和分销商为了追求利润最大化，对低价产品肯定是趋之若鹜，但是在这里要提醒大家，以上三种经销商带来的产品会存在以下两种隐患：

一是质保期，由于西门子提供的官方质保期是出厂18个月，也就是说产品从出库开始算起，就开始计算质保期，上述前两种经销商由于供货期、运输周期以及压货周期来计算，到客户手里质保期基本上已经快到期了，一旦客户在现场使用当中出现任何问题，将没有厂家此负责，有偿维修但价格很贵。最后一种经销商就更别提了，一旦查出来是仿冒的卡件，不但没有质保期还要面临被诉讼的可能性!种种迹像表明，外企品牌开始打击仿制品和维护自己的版权了。

二是技术支持，上述那些低价经销商基本上都是商务运作，也就是说他们有可能根本不懂这些产品，对于客户他们要求你需要提供订货号，比如西门子的就是6ES7……等等，这些经销商只会把PLC当做“白菜”来卖，对于选型、方案、配置都是不了解的，另外他们也不会提供任何技术支持和技术服务，很多集成商和分销商都是从这些经销商处采购产品，找核心代理商做配置和方案，但是一旦出了任何技术问题或者需要现场解决的问题的时候，因为你并没有从核心代理商处采购，所以他们不会提供技术支持，所以很多走这种低价经销商渠道的分销商和集成商也会有这样的苦楚。

这就是打价格战商家和打技术战商家的共同争锋市场的一个现状，面对这样的市场局面，作为客户又该如何进退呢?我觉得作为客户不要把利润只放在产品价格上，因该把利润放在技术创新或者设备的增值含量中，这也才是企业运行发展之根本。

作为客户一味追求低价带来的是什么呢?没有技术质量保证的产品，没有优良服务的售后，可想而知商家连利润都压缩得快没有了，哪有利润空间给你作技术支持和服务呢?这也是国内企业和国外企业的分别，国外企业一般在追求如何创新上追求利润，而国内企业不少在想如何能在众多设备中仿造功能和降低价格。

一个优秀自控厂商的发展之道是以实现企业与供应商的双赢来发展，从代理商处拿到好的产品，从技术上帮助解决和突破应用难题，然后提升产品和项目的品质、价格，确保自己的市场地位和利润。所以PLC市场上低价格和技术保障您会怎么选择呢?

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可编程控制器的构成框图和计算机是一样的，都由中央处理器(CPU)、存贮器和输入/输出接口等构成。因此，从硬件结构来说，可编程控制器实际上就是计算机，图1是其硬件系统的简化框图。从图中可以看出PLC内部主要部件有:

(1)CPU(Central Process Unit)

CPU是PLC的核心组成部分，与通用微机的CPU一样，它在PLC系统中的作用类似于人体的神经中枢，故称为“电脑”。其功能是：

a、按PLC中系统程序赋予的功能，接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。

b、用扫描方式接收现场输入装置的状态式数据，并存入映象寄存器或数据寄存器中。

c、诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误。

d、在PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令规定的任务，产生相应的信号，去启闭有关控制门电路。分时分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等操作，完成用户程序中规定的逻辑式算术运算等任务。

根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输出映象寄存器的位状态式数据寄存器的有关内容，实现输出控制、制表、打印式数据通讯等。

PLC常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。通用的微处理器常用的是8位机和16位机，如Z80A、8085、8086、6502、M6800、M6809、M68000等。单片机常用的有8039、8049、8031、8051等。双极型位片式微处理器常用的有AMD2900、AMD2903等。

①用通用微处理器作CPU

在低档PLC中，用Z80A做CPU较为普遍，Z80A用于PLC有如下长处： Z80(或Z80A)CPU及其配套的芯片廉价、普及、通用，用这套芯片制成的PC，给维修及推广普及带来方便。Z80有独立的输入/输出指令,而且指令格式较短，执行时间也较短，这样有利于扫描周期的缩短。Z80输入/输出指令格式较短，相应的输入/输出设备编码也较短，所以相应的译码硬件器较简单。由于Z80的信息是采用输入/输出映射方式，因而设计流程序时，对输入/输出与存储器寻址容易区别。

②用单片机作CPU

自从1974年出现单片机以来，已有不少产品采用单片机做可编程序控制器。日本三菱F系列PLC就采用美国INTEL公司MES-48系列的单片机8049和8039做处理器，8039单片机在一块片子上集成了8位的CPU，128×8的数据存储器。27条输入/输出线，T0、T1、INT测试线及8位定时器/计数器，时钟振荡电路等。

自80年代以来，出现了集成度更高。功能更强，并带有“布尔机”而又便于作数据通信的MCS-51系列单片机以及功能更高的16位单片机，大有取代MCS-48系列之势。日本三菱的F2系列PLC即采用CPU8031。MCS-51系列单片机是美国INTEL公司在MCS-48单片机基础上，于80年代初推出的产品，具有高集成度、高可靠性、高功能、高速度、低价格等特点。

它有三个代表产品：8051、8751和8031，它们分别有不同的应用特性。8051是以4K字节EPR0M代替4K字节的R0M的8051; 8031是内部无R0M8051。必须外接EPR0M;INTEL公司的96系列的单片机，字长为16，运算速度比51系列更高，这必将为高档次的PLC开发和应用带来美好的远景。用单片机制成的PLC有以下显著特点：为机电设备一体化创造了条件，因为由单片机制成PLC，体积更小。同时PLC逻辑功能很强，并且具有数值运算和通信接口。

③用位片式微处理器作CPU

位片式微处理器的主要特点是：速度快、灵活性强、效率高等特点。可以进行“级联”，易于“流水线”操作。

(2)系统程序存储器

它用以存放系统工作程序(监控程序)、模块化应用功能子程序、命令解释功能子程序的调用管理程序，以及对应定义(I/0、内部继电器、计时器、计数器、移位寄存器等存储系统)参数等功能。

(3)用户存储器

用以存放用户程序即存放通过编程器输入的用户程序。PLC的用户存储器通常以字(16位/字)为单位来表示存储容量。同时，由于前面所说的系统程序直接关系到PLC的性能，不能由用户直接存取。因而通常PLC产品资料中所指的存储器型式或存储方式及容量，是对用户程序存储器而言。

常用的用户存储方式及容量型式或存储方式有CM0SRAM，EPR0M和EEPR0M。信息储存常用盒式磁带和磁盘。

CM0SRAM存储器是一种中高密度、低功能、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源。一旦交流电源停电，用锂电池来维持供电，可保存RAM内停电前的数据。锂电池寿命一般为1―5年左右。

EPR0M存储器是一种常的只读存储器，定入时加高电平，擦除时用紫外线照射。PLC通过写入器可将RAM区的用户程序固化到R0M盒中的EPR0M中去。在PLC机中插入R0M盒，PLC则执行R0M盒中用户程序;反之，不插上R0M盒，PLC则执行RAM区用户程序。

EEPR0M存储器是一种可用电改写的只读存储器。

(4)输入输出组件(I/0模块)

I/0模块是CPU与现场I/0装置或其它外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/0模块和各种用途的I/0组件供用户选用。如输入/输出电平转换、电气隔离、串/并行转换数据、误码较验、A/D或D/A转换以及其它功能模块等。I/0模块将外界输入信号变成CPU能接受的信号，或将CPU的输出信号变成需要的控制信号去驱动控制对象(包括开关量和模拟量)，以确保整个系统正常工作。

输入的开关量信号接在IN端和0V端之间，PLC内部提供24V电源，输入信号通过光电隔离，通过R/C滤波进入CPU控制板，CPU发出输出信号至输出端。PLC输出有三种型式：继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式。

(5)编程器

编程器是用于用户程序的编制、编辑、调试检查和监视等。还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过通讯端口与CPU联系，完成人机对话连接。编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯以及编程、监控转换开关。编程器的键盘采用梯形图语言键符式命令语言助记符，也可以采用软件指定的功能键符，通过屏幕对话方式进行编程。

编程器分为简易型和智能型两类。前者只能连机编程，而后者既可连机编程又可脱机编程。同时前者输入梯形图的语言键符，后者可以直接输入梯形图。根据不同档次的PLC产品选配相应的编程器。

(6)外部设备

一般PLC都配有盒式录音机、打印机、EPR0M写入器、高分辨率屏幕彩色图形监控系统等外部设备。

(7)电源

根据PLC的设计特点，它对电源并无特别要求，可使用一般工业电源。

输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指PLC部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间这三部分组成。

输入模块的RC滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声，消除因外接输入触点动作时产生的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，其典型值为10ms左右。

输出模块的滞后时间与模块的类型有关，继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左右;双向晶闸管型输出电路在负载通电时的滞后时间约为1ms，负载由通电到断电时的最大滞后时间为10ms;晶体管型输出电路的滞后时间一般在1ms以下。

由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达两个多扫描周期。

PLC总的响应延迟时间一般只有几十ms，对于一般的系统是无关紧要的。要求输入输出信号之间的滞后时间尽量短的系统，可以选用扫描速度快的PLC或采取其他措施。

输入/输出模块是可编程控制器PLC与工业生产设备或工业生产过程连接的借口。现场的输入信号，如按钮开关，行程开关、限位开关以及传感输出的开关量或模拟量(压力、流量、温度、电压、电流)等，都要通过输入模块送到PLC。

由于这些信号电平各式各样，而可编程控制器CPU所处理的信息只能是标准电平，所以输入模块还需将这些信号转换成PLC能够接受和处理的数字信号。输入模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号，并把它转换成现场执行部件所能接收的控制信号，以驱动如电磁阀、灯光显示、电机等执行机构。

可编程控制器有多种输入/输出模块其类型有数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块。这些模块分直流和交流、电压和电流类型，每种类型又有不同的参数等级，主要有数字量输入/输出模块和模拟量输入输出/模块，部件上都设有接线端子排，为了滤除信号的噪声和便于PLC内部对信号的处理，这些模块上都带有滤波、电平转换、信号锁存电路。

数字量输入模块带有广电耦合电路，其目的是把PLC与外部电路隔离起来，以提高PLC的抗干扰能力。数字两输出有继电器输出、晶体管输出和可控硅输出三种方式。

模拟量输入/输出模块主要用来实现模拟量与数字量之间的转换，即A/D或D/A转换。由于工业控制系统中有传感器或执行机构有一些信号是连续变化的模拟量，因此这些模拟量必须通过模拟量输入/输出模块与PLC的中央处理器连接。模拟量输入模块A/D转换后的二进制数字量，经光电耦合器和输出锁存器宇PLC的1/0总线挂接。

现在标准量程的模拟电压主要是0—5伏和0—10伏两种。另外还有：0—somV、0—IV、—5—+SV、—10—+10V，0—10mA等。模拟量输入模块接收标准量程的模拟电压或电流猴，把它转换成8未、10未或12位的二进制数字信号，送给中央处理器进行处理。模拟量输出模块将中央处理器的二进制数字信号转换成标准量程的电压或电流输出信号，提供给执行机构。

不同型号的PLC具有不同的硬件组成和性能指标。它们的基本I/O点数和扩展范围，程序存储容量往往差别很大。因此，在进行PLC程序设计之前，要对所用PLC的型号，硬件配置(如内装型PLC是否要增加附加I/O板，通用型PLC是否要增加I/O模板等)作出选择。

(1)输入/输出点 输入点是与机床侧被控对象有关的按钮、开关、继电器和接触器触点等连接的输入信号接口，以及由机床侧直接连接到NC的输入信号接口(如减速信号：*DECX，*DECY…，跳过信号：SKIP等)。

输出点包括向机床侧继电器，指示灯等输出信号的接口。设计者对被控对象的上述I/O信号要逐一确认，并分别计算出总的需要数量。选用的PLC所具有的I/O点数应比计算出的 I/O点数稍多一些，以备可能追加和变更控制性能的需要。

(2)存储容量 一般来说，普通CNC车床顺序程序的规模约1000步，小型加工中心约2000步。程序规模随机床的复杂程度变化，设计者要根据具体任务对程序规模作出估算，并据此确定合理的存储容量。

另外，所选择PLC的处理时间，指令功能，定时器、计数器、内部继电器的技术规格、数量等指标也应满足要求。

PLC由于具有功能强、程序设计简介，维护方便等优点，特别是高可靠性、较强的适应恶劣工业环境的能力，已被广泛应用于自来水行业。但由于现场环境条件恶劣、湿度高、以及各种工业电磁、辐射干扰等，会影响系统的正常工作,因此必须重视工程的抗干扰设计。

水厂应用中的PLC所受的干扰源主要有电源系统引入的干扰、接地系统引入的干扰和输入输出电路引入的干扰三类。如果PLC的干扰问题解决得不好，系统将无法可靠运行，将会影响到正常供水。因此，有必要对PLC应用系统中的干扰问题进行探讨。主要本文分别讨论PLC的三种抗干扰技术。

2 抗干扰的技术对策分析

为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施，其中，硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制和消除干扰源，切断干扰对系统的耦合通道，降低系统对干扰信号的敏感性。

2.1 电源系统引入的干扰

电网的干扰，频率的波动，将直接影响到PLC系统的可靠性与稳定性。如何抑制电源系统的干扰是提高PLC的抗干扰性能的主要环节。

(1) 加装滤波、隔离、屏蔽、开关稳压电源系统。

设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从电源线传导到系统中，使用隔离变压器，必须注意:屏蔽层要良好接地;次级连接线要使用双绕线(减少电线间的干扰)，隔离变压器的初级绕组和次级绕组应分别加屏蔽层，初级的屏蔽层接交流电网的零线;次级的屏蔽层和初级间屏蔽层接直流端。

为了抑制电网大容量设备起停(如送水泵等)引起电网电压的波动，保持供电电压的稳压，可采用开头稳压电源。

(2) 分离供电系统

PLC的控制器与I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电源分开，这样当输入输出供电断电时，不会影响到控制器的供电。如图1所示。

2.2 抑制接地系统引入的干扰

PLC系统分为逻辑电路接地和功率电路接地，有共地、浮地及机壳共地和电路浮地等三种方式。一般采用控制器与其它设备分别接地方式最好，接地时注意:接地线尽量粗，一般大于2mm2的线接地;接地点应尽量靠近控制器，接地点与控制器之间的距离不大于50m;接地线应尽量避开强电回路和主回路的电线，不能避开时，应垂直相交，应尽量缩短平行走线的长度。

实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段，良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。

2.3 抑制输入输出电路引入的干扰

为了实现输入输出电路上的完全隔离，近年来在控制系统中光电耦合得到广泛应用，已成为防止干扰的最有效措施之一。光电耦合器具有以下特点:首先，由于是密封在一个管壳内，不会受到外界光的干扰;其次，由于靠光传送信号，切断了各部件电路之间地线的联系,发光二极管动态电阻非常小，而干扰源的内阻一般很大，能够传送到光电耦合器输入输出的干扰信号就变得很小;

光电耦合器的传输比和晶体管的放大倍数相比，一般很小，远不如晶体管对干扰信号那么灵敏，而光电耦合器的发光二极管只有在通过一定的电流时才能发光。因此，即使是在干扰电压幅值较高的情况下，由于没有足够的能量，仍不能使发光二极管发光，从而可以有效地抑制掉干扰信号。

由于光电耦合器的线性区一般只能在某一特定的范围内，因此，应保证被传信号的变化范围始终在线性区内。为了保证线性耦合，既要严格挑选光电耦合器，又要采取相应的非线性较正措施，否则将产生较大的误差。

(1)、光电耦合输入电路如下图所示。其中(a)、(b)用的较多，高电平时接成形式，低电平输入时接成形式。(c)为差动型接法，它具有两个约束条件，对于防止干扰有明显的优越性，适用于外部干扰严重的环境，当外部设备电流较大时，其传输距离可达100~200m，(d)考虑到COMS电路的输出驱动电流较小，不能直接带动发光二极管，所以加接一级晶体管作为功率放大，需要注意的是图中发光二极管和光敏三极管应分别由两个电源供电，电阻值视电压高低选取。

(2) 、光电耦合输出电路如下图所示。为了得到和输入同相的信号，可以采用(a)形式。若要求输出和输入反相，可以接成(b)形式。当输出电路所驱动的元件较多时，可以加接一级晶体管作为驱动功率放大，其接法如(c)所示。有时为了获得更好的输出波形，输出信号可经施密特电路整形。

以上两点是对开关量输入输出信号的处理方法，而对模拟输入输出信号，为了消除工业现场瞬时干扰对它的影响，除加A/D、D/A转换电路和光电耦合外，可根据需要采取软件的数字滤波技术如中值法、一阶递推数字滤波法等算法。

PLC控制系统的抗干扰性设计是一个复杂的系统工程，涉及到具体的输入输出设备和工业现场的环境，在设计抗干扰系统时要求要综合考虑各方面的因素。

当PLC运行时，CPU就要执行用户程序中的操作。但是CPU不可能同时执行多个操作，只能分时地一个操作一个操作地执行。PLC利用系统软件在其内部建立了输入输出映像区，当PLC的CPU执行用户程序时，从输入映像区中读取输入信号的状态，进行相应的操作。

当CPU执行完第一个操作后，将操作结果输出到输出映像区，然后再执行第二个操作，操作结果送到输出映像区。在程序执行过程中，PLC并不读取输入信号的真正状态，执行结果也并没有输出到PLC外部。只有当程序执行到结束指令(END)时，将输出映像区中执行结果向PLC外部输出一次，将输入信号的状态读取一次送到输入映像区。

对输入输出信号的这一操作过程称为I/O刷新。I/O刷新完成后，CPU再从用户程序的第一条指令开始，进行下一次程序执行。PLC的这种工作方式被称为扫描方式。

PLC的扫描周期包括上电后初始处理、共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、I/O刷新。