電子發燒友網報道（文/李寧遠）工廠自動化與控制中，PLC的重要性不言而喻，作為一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統，PLC通過數字式或模擬式的輸入/輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。

在其他主控設備性能不斷拔高的現在，PLC在成本和性能上都不占優勢，但是工業場景仍然十分信任PLC，充分體現了工業場景對其接受度的高度認可。PLC由硬件，軟件和編譯器三部分組成，其中硬件部分涉及非常多不同的模塊，耳熟能詳的有I/O模塊、CPU模塊、通訊模塊、電源模塊等。這些模塊組件是整個PLC系統核心中的核心。

通訊模塊，增強PLC與I/O之間的通信

PLC通訊模塊實現的主要功能就是與其他設備之間建立同步協議，將PLC系統中的數據與其他控制設備中的數據進行交換和共享，能夠控制、監控并采集相關數據，即通過互相的監控指令來監控對方，從而達到生產協調的目的。

這里面有現場總線模塊、工業以太網模塊和無線通訊模塊，根據不同的協議來劃分。目前常見的協議有Ethernet/IP、EtherCAT、Modbus、DeviceNet、RS232/RS422/RS485等等。現在的通信模塊設計，通常需要考慮很多方面，比如能夠用于多協議工業以太網的擴展，增加靈活度這一點現在很被看重，還要求能在惡劣環境中增強對耦合噪聲的防護，同時診斷功能的需求也很明顯，比如廣泛應用的以太網電纜診斷功能。

時間敏感型網絡TSN通信，一個有望取代總線的技術，PLC是其很典型的應用。依靠其大幅提高的確定性，TSN在解決延遲和抖動上優勢明顯。Profinet和EtherCAT 等實時通信接口可在PLC和輸入/輸出模塊之間實現精確的時間敏感型通信，這些接口可以調整TAS的擴展和幀占先機制，從而將標準TSN硬件用于工業以太網。這些工業以太網協議受益于此，PLC與I/O模塊間的通信也在這些增強的功能下更快更準確。

PLC中的緊湊I/O模塊

以前的PLC系統里，I/O模塊一般被設計成CPU模塊下的子模塊，現在的趨勢則是越來越多的PLC設備將I/O模塊獨立了出來。I/O 模塊用于獲取現場傳感器的信號以及控制執行機構，通信模塊適配器用于擴展本地或遠程I/O。

在通訊協議的串聯下，I/O模塊將現場各類傳感器/執行器和PLC/適配器連接了起來，各種數字量的輸入輸出、模擬量的輸入輸出以及各種傳感器的信號等都在I/O模塊中被定義。而且現在的I/O模塊密度越來越高，一個工業場景中可能就有幾百個I/O模塊。在密度大增的情況下，I/O模塊的可靠耐用很關鍵。

以工業場景中溫度、壓力、流量、液位、氣體和其他傳感器和檢測器的輸入為例，這些輸入都需要模擬輸入模塊對這些從現場接收的模擬信息進行數字化處理，然后將數字化后的信息傳送到PLC的CPU模塊中。如此緊湊的輸入模塊，勢必是需要進行隔離的，中斷現場傳感器和CPU模塊之間的接地環路，否則通信就會受到干擾。

這些高通道密度模塊在一起，電磁干擾的可能性也大幅提升，溫升問題也更容易出現，所以在I/O模塊在往緊湊方向發展的同時，設計難度也大增。

因此I/O模塊也不斷引入新的診斷功能，從最基本的診斷到模塊診斷，再到通道診斷，I/O模塊的診斷等級也不斷提高，保證在緊湊高密度下I/O模塊足夠可靠。現在很多對PLC性能要求較高的場景都要求I/O模塊對過采樣、PWM、集成計數等功能提供支持。

小結

PLC硬件模塊綜合性能也不斷升級變得更全面，尤其是和通信相關的性能，進步很明顯。在通信方面，對其安全性要求也更高，近幾年很多新型PLC在通信安全和功能安全上做了很多革新，包括加密模塊的硬件和帶安全規范的協議。在工業市場，PLC的硬件功能安全和通信安全愈發重要。