1.开关量与模拟量的基本概念

（1）开关量

开关量是指不随时间连续变化的物理量，顾名思义，开关量如同开关一样仅存在两种相反的工作状态，例如高电平和低电平，继电器线圈的通电和断电，触点的接通和断开等，通常用“0”代表低电平或断开状态；用“1”代表高电平或接通状态。开关量也可以称作数字量或逻辑量。

PLC控制系统处理的开关量通常分为输入型与输出型两类，分别连接到开关量输入模块（或单元）与开关量输出模块（或单元）的端子上。

现场设备输入给PLC的各种控制信号，例如控制按钮、开关（行程开关、接近开关、光电开关等）、时间继电器、过电流继电器及其他一些传感器等主令器件输入的信号，均为开关量输入信号。而由PLC运算处理后输出并驱动现场设备运行的控制信号，如驱动接触器、继电器及电磁阀工作的信号，均为开关量输出信号。

此外，开关量分有源或者无源，有源开关量在闭合状态的同时，还会提供一个电压驱动。

（2）模拟量

模拟量，也称为连续量，是指随时间连续变化的物理量。在坐标平面上，模拟量表现为一条连续的曲线。常见的模拟量如温度、压力与转速等。PLC控制系统处理的模拟量也可以分为输入型与输出型两类。

PLC不能直接处理模拟量，需要使用模拟量输入模块（或单元）中的A-D转换器，将标准量程的模拟量转换为与输入信号成正比的数字量，该数字量需用一个或两个字存储。PLC中的数字量，例如PID控制器的输出值（数字量），需要用模拟量输出模块（或单元）中的D-A转换器将这些数字量转换为与之成比例的标准量程内的电压值或电流值，供外部执行机构使用，如驱动电动调节阀或变频器等。

2.PLC系统控制对象的类型与特点

PLC系统的控制对象类型大致分为离散型、连续型和混合型三大类。如冶金、机械制造、汽车制造、纺织及轻工企业等大多涉及离散型的控制对象；石油和化工企业则大多涉及连续型的控制对象；而大量的中小型企业中则涉及了混合型的控制对象。

（1）离散型控制对象特点

在离散型控制对象中包含了逻辑控制、顺序控制和运动控制（位置、速度及加速度控制），并以运动控制为特点。(www.daowen.com)

开关量逻辑控制是PLC的最基本功能，早期PLC就已经实现了这种功能。它是用PLC的逻辑指令“与”、“或”、“非”等取代继电器触点的串联、并联及其各种连接，实现最终的逻辑判断与控制。

顺序控制就是在生产过程中，各执行机构按照生产工艺规定的顺序，在各输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，自动地有次序地操作。在工业控制系统中，顺序控制是PLC应用最广泛的领域，它是在开关量逻辑控制的基础上增加了定时器、计数器等指令，从而取代了传统的时间继电器实现时序、计数控制。控制形式可以采用单机控制、多机群控、生产自动流水线控制等，如注塑机、印刷机械、切纸机械、组合机床、装配生产线、食品加工、自动化仓库及电梯控制等。

运动控制是指在复杂条件下，将预定的控制目标变为期望的机械运动。运动控制系统主要用于实现位置控制、轨迹控制、速度控制、加速度控制和转矩控制等。

利用PLC能接受和输出高速脉冲的功能，在配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环形分配器、功率放大器和步进电动机）就能实现位置控制，如简单的定位控制、直线运动或圆周运动的控制等。为此，PLC厂家也越来越重视运动控制单元的开发和生产，例如欧姆龙公司推出了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制（以下简称NC）单元和运动控制（以下简称MC）单元，即把描述目标位置的数据送给单元，单元移动一轴或多轴到目标位置。当每个轴运动时，NC单元保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。运动控制程序可采用PLC的编程语言完成，通过编程器输入。操作员用手动方式把轴移动到某个目标位置，单元就得知了位置和运动参数，之后可用编辑软件来改变速度和加速度等运动参数，使运动平滑。相对来说，NC单元比计算机数值控制装置（简称CNC）体积更小，价格更低，速度更快，操作更方便。因此，运动控制类单元广泛应用于机械行业的机床控制、机器人、电动机调速及生产流水线的定位控制领域。

（2）连续型控制对象特点

连续型控制对象是以过程控制（温度、压力、流量、物位、成分及浓度等控制）为特点。在工业测控系统中，模拟量经A-D转换为数字量后才能供CPU进行运算处理，将生产过程中主要涉及的温度、压力、物位、流量等参数的自动控制简称为过程控制。过程控制技术涵盖了石油、化工、水泥、电力、制药及环保等诸多领域，过程控制系统与其他自动控制系统相比，具有如下三个特点。

1）生产过程的连续性。在过程控制系统中，大多数被控过程都是以长期的或间歇的形式运行。在密闭的设备中被控变量不断地受到各种扰动的影响。过程控制的主要目的是消除或减少扰动对被控变量的影响，使被控变量稳定在工艺要求的数值上，从而实现生产过程的优质、高产和低耗。

2）被控过程的复杂性。过程控制涉及范围广，既有石化过程的精馏塔、反应器、热工过程的换热器、锅炉，冶金过程的转炉、平炉，又有机械行业的加热炉等。被控对象相对较大，比较复杂。其动态特性多为大惯性、大滞后形式，且具有非线性、分布参数和时变特性，甚至有些过程特性至今尚未被人们所认识。

3）控制方案的多样性。由于被控过程对象特性各异，工艺条件及要求也各不相同，因此，过程控制系统的控制方案非常丰富，既有常规PID控制，又有比值控制、模糊控制、最优控制等。

当前先进PLC都具有A-D、D-A转换及复杂函数运算功能，它们除在指令系统中预置了与过程控制相关的PID算法指令外，还配备有温度控制、PID控制和模糊控制单元（或板卡），使PLC具有闭环控制功能。

除以上两种控制对象外，混合型控制对象通常是既包含顺序控制又兼有过程控制，大量的中小型企业中就包含了混合型控制对象。

分析控制要求，了解工艺流程，辨析控制对象的类型，为制定控制方案做好前期的准备工作。