《T-ZZB 3842-2024 大型可编程序控制器系统》

ICS25.040.40；35.240.50

CCSN18

团体标准

T/ZZB3842—2024

大型可编程序控制器系统

Largeprogrammablelogiccontrollersystem

2024-11-18发布2024-12-18实施

浙江省质量协会发布

T/ZZB3842—2024

大型可编程序控制器系统

1范围

本标准规定了大型可编程序控制器系统的基本要求、系统结构与功能、技术要求、试验方法、检验

规则、标识、包装、运输及贮存、质量承诺与服务。

本标准适用于工业控制领域使用的控制规模大于4096点的可编程序控制器系统。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T2423.1—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温

GB/T2423.2—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温

GB/T2423.4—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db：交变湿热（12h+12h

循环）

GB/T2423.5—2019环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击

GB/T2423.10—2019环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）

GB/T2423.18—2021环境试验第2部分：试验方法试验Kb：盐雾，交变（氯化钠溶液）

GB/T2423.21—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验M：低气压

GB/T2423.22—2012环境试验第2部分：试验方法试验N：温度变化

GB/T4208—2017外壳防护等级（IP代码）

GB/T15479—1995工业自动化仪表绝缘电阻、绝缘强度技术要求和试验方法

GB/T15969(所有部分)可编程序控制器

GB/T17626.2—2018电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T17626.3-2023电磁兼容试验和测量技术第3部分：射频电磁场辐射抗扰度试验

GB/T17626.4—2018电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

GB/T17626.5—2019电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验

GB/T17626.11—2023电磁兼容试验和测量技术第11部分：对每相输入电流小于或等于16A

设备的电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验

GB/T33008.1—2016工业自动化和控制系统网络安全可编程序控制器(PLC)第1部分：系统

要求

GB/T36009—2018可编程序控制器性能评定方法

IPC/JEDECJ-STD-020F-2022非密封固态表面贴装器件(SMD)的潮湿/回流敏感度分类

IPCA-610J电子组件的可接受性

UL94UL设备和电器的塑料零件的可燃性试验

3术语和定义

GB/T15969（所有部分）界定的术语和定义适用于本文件。

4缩略语

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下列缩略语适用于本文件。

AI：模拟输入（AnalogueInput）

AO：模拟输出（AnalogueOutput）

AOI：自动光学检测（AutomatedOpticalInspection）

BGA：封装（BallGridArray）

CFC：连续功能图(ContinuousFunctionChart)

CP：耦合器（Coupler）

CPU：中央处理器（CentralProcessingUnit）

DI：数字输入（DigitalInput）

DO：数字输出（DigitalOutput）

EMC：电磁兼容性（ElectromagneticCompatibility）

PCBA：印刷电路板组装（PrintedCircuitBoardAssembly）

PLC：可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController）

SOE：事件顺序记录（SequenceOfEvent）

5基本要求

5.1设计研发

5.1.1产品设计遵循通用化、系列化和组合化的原则，具备模块拓展能力。

5.1.2硬件设计与开发以可靠性、维修性、保障性、安全性和环境适应性为原则；运用PCB设计软件、

嵌入式开发工具等计算机辅助设计与仿真工具，对产品的电路、固件、结构等进行构建与开发，开发过

程按照CPD/IPD协同开发流程执行，设计开发记录可追溯。

5.1.3软件设计具备与系统硬件匹配的开发能力和持续改进能力；满足可测试性审核要求，具备可扩

展性，用户编程语言符合GB/T15969.3的规定。

5.2材料要求

材料应符合如下要求：

a）选用的芯片及核心元器件的工作环境温度范围应涵盖-40℃～85℃；

b）贴片电子元器件潮敏等级应不大于IPC/JEDECJ-STD-020F中规定的5级，1级以上器件包装采

用真空防潮包装；

c）外壳应符合UL94中V0的阻燃要求，采用金属材质时，外壳表面应做防腐处理；

d）材料供应商应在生产厂商的合格供应商目录内。

5.3生产工艺制造要求

生产工艺制造应符合如下要求：

a）按照IPCA-610J进行元器件焊接和检查；

b）元器件焊接工艺采用回流焊接和波峰焊接；

c）PCBA制造过程采用送板机、锡膏印刷机、高速贴片机等自动化设备；

d）生产过程中开展锡膏体积检测、在线AOI光学检测、BGA贴片X光检测。

5.4检验检测要求

检验检测应符合如下要求：

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a）具备出厂检验项目测试的能力；

b）根据产品的各项规格指标、技术要求配备包括智能高温老化试验设备、耐压试验设备、盐雾试

验箱、脉冲群发生器、雷击浪涌发生器、振动测试器、静电放电发生器在内的试验设备。

6系统结构与功能

6.1系统基本结构

大型PLC系统包括控制器、上位机（组态软件）、外围设备。

控制器包括基本控制器（实现主要控制功能）、本地拓展单元（实现本地控制站拓展）和远程I/O

单元（实现远程现场控制），控制器采用模块化结构，包含电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块、

通信模块和功能模块，模块应实现冗余配置。

上位机采用标准的工控计算机，为编程组态、监控组态工具软件提供运行环境。

外围设备实现各外部拓展功能。

大型PLC系统基本结构如图1所示。

图1大型PLC系统基本结构

6.2系统功能结构

大型PLC系统功能包括通信功能，信息安全功能，人机接口功能，编程、调试和测试功能，信号处

理功能（由应用程序功能、操作系统功能、应用程序存储器功能、数据存储器功能组成），传感器和执

行机构的接口功能，电源功能。

大型PLC系统功能结构如图2所示。

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其他系统

操作员

主电源人机接口功能

通信功能

程序员

信息安全功能编程、调试和测试功能

电源功能

信号处理功能操作系统功能

应用程序功能应用程序存储器功能

数据存储器功能

传感器和执行机构的接口功能

设备过程

图2大型PLC系统功能结构

大型PLC系统软件包含硬件组态软件、编程组态软件与监控组态软件，三款软件可集成为两个或一

个软件。

大型PLC系统软件支持跨平台运行，支持Linux与Windows操作系统。

大型PLC系统软件支持程序编程、函数/功能块、资源与配置、编译与链接、下载与上传、调试与

联机；硬件配置、模块配置、通讯配置、固件升级、信息回读、状态查询；画面组态、趋势/报警/报表、

实时数据库、数据采集、事件记录、数据发布。

大型PLC系统软件功能结构如图3所示。

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图3大型PLC系统软件功能结构

大型PLC系统通信网络包括过程监控层网络、现场控制层网络和现场设备层网络，过程监控层网络

和现场控制层网络支持冗余配置。

大型PLC系统通信网络结构如图4所示。

图4大型PLC系统通信网络结构

7技术要求

7.1工作环境

7.1.1应用环境

大型PLC应用环境分为有空调机房环境、无空调机房环境、车载环境、舰船环境、其它环境。应用

过程中可能遇到多种环境，此时应按可能遇到的最严苛要求进行环境分类选择。环境分类见表1所示。

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根据不同环境分类，大型PLC工作温度要求应符合表2的规定，贮存温度要求应符合表3的规定，

温度冲击要求应符合表4的规定。

振动按照GB/T15969.2—2008中6.3.1进行，在频率范围、振动位移/加速度有特殊要求的按表5

所示。

冲击按照GB/T15969.2—2008中6.3.2进行，在冲击加速度有特殊要求的按表6的规定。

盐雾试验结束后应在流动的自来水中清洗5min，再用蒸馏水或去离子水漂洗，用手摇晃或用气流

吹去水珠，然后在温度55℃±2K的条件下干燥1h，接着在规定的恢复条件下冷却1h～2h。盐雾要求按

表7的规定。

低气压要求按表8的规定。

相对湿度、防护等级要求按表9的规定。

表1环境分类

环境分类说明

有空调机房环境固定；有气候防护受控的温度和湿度，低应力，良好的维护。

一些机械和气候压力（适度），一般质量维护，与“固定；有气候防护”

无空调机房环境固定；无气候防护

类型的主要不同在于环境控制的缺失（湿度和温度）。

设备在地面、良好的条件下，移动地使用。

地面；移动；良好

机械应力比“固定；无气候防护”更严苛，有时维护困难。

车载环境

设备在地面、恶劣的条件下，移动地使用。

地面；移动；恶劣

比“地面；移动；良好”具有更高的机械应力。

海洋；良好设备在有气候防护环境中应用，应用具备减振措施，冲击、振动较小。

舰船环境

海洋；恶劣设备在无气候防护环境中应用，具有剧烈的冲击和振动。

其它环境凡本标准未列出的使用环境，均为其它环境。

表2工作温度要求

环境类别

工作温度限值a

车载环境舰船环境

℃有空调机房环境无空调机房环境其它环境

良好恶劣良好恶劣

-50SSSS

-40AAAA

-30SS

-20A

-10A

+40A

+50AA

+55SASS

S

+60SSASS

+65SSSS

+70SSSA

注：A表示该项目适用，S表示该项目由订购方规定是否适用，空白表示该项目不适用。

a工作温度限值为控制器水平安装状态温度；若选择垂直安装，高温应相应降低10℃。

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表3贮存温度要求

环境类别

工作温度限值

车载环境舰船环境

℃有空调机房环境无空调机房环境其它环境

良好恶劣良好恶劣

-50SSAA

-40SAASAS

S

-20A

-10

+50

+60A

+70S

+80SS

+85SAAAAA

+100

+125

注：A表示该项目适用，S表示该项目由订购方规定是否适用，空白表示该项目不适用。

表4温度冲击要求

环境类别

工作温度限值

车载环境舰船环境

℃有空调机房环境无空调机房环境其它环境

良好恶劣良好恶劣

-50SSSS

-40AAAA

-30SS

-20AA

-10

+40

+50A

+55AA

S

+60SAS

+65SSS

+70SASA

注：A表示该项目适用，S表示该项目由订购方规定是否适用，空白表示该项目不适用。

表5振动要求

环境类别频率范围（f）振幅/加速度

车载环境：良好10Hzf≤500Hz10m/s²

车载环境：恶劣10Hz≤f≤500Hz40m/s²

1Hz≤f＜16Hz1.0mm

舰船环境：良好

16Hz≤f≤60Hz10m/s²

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表5（续）

环境类别频率范围（f）振幅/加速度

10Hz≤f＜35Hz1.0mm

舰船环境：恶劣

35Hz≤f≤160Hz25m/s²

表6冲击要求

环境类别加速度

车载环境：良好300m/s²

车载环境：恶劣400m/s²

舰船环境：良好10m/s²

舰船环境：恶劣25m/s²

表7盐雾要求

环境类别试验选择

有空调机房环境不规定

无空调机房环境不规定

车载环境：良好GB/T2423.18—2021中9.4.9的试验3

车载环境：恶劣GB/T2423.18—2021中9.4.9的试验4

舰船环境：良好GB/T2423.18—2021中9.4.9的试验2

舰船环境：恶劣GB/T2423.18—2021中9.4.9的试验1

其它环境不规定

表8低气压要求

环境类别气压要求

有空调机房环境70kPa/3000m

无空调机房环境70kPa/3000m

车载环境：良好55kPa/4850m

车载环境：恶劣55kPa/4850m

舰船环境：良好84kPa/1000m

舰船环境：恶劣84kPa/1000m

其它环境不规定

表9相对湿度、防护等级要求

环境类别

指标类别指标有空调机房无空调机房车载环境舰船环境其它

环境环境良好恶劣良好恶劣环境

湿热要求按照GB/T2423.4

相对湿度AAAAAAS

—2008中试验方法2进行

防护等级不低于IP20AAAAAAS

注：A表示该项目适用，S表示该项目由订购方规定是否适用，空白表示该项目不适用。

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7.1.2电气安全性能

电气安全性能按照GB/T15479—1995中第4章的规定，具备防止击穿的绝缘强度、防止过量泄漏电

流或热击穿的绝缘电阻。电气安全性能要求按表10的规定。

表10电气安全性能要求

特性特性值

试验电压及绝缘电阻：

具有保护接地端子或保

100VDC，5MΩ——（额定电压或标称电压有效值≤60V）

护接地点

500VDC，10MΩ——（额定电压或标称电压有效值（130～650）V）

绝缘电阻

试验电压及绝缘电阻：

无保护地端子或保护接

100VDC，7MΩ——（额定电压或标称电压有效值≤60V）

地点

500VDC，20MΩ——（额定电压或标称电压有效值（130～650）V）

频率：50Hz

持续时间：1min

具有保护接地端子或保

试验电压：

护接地点

500VAC——（额定电压或标称电压有效值≤60V）

1500VAC——（额定电压或标称电压有效值（130～250）V）

绝缘强度

频率：50Hz

持续时间：1min

无保护地端子或保护接

试验电压：

地点

750VAC——（额定电压或标称电压有效值≤60V）

3000VAC——（额定电压或标称电压有效值（130～250）V）

7.1.3电磁兼容性

电磁兼容性能要求按表11的规定。

表11电磁兼容性能要求

特性特性值判定等级

塑料外壳±8kV（空气放电）A

金属外壳±6kV（接触放电）A

静电放电电源端口±8kV（空气放电）A

I/O端口±6kV（接触放电）B

网络端口±6kV（接触放电）B

2kVCMA

AC电源端口

1kVDMA

0.5kVCMA

DC电源端口

0.5kVDMA

浪涌

2kVCM

交流I/O端口（非屏蔽）B

1kVDM

模拟I/O或直流I/O端口（非屏蔽）1kVCMB

屏蔽线1kVCMB

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表11（续）

特性特性值判定等级

浪涌网络端口1kVCMB

电源端口2kVA

电快速瞬变脉冲群I/O端口2kVB

网络端口1kVB

0％～0.5cycleA

电压暂降a和短时中0％～250/300cyclesA

电源端口

断bAC40％～10/12cyclesA

70％～25/50cyclesA

注：a电压暂降和短时中断，允许使用UPS供电。b判定等级按GB/T15969.2—2008中表31的规定。

7.2硬件要求

7.2.1控制规模

CPU模块控制点数应不少于4096点。

7.2.2硬件系统响应时间

硬件系统响应时间应不大于10ms。

7.2.3CPU冗余切换时间

CPU冗余切换时间应不大于20ms。

7.2.4指令执行时间

单周期指令执行时间应不大于4ns。

7.2.5任务周期

任务周期可设置最小1ms。

7.2.6事件记录缓存

现场SOE信号采集，模块内部缓存记录应不小于1024条。

7.2.7事件分辨率

事件分辨精度应不大于1ms。

7.2.8冗余功能

支持系统冗余功能，包括CPU模块、I/O模块、电源模块、控制总线冗余。

7.2.9热插拔

支持热插拔功能，包括CPU模块、I/O模块、通信模块、电源模块、功能模块。

7.2.10故障自检和诊断

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支持内存、网络状态检测、I/O模块状态；CPU占用率、总线状态监测；断线、通道诊断；信号上

溢、下溢、断线；外配电诊断；电压、电流、温度的故障自检和诊断。

7.2.11掉电保护

CPU模块具备掉电保护功能，在失电后能保存关键数据和参数，重新上电后关键数据和参数与掉电

前保持一致。

7.2.12固件程序升级

支持固件程序升级功能，包括CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模

拟量输出模块、脉冲量输入模块、脉冲量输出模块、通信模块、电源模块、功能模块。

7.2.13信号输入功能

数字量输入信号，包括源型、漏型和交流型信号输入；模拟量输入信号，包括电压型、电流型、热

电阻型和热电偶型信号输入；高速脉冲量输入信号，包括差分信号和单端信号输入。

7.2.14信号输出功能

数字量电平信号输出，包括继电器和晶体管输出；模拟量信号输出，包括电流和电压信号输出；高

速脉冲量电平信号输出，包括脉冲输出、脉宽调制、脉冲串、ON/OFF延时模式。

7.2.15模拟量精度

精度满足电压型：±0.2%；电流型：±0.2%；热电阻型：±0.3%；热电偶型：±1%。

7.2.16通信功能

支持多种现场总线接口，与第三方设备进行通信，可选CANopen、PROFIBUS-DP、PROFINET、

ModbusTCP、ModbusRTU、EtherCAT等。

7.2.17工作电源

电源模块用于给系统各模块供电，交流电源额定电压220V（容差：-15%/+10%），额定频率50Hz

或60Hz。直流电源额定电压24V（容差：-15%/+20%）。

7.3软件要求

7.3.1硬件组态软件

硬件组态软件支持硬件配置、模块配置、通讯配置、固件升级、信息回读、状态信息查询功能。

7.3.2编程组态软件

编程组态软件符合GB/T15969.3规定的五种编程语言及扩展的CFC与C语言、工程管理、程序编辑、

功能块和函数、资源和连接配置、程序编译与链接、程序下载与上传、程序调试与联机功能。

7.3.3监控组态软件

监控组态软件支持工程管理、数据采集、实时数据库、画面组态、趋势组态、报警组态、报表组态、

数据发布、事件记录功能。

7.4网络通信要求

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7.4.1过程监控层

用于传输PLC控制命令、状态和数据输入输出的以太网网络，具备身份认证、链路管理、数据重传、

数据校验、可支持加密等功能。

7.4.2现场控制层

控制网络应符合如下要求：

a）支持电缆或光纤传输；

b）最大支持1000Mbit/s；

c）支持全网时钟同步；

d）支持基本控制器与本地拓展控制器、远程I/O控制器的连接；

e）支持星型、线型、环型、菊花链型不同拓扑结构；

f）支持热备冗余功能。

7.4.3现场设备层

现场总线用于实现现场设备与控制系统之间的数据通信。现场总线可选CANopen、PROFIBUS-DP、

PROFINET、ModbusTCP、ModbusRTU、EtherCAT标准现场总线。

7.5信息安全

信息安全应符合如下要求：

a）依据GB/T33008.1—2016中表A.1对第1、2层的要求，至少满足CL1等级要求；

b）具备软件关键文件的完整性校验功能，在软件启动时检查安装路径下主程序文件及关键依赖

文件的完整有效性，在校验失败时给出错误提示并阻止软件运行；

c）具备PLC程序文件的完整性保护功能，逻辑组态软件下载到PLC前检查PLC程序文件完整性，

PLC设备在启动时检查已装载PLC程序文件的完整性。

7.6外观

外观应符合如下要求：

a）应与样品或产品规范中的外观一致，包括颜色、形状、尺寸等方面；

b）产品的表面应该平整光滑，不应有明显的凹凸、损伤（如裂纹、破损等）、划痕或起泡现象；

c）产品表面不应有毛刺、漏涂、漏镀或其他多余物等；

d）产品的不同部件应正确组装，无错位、歪斜等情况。

8试验方法

8.1工作环境试验

8.1.1应用环境试验

8.1.1.1工作温度试验

低温工作试验按照GB/T2423.1—2008中第6章的规定。高温工作试验按照GB/T2423.2—2008中第6

章的规定。

8.1.1.2贮存温度试验

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低温贮存试验按照GB/T2423.1—2008中第6章的规定。高温贮存试验按照GB/T2423.2—2008中第6

章的规定。

8.1.1.3温度冲击试验

按照GB/T2423.22—2012中第7章的规定。

8.1.1.4振动试验

按照GB/T2423.10—2019中8.3.1的规定。

8.1.1.5冲击试验

按照GB/T2423.5—2019中第8章的规定。

8.1.1.6盐雾试验

按照GB/T2423.18—2021中第9章的规定，并按表12的规定进行试验。

表12盐雾试验要求

项目指标

温度35℃±2K

氯化钠溶液浓度5%±1%

pH值6.8

盐雾沉降率(1.0～2.0)ml/80cm2·h

试验状态连续喷雾

试验时间按照GB/T2423.18—2021中附录B进行选择

8.1.1.7低气压试验

按照GB/T2423.21—2008中第7章的规定，并按表13的规定进行试验。

表13低气压试验要求

项目指标

温度25℃±2K

气压符合指标要求的严酷等级

气压变化速率≤10kPa/min

稳定时间90min

工作时间30min

8.1.1.8相对湿度试验

按照GB/T2423.4—2008中第7章的规定。

8.1.1.9防护等级试验

按照GB/T4208—2017中第11章～第15章的规定。

8.1.2电气安全性能试验

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绝缘电阻试验按照GB/T15479—1995中第5.3章的规定。绝缘强度试验按照GB/T15479—1995中第

5.4章的规定。

8.1.3电磁兼容性试验

静电放电试验按照GB/T17626.2—2018中第8章的规定。浪涌试验按照GB/T17626.5—2019中第8章

的规定。电快速瞬变脉冲群试验按照GB/T17626.4—2018中第8章的规定。电压暂降和短时中断试验按

照GB/T17626.11—2023中第8章的规定。

8.2硬件试验

8.2.1控制规模试验

按照GB/T36009—2018中5.1.6的规定，其中：

a）根据受试PLC系统制造厂商提供的资料查证所支持的控制器的最大点数；

b）根据受试PLC系统制造厂商提供的资料计算可能支持的控制器的最大点数；

c）利用受试PLC系统制造厂商提供的组态编程软件，进行系统最大化配置。监控所配置的模块是

否均在线，按10%的比例抽查点位数。被抽查点位所在模块按模块配置顺序均匀分布在系统中，

被抽查模块中被抽查的点位按模块通道顺序均匀分布。

8.2.2硬件系统响应时间试验

按照GB/T36009—2018中5.2.2的规定。由CPU、DO模块、DI模块组成受试PLC系统，使用编

程组态软件编写测试程序，使DI模块输入赋值到DO输出，程序的控制周期为能实现最快响应时间的

模式，用可编程电源改变DI模块输入信号，通过双通道示波器抓取校验仪输出信号和DO输出信号波

形，并计算从可编程电源输出信号改变到DO输出信号改变稳定值为90%时的时间差。重复上述步骤3

次后，计算平均值。

8.2.3CPU冗余切换时间试验

将互为冗余的CPU模块运行DO通道输出方波变化程序，切换主、从CPU，通过在示波器观察

DO输出波形突变时间计算得出。

8.2.4指令执行时间试验

使用编程组态软件打开用IL语言编写指令的测试用例，做多层循环计数，设置资源为仅速度，下

载至模块，点击运行的同时开始计时，计时一定时间后记录循环次数，按照指令的循环公式能计算单条

指令的执行时间。测试用例中，基础指令采用dint数据赋值，浮点指令采用real类型数据赋值。指令

速度按公式（1）计算。

×

V=（1）

×/

T1000

𝑖𝑖

式中：N𝑖𝑖N𝑐𝑐1000⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

Vi——指令速度（ms/千条指令）；

T——记录时间（s）；

Ni——循环指令数；

Nc——循环次数。

8.2.5任务周期试验

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搭建受试PLC系统测试平台，连接逻辑组态软件，编写变量自加1的周期任务程序，设置周期任

务时间为1ms，查看变量是否按1ms周期自加。

8.2.6事件记录缓存试验

受试PLC系统正常工作后，利用一台开关量信号发生器进行试验。将信号发生器的信号接入SOE

模块的输入通道。记录事件，查看模块内部缓存数据量是否大于等于