可編程序控制器（PLC）以應(yīng)用靈活、功能強(qiáng)、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。PLC的出現(xiàn)，使得電氣工程師可以從繁雜的繼電器一接觸器接線中解放出來，實(shí)現(xiàn)了真正意義的電氣自動化。

1 基于PC平臺的PLC產(chǎn)生的背景

    基于PC平臺的PLC包括軟件PLC和插卡式PLC。 在工業(yè)控制領(lǐng)域PLC作為工業(yè)現(xiàn)場的控制器，越來越不能獨(dú)立于整個工廠的管理網(wǎng)絡(luò)之外。單一的控制任務(wù)越來越少，數(shù)據(jù)處理、運(yùn)動控制、視頻控制、INTERNET監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫集成等大量PC任務(wù)出現(xiàn)在PLC工程師而前。

    自動化控制的構(gòu)架也在改變。隨著現(xiàn)場總線的發(fā)展，控制機(jī)器或整臺設(shè)備大型PLC將直接由安裝在被控設(shè)備的遠(yuǎn)程I/O或智能現(xiàn)場設(shè)備所代替。而在大多數(shù)情況下，控制任務(wù)卻越來越多，根據(jù)需要，一部分任務(wù)可由PLC實(shí)現(xiàn)，另一部分任務(wù)由PC來完成。但是，同時使用PC和PLC又使得系統(tǒng)集成的費(fèi)用增加，另外也需占用有限的空間。PC，特別是用于工業(yè)控制PC具有堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)，適合作為一個處理不同任務(wù)的公共平臺。在這種情況下，產(chǎn)生了基于PC平臺的軟件PLC和插卡式PLC。

2 基于PC平臺的PLC的應(yīng)用場合

    從應(yīng)用的角度來看，在以卜四個方而的應(yīng)用中，基于PC平臺的PLC比傳統(tǒng)的PLC具有較大的優(yōu)勢。

2.1 控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理任務(wù)集成的應(yīng)用

①需要大量內(nèi)存和復(fù)雜的配方系統(tǒng)。

②復(fù)雜的快速控制算法。如PID運(yùn)算、模糊控制、專家系統(tǒng)。

③含有物料跟蹤和批量處理的系統(tǒng)，如倉儲和物流系統(tǒng)。

④數(shù)據(jù)的自動記錄和分析，如稱量、試驗(yàn)和檢測系統(tǒng)等。

    由于硬件PLC受CPU的內(nèi)存和運(yùn)算速度限制，在處理以上系統(tǒng)中的任務(wù)時常常力不從心。而在PC平臺上，而對的是全部的PC資源，PC的運(yùn)算性能通?？梢赃_(dá)到硬件PLC的十倍以上。

2.2需要在控制系統(tǒng)中集成第三方的應(yīng)用軟件

①集成用戶通過Visual Basic開發(fā)的應(yīng)用軟件。

②集成用戶通過C/ C++開發(fā)的應(yīng)用軟件。

③與Microsoft的Office，如Excel, Word進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

    基于PC平臺的PLC控制軟件，通過標(biāo)準(zhǔn)的微機(jī)接口，如OPC, ActiveX, COM/ DOOM等與第三方的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，對數(shù)據(jù)的存取無需在PLC控制程序上作額外的編程。

2.3運(yùn)動控制，視頻控制和快速I/O相集成

①快速的運(yùn)動系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)用一般控制器無法實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。

② C/ C+ +程序與第三方的運(yùn)動控制和視頻系統(tǒng)相集成。

③集成其他廠家的PC卡產(chǎn)品。如快速I/O卡和多串口卡。

    通過開放的開發(fā)工具(ODK)，基于PC平臺PLC的可以將用戶編制的C/C++程序或其他廠家的PC卡產(chǎn)品的馭動程序作為功能塊嵌入PLC的程序掃描中，而絕大部分的傳統(tǒng)硬件PLC的指令系統(tǒng)是不允許擴(kuò)充的。

2.4控制系統(tǒng)集成企業(yè)辦公系統(tǒng)

①連接企業(yè)辦公系統(tǒng)軟件，如Acess, Excel o

②建立企業(yè)資源計(jì)劃ERP和制造執(zhí)行系統(tǒng)MES的生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)平臺。

    在與企業(yè)的MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)連接時，基于PC平臺的電氣自動化解決方案意義非同尋常。當(dāng)Windoves NT/ 2000作為操作系統(tǒng)時，使用TCP/ IP作為辦公環(huán)境的通信標(biāo)準(zhǔn)?；赑C平臺的PLC可以在自動控制和管理平臺之間建立一種最好的接口。

3 軟件PLC，插卡式PLC與硬件PLC的主要產(chǎn)品

    在上述發(fā)展趨勢和應(yīng)用需求的推動卜，目前世界上各主要的生產(chǎn)廠家均推出相應(yīng)的基于PC平臺的產(chǎn)品，包括西門子公司的WinAC產(chǎn)品系列、AB公司SoftLogic產(chǎn)品、以及Wonderware公司InControl等產(chǎn)品。

西門子公司生產(chǎn)的S5, S7系列PLC在傳統(tǒng)硬件PLC市場上占有重要的地位。同時也提供基于PC的自動化的產(chǎn)品系列，如IPC(工業(yè)PC)軟件PLC和插卡式PLC等。

3.1純軟件PLC

    WinAC Basic是一個純軟件的PLC控制器。它運(yùn)行于標(biāo)準(zhǔn)的Windows NT/ 2000下，硬件平臺為工業(yè)控制PC或標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)PC。通過現(xiàn)場總線Profibus- DP連接遠(yuǎn)程I/O站和有關(guān)的外圍設(shè)備。適合于除了常規(guī)的PLC控制任務(wù)外，還有大量的PC任務(wù)的場合。可以方便地與Visual Basic, MS Office及C++或者第三方軟件作數(shù)據(jù)交換。

    WinAC RTX的基木功能與WinAC Basic相同。但在PC平臺上，除了Windows操作系統(tǒng)外，還安裝一個VenturCom實(shí)時操作系統(tǒng)。WinAC RTX的控制內(nèi)核運(yùn)行于VenturCom實(shí)時操作系統(tǒng)中，即使運(yùn)行于Windows系統(tǒng)的監(jiān)控軟件或應(yīng)用軟件出現(xiàn)故障時，具有RTX擴(kuò)展內(nèi)核的WinAC RTX仍能保證完成相關(guān)的控制任務(wù)。因此，WinAC RTX具有更高的可靠性和實(shí)時性。

    WinAC MP是以W inCE為平臺的軟件PLC系統(tǒng)，它為開發(fā)內(nèi)嵌式PLC控制器的廠家提供了一個理想的邏輯控制平臺。

3.2插卡式PLC

    西門子公司提供兩種型號的插卡式PLC，分別是WinAC Slot412和WinAC Slot416。插卡式PLC在硬件設(shè)計(jì)上與傳統(tǒng)的硬件PLC基木一樣。它在PC上占用一個PCI插槽，適用于所有的工業(yè)PC或商業(yè)PC。插卡式PLC上內(nèi)置了現(xiàn)場總線Profil>us- DP接口，可連接所有符合Profil>us現(xiàn)場總線規(guī)范的I/0設(shè)備和智能從站。它可以并接一塊電源擴(kuò)展板，外接冗余的24、電源。保證了其控制任務(wù)完全獨(dú)立于Windows 1VT/2000以及PC平臺，集中了硬件PLC實(shí)時、堅(jiān)固的性能以及開放式的PC平臺的特點(diǎn)。

3.3硬件PLC

    西門子公司的硬件PLC主要包括了SS,S7系列產(chǎn)品，如SS- 115U , S7- 300/ 400系列硬件PLC等。其中S7-200系列為微型PLC，采用一體化設(shè)計(jì)。S7- 300/400系列為中、大型PLC采用模塊化設(shè)計(jì)。

    無論是WinAC系列產(chǎn)品還是S7-300/400系列傳統(tǒng)硬件PLC，均采用統(tǒng)一的STEP 7編程語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，保證了軟、硬件PLC之間良好的兼容性。用戶不需要學(xué)習(xí)新的編程語言，保護(hù)了PLC用戶在軟件和培訓(xùn)方而的投資。

4 基于PC平臺的PLC與傳統(tǒng)PLC的比較

傳統(tǒng)PLC具有以卜的特點(diǎn):

①模塊化設(shè)計(jì)或一體化設(shè)計(jì)，I/ 0不依賴現(xiàn)場總線；

②適用于異常惡劣的環(huán)境;

③自動重啟動，快速上電;

④帶故障保護(hù)系統(tǒng)，如冗余、容錯系統(tǒng)等;

⑤有針對微型應(yīng)用的小型PLC系統(tǒng)，價格較低。

基于PC平臺的PLC具有以卜的特點(diǎn)：

①緊湊化設(shè)計(jì)，人機(jī)界而好，控制器高度集成，節(jié)約安裝時間;

②軟件和硬件完全開放，用戶可以使用整個PC的資源；

③在一個平臺上集成了控制、顯示和數(shù)據(jù)處理功能；

④處理大量數(shù)據(jù)的能力;

⑤易于集成用戶的控制要求;

⑥簡化通信接口，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān);

⑦可使用最新的PC技術(shù)。

5 總結(jié)

    基于PC平臺的PLC控制在工業(yè)控制的應(yīng)用有著廣泛的發(fā)展前景，但是，它并不能完全取代傳統(tǒng)PLC控制，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，必須根據(jù)不同控制任務(wù)的特點(diǎn)，結(jié)合電氣自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，選擇合適的控制方案。