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第1讲 可编程序控制器概述

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第1章可编程序控制器基础cxj详解

第1章可编程序控制器基础cxj详解

1.1.1可编程序控制器的基本概念
什么是可编程序控制器？
国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可 编程序控制器标准草案第三稿。在草案中对可 编程序控制器定义如下：
可编程序控制器是一种数字运算操作的电 子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采 用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行 逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算 等操作的指令，并通过数字式和模拟式是输入 和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可 编程序控制器及其有关外围设备，都应按易于 与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的 原则设计。 英文名：Programmable Logic Controller 简 称：PLC
无
2个模块
无
RS-485串行通信接口 1 2
PPI、DP/T 9.6kbit/s、19.2kbit/s、187.5kbit/s 1.2～115.2kbit/s 50m 与波特率有关，187.5kbit/s时为1000m PPI、MPI、PROFIBUS-DP、Ethernet（需要网络模块支持）
通信距离
PLC的生产厂家



德国生产PLC的主要厂商有：西门子 （SIEMENS）公司，它生产S系列的PLC。 1996年推出S7-400系列新产品、自带人机界面 的C7系列PLC等多种新产品。 日本的三菱公司生产的F1系列PLC，近年来又 推出了FX系列，如FX2、FX1、FX2N等等。 东芝公司（EX系列PLC）、富士电机公司 （NB、NJ、NS系列PLC）、松下公司（EP系 列）、日本的立石（欧姆龙）公司。
项 目
功 能 CPU221 6输入/4输 出 CPU222 I/O 8输入/6输 出 CPU224 14输入/10 输出 CPU224XP 14输入/10 输出 2输入/1输 出 7个模块 CPU226 24输入/16 输出

第1讲-第1章可编程序控制器基础

第1讲-第1章可编程序控制器基础

➢ 输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；
➢ 通用性强，扩展方便;
➢ 能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。
第1讲-第1章可编程序控制器基础
6
这次招标引起了工业界的密切注视，吸引了不少大公司前来投 标，最后DEC公司(美国数字设备公司)一举中标，并于1969年 研制成功第一台PC，当时命名为PC(Programmable Controller)。
这台PLC投运到汽车生产线后，取得了极为满意的效果，引发 了效仿的热潮，从此PLC技术得以迅猛的发展。
第1讲-第1章可编程序控制器基础
7
二、定义
• 严格地讲，至今对PLC没有最终的定义。
• 国际电工委员会（IEC）1985年在可编程序控制器标准草案 （第二稿）中作了如下的定义：“可编程序控制器是一种数字 运算的电子系统，专为在工业环境条件下应用而设计。它采用 可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、 定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式 的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制 器及其有关设备都应按易于使工业控制系统形成一个整体、易 于扩充其功能的原则设计。”
③继电-接触器控制与PLC控制原理图的比较
继电-接触器控制原理图
主电路原理图 相同
PLC控制原理图原理图
第1讲-第1章可编程序控制器基础
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④继电-接触器控制与PLC控制控制图的比较
继电-接触器控制线路 PLC控制线路（梯形图）
第1讲-第1章可编程序控制器基础
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⑤继电-接触器控制与PLC控制实际控制的比较 继电-接触器控制直接控制（起保停）
➢降低成本，缩短周期。
第1讲-第1章可编程序控制器基础

S7-1500系列PLC技术及应用 第1章 可编程序控制器概述

S7-1500系列PLC技术及应用 第1章 可编程序控制器概述

04
体积小于继电器接触器控制装置
07
输入可以是交流115 V。（美国市电为115V）
08
输出为115 V/2 A以上交流，能直接驱动电磁 阀、交流接触器等。
09
扩展时，只需要对原系统进行很小的改动
05
可将数据直接送入计算机
10
用户程序存储器容量至少可以扩展到4 KB
1.1 PLC的产生
美国数字设备公司（DEC公司）在
其后，美国MODICON公司开发
出可编程控制器084。
1.1 PLC的产生
1.1.1 知识：PLC的产生与定义
05
1973年西欧等国也研制出他 们的第一台可编程序控制器。
今天，可编程控制器已经实 现了国产化，并大量应用在 进口和国产设备中。
我国从1974年开始可编程序控制
器的研制，1977年开始投入工业
1.1 PLC的产生
1.1.1 知识：PLC的产生与定义
当时，该公司为了适应汽车市场多品种、小批量的生产要求，提出使用新一代控制器的设想， 并对新控制器提出著名的GM10条：
01
编程简单方便，可在现场修改程序
06
成本上可与继电器接触器控制装置竞争
02
硬件维护方便，采用插件式结构
03
可靠性高于继电器接触器控制装置
1969年首先研制出世界上第一台可编
02
程序控制器，型号为PDP-14，并在通
用汽车公司的自动生产线上试用成功。
1.1.1 知识：PLC的产生与定义
1971年日本研制出日本 第一台可编程控制器 DSC—8。
从此这项技术在美国其他工业控
制领域迅速发展起来，受到了世
01
界各国工业控制企业的高度重视。

1.1 可编程控制器的历史和发展

1.1 可编程控制器的历史和发展
PLC原理及应用技术
第 1章 概
述
内容提要
可编程控制器的历史和发展 可编程控制器的特点及应用 可编程控制器的结构和工作原理 PLC的硬件认识
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3
1.1 可编程序控制器的概述 PLC的定义：
PLC （Programmable Logic Controler ） 是可编程控制器简称，它是20世纪70年代以 来，在集成电路、计算机技术基础上发展起 来的一种新型工业控制设备。广泛应用于自 动化控制的各个领域。 优点:功能强、可靠性高、配置灵活、使用方 便以及体积小、重量轻等。
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可编程控制器的发展方向：
1．向高速度、大存储容量方向发展 CPU处理速度进一步加快 存储容量进一步扩大 2．加强通信和联网能力 加强PLC与PLC之间、PLC与上位计算机的联网功能 厂商间协议制订通用的通信标准 3．致力于开发新型智能I/O功能模块 智能I/O模块是以微处理器为核心的功能部件，能满足某些特定 控制对象的特殊控制需求 4．增强外部故障的检测与处理能力 5．编程语言的多样化 6．采用硬件冗余的容错技术提高系统可靠性 7．采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使 PLC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。
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1.1.1 可编程控制器的历史
PLC的起源
1968年，美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司 （GM公司）提出设想。
1969年，美国数字设备公司研制出了世界上第一 台PLC，型号为PDP-14。
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1.1.2可编程控Leabharlann 器的发展方向PLC的发展史
第一代：CPU由1位机开发，存储器为磁芯存储器。仅具有 逻辑控制、定时、计数功能。 第二代：CPU采用8位微处理器，存储器采用半导体存储器。 能实现数字运算、传送、比较等功能。 第三代：CPU采用16位微处理器或位片式CPU（Central Processing Unit），工作速度大幅度提高，具有通信联网 能力，还有较强的自诊断功能。 第四代：全面使用16位和32位的微处理器芯片，有的已使 用RISC芯片，存储器容量大，外部接口丰富，可直接用于 大规模复杂控制系统。程序设计语言多样，除了使用传统 的梯形图、流程图等外，还可使用高级语言。

第一章可编程序控制器概述

第一章可编程序控制器概述

2020/12/26
第一章 可编程控制器概述
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（2）开环控制系统
r
给定值
控制器
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
被控对象
y
被控量
(b)环系统，它不需要被控对象的测 量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动执行器去控制被 控对象，所以这种信号的传递是单方向的。环控制系统不 能自动消除被控量与给定值之间的偏差，其控制性能不如 闭环系统。
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第一章 可编程控制器概述
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（1）闭环控制系统
f 干扰
r+ e 给定值 _ 偏差
控制器
z 测量值
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
被控对象
y
被控量
测量变送器
图1-1(a) 闭环控制系统
闭环控制系统--闭环控制系统中，测量变送器对被控对象进行
检测，把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器 中，控制器将此测量值与给定值进行比较形成偏差输入，并按照一定 的控制规律产生相应的控制信号驱动执行器工作，执行器产生的操纵 变量使被控对象的被控量跟踪趋近给定值，从而实现自动控制稳定生 产的目的。这种信号传递形成了闭合回路，所以称此为按偏差进行控 制的闭环反馈控制系统。
ERP 企业资源计划
系统
MES
制造执行系统
PCS
生产控制系统
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*计算机控制系统概述
➢ 计算机控制系统组成 ➢ 计算机控制系统分类 ➢ 计算机控制装置种类
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第一章 可编程控制器概述
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概述
计算机控制技术及工程应用--是把计算机技术与自动化控制系统融 为一体的一门综合性学科，是以计算机为核心部件的过程控制系统和 运动控制系统。从计算机应用的角度出发，自动化控制工程是其重要 的一个应用领域；而从自动化控制工程来看，计算机技术又是一个主 要的实现手段。下图为一个制药车间的自动化生产流程。

第1讲 可编程序控制器原理

第1讲 可编程序控制器原理

利用后备电池对用户程序及动态数据进行保护，确保停 电时信息不丢失。
由于采取了以上措施，PLC的抗干扰能力和可靠性得到 了提高。
3．编程语言简单易学 4．PLC与外部设备的连接简单，使用方便 5．PLC具有完善的功能和较强的扩展能力
1.3 可编程序控制器的发展趋势
目前，PLC技术和产品的发展非常活跃，各厂家不 同类型的PLC品种繁多，各具特色。综合起来看，PLC 的发展趋势有以下几个方面。 1) 系统功能完善化 2) 体系结构开放化及通信功能标准化 3) I/O模块智能化及安装现场化 4) 功能模块专用化
(2) 在双向晶闸管输出电路中，输出电路采用的开关器件是光 控双向晶闸管，负载电源由用户提供，它使PLC的负载可以 根据需要选用直流或交流电源。输出电路负载能力较大(工 作电流约1A左右)，响应速度较快，一般导通延迟为1～2 ms，关断延迟为8～10ms。 (3) 继电器输出电路中，负载电源由用户提供，可以是交流也 可以是直流，视负载情况而定。输出电路抗干扰能力强， 负载能力大(工作电流可达2～5A)，但信号响应速度较慢， 其延迟一般为8～10ms。
图1-2 组合式PLC组成示意图
1.4.1 中央处理单元(CPU) 中央处理单元是PLC的主要组成部分，是系统的控制中
枢。它的主要功能是接收并存储从编程器键入的用户程序和
数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并 诊断用户程序的语法错误。当PLC投入运行时，首先以扫描
方式接收现场各输入装置的状态或数据，并分别存入I/O映
由于继电器触点电气寿命一般仅为10～30万次，因
此在需要输出点频繁通断的场合(如高频脉冲输出)，应 选用晶体管或晶闸管输出型的PLC。另外，继电器从线 圈通电到触点动作存在延迟时间，是造成输出滞后于输 入的原因之一。 PLC输出电路也有共点式、分组式和隔离式之分。 输出只有一个公共端子的称为共点式；分组式是将输出

可编程控制器(PLC)教程

可编程控制器(PLC)教程[第1讲]——第一章可编程控制器概况可编程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，简称PC）。

与个人计算机的PC相区别，用PLC表示。

PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。

国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。

PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。

用户程序由用户按控制要求设计。

可编程控制器(PLC)教程[第2讲]——第二章PLC的结构及基本配置作者:劉偉般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。

但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O 点数又有若干规格。

对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。

无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。

PLC的基本结构框图如下：一、CPU的构成PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。

第1章可编程序控制器概述


三、可编程控制器的分类 1.按结构形式分类 ：PLC可分：整体式、模 块式、叠装式 CPU、电源、输入输出部件 2. 按功能分类：按照控制性能分：低档、中 档、高档 基本功能、模拟量处理、通信等 3. 按I/O点数分类：由I/O点数的多少可将 PLC的I/O点数分成小型、中型和大型 。 512点、512～2048点、 2048点以上 四、国内外产品举例（表1-1）
习题
1. 简述可编程序控制器的定义。 2. 可编程控制器的基本组成有哪些？ 3. 输入接口电路有哪几种形式？输出接口电路有哪 几种形式？各有何特点？ 4. 可编程序控制器有哪些主要特点? 5. 与一般的计算机控制系统相比可编程序控制器有 哪些优点? 6. 与继电器控制系统相比可编程序控制器有哪些优 点? 7. 可编程序控制器可以用在哪些领域?
四、与继电接触器异同
相同点：图形关系和逻辑关系相同
（控制线路－－梯形图）
不同点：控制方法、工作方式、控制速度、定时和 计数、可靠性和维护性
1.4 PLC的应用领域及发展趋势
一、可编程控制器的应用领域 （1）顺序控制 （2）运动控制 （3）过程控制 （4）数据处理 （5）通信和联网
二、可编程控制器的发展 1. 向高集成、高性能、高速度，大容量发展。 2. 向超大型、超小型方向发展 。 3. 向模块化、智能化、通信网络化发展。 4. 编程语言丰富多样化 。 6.向多样化与标准化发展。
1.2 PLC的基本结构 一、结构
PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构.主要 由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、 电源等组成（如图1-3）
1. 中央处理单元 : 中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存 器组成，这些电路都集成在一个芯片上。 CPU的主要功能： 1）从存储器中读取指令 2）执行指令 3）顺序取指令 4）处理中断

第1章 可编程序控制器的概述


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二、PLC何处来，往哪去？
1．向高速度、大存储容量方向发展 CPU处理速度进一步加快 存储容量进一步扩大 2．控制系统将分散化 分散控制、集中管理的原则。 3．可靠性进一步提高 随着PLC进入过程控制领域，对可靠性的要求进一步提高。硬 件冗余的容错技术将进一步应用。 4．控制与管理功能一体化 PLC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显 示技术，使PLC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。
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二、PLC何处来，往哪去？
1．向高速度、大存储容量方向发展
CPU处理速度进一步加快 ==》使用64bit RISC芯片， 多CPU并行、分时、分任务处理， 这样可使速度达到ns级。 大中型PLC的扫描速度可达0.2ms/K步左右。 例如: GE公司90系列331、771等为0.4ms／K步， 欧姆龙公司C1000H、C2000H为0.4ms／K步， 三菱公司A3N、A3H为0.2ms／K步，A3A高达0.15ms／K 步，

3．按生产厂家分类
德国西门子公司：
日本OMRON公司： GE-FANAC公司
美国ROCKWELL公司：
法国施耐得公司：
日本三菱公司
日本松下电工公司
日本日立公司
日本东芝公司 日本富士公司
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第1章 可编程序控制器的概述

第一部分. 关于PLC的几个基本问题
一、PLC是什么？ 二、PLC何处来，往哪去？ 三、PLC有何独特之处？ 四、PLC的应用领域？
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一、PLC是什么？

可编程序控制器概述PPT课件

1971 年日本研制出第一台可编程序控制器。 1974 年我国开始研制，1977 年开始工业应用。 20 世纪 70 年代中期，PLC 进入了实用化阶段。
20 世纪 70 年代末和 80 年代初，PLC 进入了
成熟阶段。
6
西华大学电气信息学院
第1章 PLC 的发展与特点
早期的可编程序控制器，一般称为可编程序逻 辑控制器 (Programmable Logic Controller)， 简称 PLC。它以准计算机形式出现。 1980 年，美国电气制造商协会正式将其命名为 可编程序控制器 (Programmable Controller)， 简称 PC。 现代可编程序控制器，逻辑运算仅是其众多
模块式 PLC
将 PLC 各部分分成若干个单独的模块， 如 CPU 模块、I/O 模块、电源模块、功能模块。 一般大、中型 PLC 采用模块式结构。
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西华大学电气信息学院
第1章 PLC 的发展与特点
(2) 按数字量 I/O 点数分类
分类 I/O 点数
CPU
超小型机 ≤64
8 位处理器
小型机 64 ~ 256 8 位处理器
除上述功能，还有较强的数据 大规模过程控制系统，
处理功能、模拟量调节、函数 构成分布式控制系统，
运算、监控、智能控制、通讯 联网功能等。
实现全局自动化网络。
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西华大学电气信息学院
第1章 PLC 的发展与特点
四、可编程序控制器的硬件
PLC 系统的构成都属于积木式结构。 通过扩展各种功能模块使 PLC 系统的功能易于 扩充和增强。
❖绪论
第1章 PLC 的发展与特点
可编程序控制器
原理及应用
1
PLC 原理及应用
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编程控制，直流电源，两个直流电动机，按钮，若干导线。
演示操作
可编程控制器控制电动机的顺序启动
方式一：按下启动按钮，由可编程控制器控制电动机M1，M2先后启动运行，按下停止按钮，两个电动机停止工作。
方式二：按下启动按钮，由可编程控制器控制电动机M2，M1先后启动运行，按下停止按钮，两个电动机停止工作。
难点：PLC的定义、应用
主要内容
1、PLC的产生及定义
2、PLC的特点
3、PLC的应用
4、PLC的发展趋势
教学方法与手段
可编程序控制器简介（实物）
可编程序控制器运行演示（操作）
可编程序控制器应用实例（图片）
教学后记
一、PLC的产生及其特点
实物展示：
三菱PLC外形图：
西门子PLC外形图：
欧姆龙PLC外形图：
4．控制与管理功能一体化: PC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使PC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。
四、PC的应用领域
1、开关量逻辑控制
2、模拟量闭环控制
3、数据量的职能控制
4、数据采集与监控
5、通讯联网与集算散控制
小结
作业
1、可编程控制器的名称演变
1969年时被称为可编程逻辑控制器，简称PLC (Programmable Logic Controller)。70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，称其为可编程控制器，简称PC (Programmable Controller)。但由于PC容易和个人计算机(Personal Computer)相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。
问题提出:
传统的继电接触控制系统，只能改变某些硬件接线，才能完成上述的两种控制方式，而可编程控制器控制系统可在不改变硬件接线的情况下，通过修改程序而实现控制顺序的变化。控制两个电动机的顺序运行，控制复杂程度不高，如用继电接触控制系统已够费时的了，何况汽车生产流水线的控制系统？
二、可编程控制器的基本特点
滁州市机电工程学校教案
PLC原理与应用
课题
第一讲可编程控制器（PLC）概述
课型
新课
授课班级
13机电班
授课时数
2
教学目标
1、了解可编程序控制器的由来及其特点
2、熟悉PLC的应用领域
3、重点掌握PLC发展趋势（以利于学生拓展知识，激发其兴趣）
教学重点
重点：PLC概念的理解；PLC与其它控制方式相比的特点
5.第三代：70年代末期到80年代中期。其特点是：CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等；
6.第四代：80年代中期到90年代中期。PC全面使用8位、16位微处理芯片的位片式芯片，处理速度也达到1us/步；
7.第五代：90年代中期至今。PC使用16位和32位的微处理器芯片，有的已使用RISC芯片。
1.1968年，美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司（GM公司）提出设想。
2.1969年，美国数字设备公司研制出了世界上第一台PC，型号为PDP-14。
3.第一代：从第一台可编程控制器诞生到70年代初期。其特点是：CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器；
4.第二代：70年代初期到70年代末期。其特点是：CPU采用微处理器，存储器采用EPROM；
2、可编程控制器定义
（1987年国际电工委员会）可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
3、可编程控制器的产生
1、灵活、实用
2、可靠性高、抗干扰能力强
3、编程简单、使用方便
4、接线简单
5、功能强
6、体积小、重量轻、易于实现自动化
三、可编程控制器的发展趋势
1．向高速度、大存储容量方向发展: CPU处理速度进一步加快，存储容量进一步扩大
2．控制系统将分散化:分散控制、集中管理的原则。
3．可靠性进一步提高:随着PC进入过程控制领域，对可靠性的要求进一步提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。