PLC系統(tǒng)硬件技術(shù)成熟，性能價(jià)格比較高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，開(kāi)發(fā)過(guò)程簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低，在工控領(lǐng)域廣泛應(yīng)用 本文詳細(xì)介紹了PLC的主要功能、應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)，并對(duì)PLC的發(fā)展前沿做了翔實(shí)的分析，為進(jìn)一步應(yīng)用和開(kāi)發(fā)PLC提供理論參考。

1、引言

　　可編程序控制器發(fā)展至今，已有30余年的歷史，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域已有翻天覆地的變化，PLC亦在不斷的發(fā)展變化之中。新技術(shù)的不斷采用和開(kāi)放性的不斷提高，為PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了更加廣泛的空間。但隨著工業(yè)PC的發(fā)展，特別是CompactPCI技術(shù)的引入之后，目前工業(yè)PC技術(shù)已達(dá)到一個(gè)嶄新的高度，因?yàn)長(zhǎng)PLC在工控領(lǐng)域的傳統(tǒng)地位也受到了一一定程度的沖擊。本文主要討論了PLC在工控領(lǐng)域中的應(yīng)用，并詳細(xì)分析了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

2、PLC的主要功能和在工控領(lǐng)域的應(yīng)用

　　首先，開(kāi)關(guān)量的邏輯控制是傳統(tǒng)PLC最基本的應(yīng)用領(lǐng)域。由于具備“與”、“或”、“非”等邏輯指令，可以實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)通斷和電路的串、并聯(lián)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器進(jìn)行組合邏輯控制、定時(shí)控制與順序邏輯控制。開(kāi)關(guān)量邏輯控制的應(yīng)用領(lǐng)域已遍及各行各業(yè)，如：機(jī)械零部件裝配線(xiàn)上的物件輸送以及各工序的加工與動(dòng)作，步進(jìn)電機(jī)的控制，包裝流水線(xiàn)控制，智能家庭系統(tǒng)等。

　　其次，對(duì)模擬量的閉環(huán)控制功能大大拓寬了PLC的應(yīng)用領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)位移、溫度、壓力等模擬量的采集和A／D轉(zhuǎn)換，PLC內(nèi)置PID了程序進(jìn)行過(guò)程量和目標(biāo)值的比較分析，并通過(guò)PID功能模塊得到控制量，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)物理量的控制功能。該閉環(huán)控制功能在鍋爐溫度控制，液壓系統(tǒng)壓力、流量控制和機(jī)械領(lǐng)域位移控制等諸多領(lǐng)域獲廣泛應(yīng)用。

　　此外，通信聯(lián)網(wǎng)功能增強(qiáng)了PLC控制系統(tǒng)的開(kāi)放性。通過(guò)各種通信協(xié)議和相應(yīng)端口，PLC可以和其他智能控制設(shè)備一起組成高速、實(shí)時(shí)、可靠的網(wǎng)絡(luò)化全集成自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

3、PLC在工控領(lǐng)域的發(fā)展前景

　　長(zhǎng)期以來(lái)，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來(lái)面對(duì)市場(chǎng)份額逐漸縮小所帶來(lái)的沖擊，尤其是T業(yè)PC所帶來(lái)的沖擊。PLC需要解決的問(wèn)題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開(kāi)放性和價(jià)格。

　　3.1 向高性能、高速度、大容量發(fā)展

　　伴隨PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，PI C系統(tǒng)的掃描速度越來(lái)越快，編程指令的功能越來(lái)越強(qiáng)，數(shù)量越來(lái)越多，內(nèi)部元件的種類(lèi)與數(shù)量不斷完善，PLC的處理能力和控制能力得到大幅度提升，可擴(kuò)展能力越來(lái)越靈活。如三菱的AnA系~tJPLC使用了在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)PLC全部功能的微處理器，其掃描速度為基本指令0.15。在模擬量控制方面，除了專(zhuān)門(mén)用于模擬量閉環(huán)控制的PID指令和智能PID模塊，越來(lái)越多的PLC廠(chǎng)家提供模糊控制、自適應(yīng)、參數(shù)自整定功能，使調(diào)試時(shí)間減少，控制精度大幅提高。

　　同時(shí)，IT技術(shù)的飛速發(fā)展使得微型高速存儲(chǔ)設(shè)備的容量越來(lái)越大，價(jià)格越來(lái)越低，可靠性卻越來(lái)越有保障。越來(lái)越多的PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)在使用64M、l28M甚至更大容量的Flash存儲(chǔ)設(shè)備。

　　3.2 向微型PLC發(fā)展

　　PC—based技術(shù)的迅速發(fā)展，使工業(yè)PC占領(lǐng)了工控領(lǐng)域相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)份額。但是，在低端應(yīng)用方面小型PLC具有工業(yè)PC不可替代的優(yōu)點(diǎn)：體積小、可靠性高、編程簡(jiǎn)單實(shí)用、安裝配線(xiàn)方便靈活、可嵌入到機(jī)電設(shè)備中去。據(jù)相關(guān)調(diào)查報(bào)告顯示，現(xiàn)在對(duì)于低端PLC市場(chǎng)的爭(zhēng)奪仍在繼續(xù)進(jìn)行，這也進(jìn)一步促進(jìn)了PLC的發(fā)展。隨著微型和超微型PLC技術(shù)的發(fā)展和數(shù)量的增長(zhǎng)，它們已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入到新的應(yīng)用領(lǐng)域一一微型嵌入式PLC。

　　歐姆龍公司已經(jīng)察覺(jué)到這一技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向，并逐漸計(jì)劃將其產(chǎn)品應(yīng)用于商業(yè)器具、飲料分發(fā)設(shè)備以及商業(yè)、工業(yè)等。這些行業(yè)之所以正在應(yīng)用微型PLC，正是由于它具有卓越的靈活性、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)周期短、適應(yīng)性強(qiáng)、競(jìng)爭(zhēng)性的價(jià)格等一系列優(yōu)點(diǎn)所至。三菱公司的FX1S超微型和FX1N微型PLC系列產(chǎn)品也正在面向嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，它們能夠處理從10—128個(gè)I／O通道，并且具有2個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)控制性能，還具備用于連續(xù)過(guò)程控制的PID控制指令。

　　3.3 大力開(kāi)發(fā)智能模塊

　　隨著市場(chǎng)需要的個(gè)性化和多樣化，要求工業(yè)自動(dòng)控制具有某些智能化的功能，以滿(mǎn)足特殊控制的需要。基于此，各大PLC廠(chǎng)家大力開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)各種功能的智能I／O模塊。智能T／O模塊是以微處理器和存儲(chǔ)器為基礎(chǔ)的功能部件，其CPU與PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的時(shí)間少，有很強(qiáng)的信息處理能力和控制功能，有的模塊甚至可以自成系統(tǒng)，單獨(dú)工作。智能I／O模塊的廣泛應(yīng)用簡(jiǎn)化了某些控制領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和編程，作為PLC主CPU的輔助模塊，大大提高了PLC系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性。

　　西門(mén)予公刮的ET200X是基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的分布式I／O控制系統(tǒng)，其功能相當(dāng)于S7—300PI C的CPU314，可以連接電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器、氣動(dòng)控制元件以及變頻器，有氣動(dòng)模塊和氣動(dòng)接口，實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、氣動(dòng)一體化?？芍苯影惭b在機(jī)器上，節(jié)省相關(guān)投資。

　　3.4 PLC編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化

　　目前，PLC系統(tǒng)的硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件之間都是彼此獨(dú)的實(shí)體，與傳統(tǒng)的全集成PLC系統(tǒng)有很大的不同。隨著硬件和操作系統(tǒng)的不斷發(fā)展，操作系統(tǒng)所提供的標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)化功能特性可能會(huì)進(jìn)一步促使PLC變成一種全新的控制設(shè)備，這也就是PLC需要采用IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的原因所在。由于IEC6113-3具有開(kāi)放性、高水平的軟件重復(fù)使用性、允許柔性地選擇編程語(yǔ)言、很強(qiáng)的錯(cuò)誤檢測(cè)和糾錯(cuò)能力等突出優(yōu)點(diǎn)，它已成為工業(yè)自動(dòng)化中基礎(chǔ)的同際標(biāo)準(zhǔn)。

　　現(xiàn)在，所有類(lèi)型的產(chǎn)品正在努力獲得并使用一些或者全部與IEC 61131_3標(biāo)準(zhǔn)兼容的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，包括梯形圖邏輯圖表、功能模塊圖表、順序功能圖表、結(jié)構(gòu)化文本和指令表等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

　　3.5 PLC通信更加便捷

　　早期的PLC基本上采用廠(chǎng)家專(zhuān)用的通信協(xié)議，給不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品互聯(lián)和用戶(hù)的使用帶來(lái)了很大的困難。目前發(fā)展趨勢(shì)是采用符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，如符合現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61 1 5 8和IEC62026中的某些總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。為了盡量減少用戶(hù)在通信編程方面的負(fù)擔(dān)，可編程序控制器廠(chǎng)商做了大量的工作，使設(shè)備之間的通信自動(dòng)周期的進(jìn)行，不需要用戶(hù)為通信編程，用戶(hù)的工作只是在組成系統(tǒng)時(shí)作一些硬件或軟件L的初始化設(shè)置。

　　近年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的出現(xiàn)，已使得各個(gè)獨(dú)立的PLC系統(tǒng)之間可以傳遞信息，實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)也走進(jìn)了廠(chǎng)商的視野，甚至存實(shí)時(shí)以1人 產(chǎn)品中已經(jīng)能夠支持CANOpen等現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，大大增強(qiáng)了絡(luò)通信能力。

　　3.6 PLC 的軟件化與PC化

　　隨著軟PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的巾場(chǎng)份額正在逐步得到增長(zhǎng)，相對(duì)傳統(tǒng)PLC，軟PLC技術(shù)擯棄了PLC功能實(shí)現(xiàn)的硬件載體，岡而是‘種質(zhì)的跨越。這種軟件形式的PLC，除了將PLC模塊軟件化外，還集成了PLC編程，組態(tài)設(shè)計(jì)，組態(tài)運(yùn)行。軟件嵌入在工業(yè)平板電腦里面，可直接讀寫(xiě)485設(shè)備和以太網(wǎng)接口設(shè)備。與傳統(tǒng)的PLCSH比，軟PLC具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)不再需要特定的PLC編程工具來(lái)為PLC控制編程，直接在軟件設(shè)計(jì)模塊的PLC指令部分編程；(2)不再需要其他的組態(tài)軟件來(lái)設(shè)計(jì)監(jiān)控界面，同樣已被包含在軟件的設(shè)計(jì)模塊的組態(tài)設(shè)計(jì)部分。

4、結(jié)語(yǔ)

　　PLC系統(tǒng)硬件技術(shù)成熟，性能價(jià)格比較高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，開(kāi)發(fā)過(guò)程也簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行維護(hù)成本低，所有這些特點(diǎn)造就了PLC的旺盛生命力。然而另一方面，隨著工控領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC在工控領(lǐng)域的傳統(tǒng)地位已受到越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。目前，PLC需要解決的問(wèn)題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開(kāi)放性和價(jià)格。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)講，PLC需要根據(jù)工業(yè)用戶(hù)的需求集成更多的系統(tǒng)功能和開(kāi)放性，降低用戶(hù)的使用難度，大力發(fā)展智能模塊，縮短開(kāi)發(fā)周期，節(jié)約成本，從而為工控領(lǐng)域提供更加靈活開(kāi)放的解決方案。