PLC國內外發(fā)展前景

1、1、軟 PLC 的發(fā)展和研究現狀1.1國外研究概況在歐美等國家，軟 PLC 已開始投入工業(yè)使用，而且市場份額每年都在增加，根據 ARC 的調查和估計，1997 年全球的軟 PLC 市場有 3 千 6 百萬美元，到 2000 年軟 PLC 的市場達到了 1 億 4 千 5 百萬美元，2001 年差不多又增長了一倍。目前，歐美等西方國家都把軟 PLC作為一個重點投資對象進行研究開發(fā)。工業(yè)領域已經開始使用軟 PLC 產品，而且軟 PLC 的市場需求量也在不斷的增長。典型的軟 PLC 應用產品有：SOFTPLC 公司的 SoftPLC。SoftPLC 是基于 PC 的開放式控制軟件，具有開放的控制平臺

2、，用戶能夠根據自己的需求來選擇硬件。支持用戶用梯形圖和 C、C+、Java 等高級語言來編寫自己的程序。此外，SoftPLC 內嵌 Web 和 FTP 服務器，用戶可進行遠程維護和監(jiān)控。SIEMENS 公司的 SIMATICWinAC。 SIMATICWinAC 是基于 Windows 平臺的控制軟件， 具有可視化人機界面，它將控制、數據處理、通信等技術集于一體，采用了 VentruCom 司提供的實時操作系統(tǒng)作為 WindowsNT 的擴展，具有硬實時”的特性。CJInternational 公司的 ISaGRAF。 ISaGRAF 能夠在多種操作系統(tǒng)下運行， 具有良好的網絡通訊能力，包括數

3、據傳輸、遠程監(jiān)控和維護、在線調試、應用程序下載以及支持運行于多個目標機上的控制程序間的通訊。除了上述典型產品外，還有許多自動化公司也推出了自己的產品，如 WellspringSolutions 公司的 OA2Control;德國 KW 公司的 MULTIPROG;GE-FANUC 公司的CIMPLICITY;Intellution 公司的 Paradym-31;Rockwellautomation 公司的SoftlogixTM5Controller;BECKHOFF 公司的 TWinCAT 等等，它們在技術和應用上都有各自的特點。1.2 國內研究概況軟 PLC 大約在 1996 年以后才被介紹

4、到國內來。目前國內的一些工控方面的公司及研究機構在這方面也開展了部分基礎技術研究工作，但起步較晚，現在還沒有一家公司或機構可以推出比較完整的產品。國內有一些著名的自動化軟件公司(如北京亞控自動化軟件科技有限公司)正在研究開發(fā)具有自主版權的中文軟 PLC 產品，另外也有一些自動化工程公司開始代理銷售這些商用化的軟 PLC 產品。我國自行開發(fā)的 DCS 系統(tǒng)，如上海自儀公司的SUPMAX-800,選用法國 CJInternational 公司的符合 IEC61131-3 的 IsaGraf 和美國的強實時操作系統(tǒng)Vxworks。呂涌等開發(fā)的面向 DCS 控制組態(tài)軟件中包含一些軟 PLC 功能，它只

5、是 DCS 系統(tǒng)的一部分，不能獨立運行。李左章等對軟 PLC 技術進行了大量的研究，取得了一定的成果，其開發(fā)的數控內嵌式 PLC 具有軟 PLC 的特點，但功能單一，不能作為獨立系統(tǒng)運行，且無聯網通訊能力。羅華麗等提出了一種基于開放式數控系統(tǒng)的嵌入式軟件 PLC 子系統(tǒng)的實現方法，給出了一個軟件 PLC 的結構模型，并對 PLC 的梯形圖程序編程環(huán)境、梯形圖程序與語言程序的相互轉換、PLC 程序執(zhí)行等軟件部件的設計和開發(fā)進行了研究。游華云等研制了一種基于 RT-Linux 實時操作系統(tǒng)的軟件 PLC,既可以作為一個獨立模塊和不同的 CNC 系統(tǒng)協(xié)同工作，也可以嵌入到數控系統(tǒng)內部運行在同一臺計算

6、機上，其實時性和可靠性己經得到了驗證。黃延延等采用軟件組建的設計思想，將整個軟件劃分為幾個具有獨立功能的軟件模塊，模塊之間定義規(guī)范的接口，并基本實現了各模塊的功能，但整個系統(tǒng)的性能沒有介紹。大連理工大學在數控系統(tǒng)的軟 PLC 技術方面進行了研究和開發(fā)，由現代制造研究所研制的 DIGIT-03MC 等系列數控系統(tǒng)的內置 PLC 模塊已經在相關工程項目中得到了實際的應用。陳佳等在理解軟 PLC 系統(tǒng)的功能、組成和編程方法基礎上，基于 IEC61131-3 國際標準的編程規(guī)則，采用面向對象的思想，設計出了一套完整易用的數據結構，給出了一種基于工業(yè) PC 的軟 PLC 設計方案并在 VC6.0 環(huán)境下

7、實現。最后，通過實驗室被控對象驗證了方案的可行性。朱兆斌等人詳述了軟 PLC 中梯形圖編輯界面的實現以及在梯形圖向指令表轉化過程中采用的方法：將梯形圖映射為 AOV 有向圖，通過 AOV 的拓撲排序來實現最終的轉化。其中使用了十字鏈表作為 AOV 有向圖的存儲結構。王新華等配合在 PC 機上運行的自行研制的軟 PLC 編輯開發(fā)系統(tǒng)，設計開發(fā)了軟 PLC編譯系統(tǒng)。仿真結果表明，開發(fā)的軟 PLC 編譯系統(tǒng)能實現軟 PLC 梯形圖與指令表程序的相互轉換，完成軟 PLC 程序的文法設計和語法分析，并對軟 PLC 程序的運行指令做出正確解釋，使 PC 機完成相應的控制功能。白艷艷等基于 SERCOS 的

8、開放式數控系統(tǒng)為硬件平臺，構建了軟 PLC 的體系結構，將 PLC 的掃描執(zhí)行轉化為編譯執(zhí)行，提高了 PLC 的速度。此外陜西科技大學、武漢理工大學、山東大學等學者也在 PLC 軟件技術上進行了一些研究。從總的研究情況來看，目前國內軟 PLC 的技術與國外相比，技術水平相差很大。2、軟 PLC 技術的發(fā)展趨勢雖然軟 PLC 具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ鳛橐豁椥碌募夹g，目前還有以下問題需要解決：作為軟 PLC 首選的操作系統(tǒng) WindowsNT,受其響應時間限制，它并不能滿足硬實時；軟 PLC 的控制任務應具有不低于 NT 系統(tǒng)進程的優(yōu)先級，這樣，在操作系統(tǒng)發(fā)生藍屏(Theblue-screenof

9、death)等情況下還能進行控制；可靠性還有待加強，即能在高溫、振動、多灰塵等惡劣環(huán)境下正常工作。因此，在今后若干年內，軟 PLC 的發(fā)展將著重在以下幾個方面：(1)進一步提高系統(tǒng)的開放性。 現在的軟 PLC 產品大部分是基于 Windows系統(tǒng),并不支持其他操作系統(tǒng)的應用程序；在沒有開放式硬件和軟件的支持下，并不能保證產品的開放性；不允許用戶更改底層控制算法；不嚴格遵守一些適用的國際標準等。(2)進一步增強系統(tǒng)的可靠性與實時性。增強系統(tǒng)可靠性與實時性的關鍵在于提高操作系統(tǒng)的實時性?，F有的實時操作系統(tǒng)能夠基本滿足工業(yè)控制的需要，隨著一些實時性更高的操作系統(tǒng)的不斷出現，必將會大大增強軟 PLC 系統(tǒng)的實時性與可靠性。(3)進一步提高網絡通訊能力和與第三方軟件的整合性。隨著網絡科技的發(fā)展，良好的通訊能力已成為現代工業(yè)控制所必備的功能，遠程控制、遠程診斷、網絡數據處理等功能都將得到加強。控制軟件間的協(xié)同工作能力是衡量開放式控制系統(tǒng)性能的重要指標。進一步加強各種控制軟件間的數據交換能力是提高控制系統(tǒng)性能的重要手段。(4)進一步加強和改善企業(yè)整合能力。工廠控制與企業(yè)管理的整合是工業(yè)控制領域的一種趨勢。軟 PLC 控制系統(tǒng)可以通過以太網或 TCP/IP 連接到企業(yè)信息系統(tǒng)，與其進行數