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PLC现状与发展浅论
www.dgzdh.com 2004-05-22  拓创自动化



  
  一、PLC的来源
  
  1、在制造工业(以改变几何形状和机械性能为特征)和过程工业(以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征)中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,使得电气控制功能实现的程序化,这就是第一代可编程序控制器,英文名字叫Programmable Controller(PC)。
  
  2、随着电子技术和计算机技术的发生,PC的功能越来越强大,其概念和内涵也不断扩展。
  
  3、上世纪80年代,个人计算机发展起来,也简称为PC,为了方便,也为了反映或可编程控制器的功能特点,美国A-B公司将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器Programmable Logic Controller(PLC),并将“PLC”作为其产品的注册商标。现在,仍常常将PLC简称PC。
  
  4、上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.
  
  5、近年,工业计算机技术(IPC)和现场总线技术(FCS)发展迅速,挤占了一部分PLC市场,PLC增长速度出现渐缓的趋势,但其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。
  
  6、目前,世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品,主要应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。
  
  二、典型的PLC产品
  
  1、国外
  施耐德公司, Quantum、Premium、Momentum等;
  罗克韦尔(A-B公司),SLC、MicroLogix、Control Logix等;
  西门子公司, SIMATIC S7-400/300/200系列;
  GE公司
  日本欧姆龙、三菱、富士、松下等。
  
  2、国内
  PLC生产厂约30家,但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品,还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产.
  
  三、PLC在我国的应用
  
  虽然我国在PLC生产方面非常弱,但在PLC应用方面,我国是很活跃的,近年来每年约新投入10万台套PLC产品,年销售额30亿人民币,应用的行业也很广。
  
  在我国,一般按I/O点数将PLC分为以下级别(但不绝对,国外分类有些区别):
   微型:32 I/O
   小型: 256 I/O
   中型:1024 I/O
   大型:4096 I/O
   巨型:8192 I/O
  
  在我国应用的PLC系统中,I/O 64点以下PLC销售额占整个PLC的47%,64点~256点的占31%,合计占整个PLC销售额的78%。
  
  在我国应用的PLC,几乎涵盖了世界所有的品牌,呈现八国联军的态势,但从行业上分,有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美PLC居多,小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多。欧美PLC在网络和软件方面具有优势,而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。
  
  我国的PLC供应渠道,主要有制造商、分销商(代理商)、系统集成商、OEM用户、最终用户。其中,大部分PLC是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。
  
  四、PLC发展的重点
  
  1、人机界面更加友好
  PLC制造商纷纷通过收购或联合软件企业、或发展软件产业,大大提高了其软件水平,多数PLC品牌拥有与之相应的开发平台和组态软件,软件和硬件的结合,提高了系统的性能,同时,为用户的开发和维护降低了成本,使更易形成人机友好的控制系统,目前,PLC+网络+IPC+CRT的模式被广泛应用。
  
  2、网络通讯能力大大加强
  PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础上,逐渐增加了各种通讯接口,而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快,用户对开放性要求很强烈,现场总线技术及以太网技术也同步发展。如罗克韦尔A-B公司主推的三层网络结构体系,即EtherNet、ControlNet、DeviceNet,西门子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS网络等。
  
  3、开放性和互操作性大大发展
  PLC在发展过程中,各PLC制造商为了垄断和扩大各自市场,处于群雄割据的局面,各自发展自己的标准,兼容性很差,这给用户使用带来不便,并增加了维护成本。开放是发展的趋势,这已被各厂商所认识,形成了长时期妥协与竞争的过程,并且这一过程还在继续。开放的进程,可以从以下方面反映:
  
  1)IEC形成了现场总线标准,这一标准包含8种标准,虽然有人说,多种标准就是没有标准,但必竟是一个经过困难的争论与妥协的成果。标准推出后,各厂商纷纷将自己的产品适应这些标准,或者开发与之相应的新产品。
  
  2)IEC制订了基于Windows的编程语言标准IEC61131-3,它规定了指令表(IL)、梯形图(LD)、顺序功能图(SFC)、功能块图(FBD)、结构化文本(ST)五种编程语言。这是以数字技术为基础的可编程序逻辑控制装置在高层次上走向开放性的标准化文件。虽然PLC开发上各工具仍不兼容,但基于这些标准的开发系统,使用户在应用过程中,可以较方便地适不同品牌的产品。
  
  3)OPC基金会推出了OPC(OLE for Process Control)标准,这进一步增强了软硬件的互操作性,通过OPC一致性测试的产品,可以实现方便的和无缝隙数据交换。目前,多数PLC软件产品和相当一部分仪表、执行机构及其它设备具有了OPC功能。OPC与现场总线技术的结合,是未来控制系统向FCS技术发展的趋势。
  
  4、PLC的功能进一步增强,应用范围越来越广泛。PLC的网络能力、模拟量处理能力、运算速度、内存、复杂运算能力均大大增强,不再局限于逻辑控制的应用,而越来越应用于过程控制方面,有人统计,除石化过程等个别领域,PLC均有成功能应用,PLC在相当多的应用取代了昂贵的DCS,从而使原来PLC(顺序控制)+DCS(过程控制)的模式变成PLC+IPC模式。
  
  5、工业以太网的发展对PLC有重要影响。以太网应用非常广泛,与工业网络相比,其成本非常低,为此,人们致力于将以太网引进控制领域。目前的挑战在于1)硬件上如合适应工业恶劣环境;2)通讯机制如何提高其可靠。以太网能否顺利进入工控领域,还存在争论。但以太网在工控系统的应用却日益增多,适应这一过程,各PLC厂商纷纷推出适应以太网的产品或中间产品。


原作者:杜学强
来 源:www.gongkong.com
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