LC的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

摘要：本文論述了在工業(yè)控制領(lǐng)域占主要地位的工業(yè)可編程序控制器(PLC)的發(fā)展趨勢(shì)，簡(jiǎn)單介紹了國(guó)際、國(guó)內(nèi)PLC的主要廠家及產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：工業(yè)可編程序控制器、發(fā)展趨勢(shì)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱工控機(jī))是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，目前已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，工控機(jī)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的最佳配套產(chǎn)品，而工業(yè)可編程序控制器(PLC)則在工控領(lǐng)域中占有主要的地位。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。從結(jié)構(gòu)上，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。一、我國(guó)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的發(fā)展20世紀(jì)40年代末50年代初，我國(guó)的流程工業(yè)規(guī)模很小，設(shè)備陳舊，必要的調(diào)節(jié)主要靠最簡(jiǎn)單的測(cè)量?jī)x表由人工操作運(yùn)行。50年代末60年代初，我國(guó)研制生產(chǎn)的傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器等，基本上能顯示過程狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)意圖，最終命令執(zhí)行器完成對(duì)工藝流程的調(diào)節(jié)要求。70年代初，我國(guó)自行研制制的工控控機(jī)開始始應(yīng)用于于工業(yè)過過程控制制，它部部分地取取代了原原來控制制室內(nèi)的的儀表。。但由于于受當(dāng)時(shí)時(shí)電子器器件性能能的限制制，工控控機(jī)本身身的可靠靠性遠(yuǎn)不不如現(xiàn)在在，工控控機(jī)帶來的的控制集集中引起起“危險(xiǎn)險(xiǎn)”集中中。70年代末，，分散型型控制系系統(tǒng)(DCS)進(jìn)入工控控領(lǐng)域，，解決了了“危險(xiǎn)險(xiǎn)”集中中的問題題，還解解決了一一些復(fù)雜雜的控制制。DCS可建立通通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，為大大工廠生生產(chǎn)帶來來許多方方便，但但其價(jià)格格一直居居高不下下。80年代初，，適應(yīng)性性較強(qiáng)的的總線型型工控機(jī)機(jī)(STD)應(yīng)運(yùn)而生生，STD總線技術(shù)術(shù)的推廣廣和應(yīng)用，，使工控控機(jī)的功功能更加加強(qiáng)化。。二、工工業(yè)可編編程序控控制器(PLC)發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)PLC作為工控控機(jī)的一一員，在在主要工工業(yè)國(guó)家家中成為為自動(dòng)化化系統(tǒng)的的基本電電控裝置置。它具有有控制方方便、可可靠性高高、容易易掌握、、體積小小、價(jià)格格適宜等等特點(diǎn)。。據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)，當(dāng)今今世界PLC生產(chǎn)廠家家約150家，生產(chǎn)產(chǎn)300多個(gè)品種種。2000年銷售額額約為86億美元，，占工控控機(jī)市場(chǎng)場(chǎng)份額的的50%，PLC將在工控控機(jī)市場(chǎng)場(chǎng)中占有有主要地地位，并并保持繼繼續(xù)上升升的勢(shì)頭頭。PLC在60年代末引引入我國(guó)國(guó)時(shí)，只只用作離離散量的控制制，其功功能只是是將操作作接到離離散量輸輸出的接接觸器等等，最早早只能完完成以繼繼電器梯梯形邏輯輯的操作作。新一一代的PLC具有PID調(diào)節(jié)功能能，它的的應(yīng)用已已從開關(guān)關(guān)量控制擴(kuò)大大到模擬擬量控制制領(lǐng)域，，廣泛地地應(yīng)用于于航天、、冶金、、輕工、、建材等等行業(yè)。。但PLC也面臨著著其它行行業(yè)工控控產(chǎn)品的的挑戰(zhàn)，，各廠家家正采取取措施不不斷改進(jìn)進(jìn)產(chǎn)品，，主要表現(xiàn)為為以下幾幾個(gè)方面面：1.微型、小小型PLC功能明顯顯增強(qiáng)很很多有名名的PLC廠家相繼繼推出高高速、高高性能、、小型、、特別是是微型的的PLC。三菱的的FXOS14點(diǎn)(8個(gè)24VDC輸入，6個(gè)繼電器器輸出)，其尺寸寸僅為58mm×89mm，僅大于于信用卡卡幾個(gè)毫毫米，而而功能卻卻有所增增強(qiáng)，使使PLC的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域擴(kuò)大大到遠(yuǎn)離離工業(yè)控制制的其它它行業(yè)，，如快餐餐廳、醫(yī)醫(yī)院手術(shù)術(shù)室、旋旋轉(zhuǎn)門和和車輛等等，甚至至引入家家庭住宅宅、娛樂樂場(chǎng)所和和商業(yè)部部門。2.集成化發(fā)發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)增強(qiáng)由由于控制制內(nèi)容的的復(fù)雜化化和高難度化化，使PLC向集成化化方向發(fā)發(fā)展，PLC與PC集成、PLC與DCS集成、PLC與PID集成等，，并強(qiáng)化化了通訊訊能力和和網(wǎng)絡(luò)化化，尤其其是以PC為基的控制產(chǎn)品品增長(zhǎng)率率最快。。PLC與PC集成，即即將計(jì)算算機(jī)、PLC及操作人人員的人人—機(jī)接口結(jié)結(jié)合在一一起，使使PLC能利用計(jì)計(jì)算機(jī)豐豐富的軟軟件資源源，而計(jì)計(jì)算機(jī)能能和PLC的模塊交交互存取取數(shù)據(jù)。。以PC機(jī)為基的的控制容容易編程程和維護(hù)護(hù)用戶的的利益，，開放的的體系結(jié)結(jié)構(gòu)提供供靈活性性，最終終降低成成本和提提高生產(chǎn)產(chǎn)率。3.向開放性性轉(zhuǎn)變PLC曾存在嚴(yán)嚴(yán)重的缺缺點(diǎn)，主主要是PLC的軟、硬硬件體系系結(jié)構(gòu)是是封閉而而不是開開放的，，絕大多多數(shù)的PLC是專用總總線、專專用通信信網(wǎng)絡(luò)及及協(xié)議，，編程雖雖多為梯梯形圖，，但各公司的的組態(tài)、、尋址、、語(yǔ)文結(jié)結(jié)構(gòu)不一一致，使使各種PLC互不兼容容。國(guó)際際電工協(xié)協(xié)會(huì)(IEC)在1992年頒布了了IEC1131-3《《可編程序序控制器器的編程程軟件標(biāo)準(zhǔn)》，為各PLC廠家編程程的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化鋪平平了道路路?，F(xiàn)在在開發(fā)以以PC為基、在在WINDOWS平臺(tái)下，，符合IEC1131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的新一一代開放放體系結(jié)結(jié)構(gòu)的PLC正在規(guī)劃劃中。三三、PLC主要廠家家及產(chǎn)品品介紹在在全球PLC制造商中中，根據(jù)據(jù)美國(guó)AutomationResearchCorp(ARC)調(diào)查，世界界PLC領(lǐng)導(dǎo)廠家家的五霸霸分別為為Siemens(西門子)公司、Allen-Bradley(A-B)公司、Schneider(施耐德)公司、Mitsubishi(三菱)公司、Omrom(歐姆龍)公司，他他們的銷銷售額約約占全球球總銷售售額的三三分之二二。從西西門子公公司的SIMATICS7-400的性能可可對(duì)PLC窺見一斑斑：SIMATICS7-400是匣式封封裝模塊塊，可卡卡在導(dǎo)軌軌上安裝裝，由I/O總線和通通信總線線建立電電氣連接接，模塊塊可在工工作或加電時(shí)替替換或插插、拔，，可快速速安裝維維護(hù)，修修改方便便，其主主要性能能為：·CPU存儲(chǔ)器容容量64K字節(jié)，可可擴(kuò)展到到1.6M字節(jié)；；·位和字字處理理速度度80ns至200ns；·最高系系統(tǒng)計(jì)計(jì)算能能力可可以有有4個(gè)CPU同時(shí)計(jì)計(jì)算；；·一個(gè)中中央框框(CR)可擴(kuò)展展直到到21個(gè)擴(kuò)展展框；；·每個(gè)CPU上多點(diǎn)點(diǎn)接口口(MPI)能力，，如可可同時(shí)連連接文文字顯顯示或或操作作員以以及編編程器器件；；·CPU上的SINEC-L2-DP附加有有分散散I/O的集成成性能能；·提供與與計(jì)算算機(jī)和和其它它Siemens產(chǎn)品或或系統(tǒng)的的連接接接口口；·高可靠靠性,完善的的自診診斷和和清除除故障障功能能。我我國(guó)的的PLC生產(chǎn)目目前也也有一一定的的發(fā)展展，小小型PLC已批量量生產(chǎn)產(chǎn)；中中型PLC已有產(chǎn)產(chǎn)品；；大型型PLC已開始始研制制。國(guó)國(guó)內(nèi)PLC形成產(chǎn)產(chǎn)品化化的生生產(chǎn)企企業(yè)約約30多家，，國(guó)內(nèi)內(nèi)產(chǎn)品品市場(chǎng)場(chǎng)占有有率不不超過過10%，主要要生產(chǎn)產(chǎn)單位位有：：蘇州州電子子計(jì)算算機(jī)廠廠、蘇蘇州機(jī)機(jī)床電電器廠廠、上海蘭蘭星電電氣有有限公公司、、天津津市自自動(dòng)化化儀表表廠、、杭州州通靈靈控制制電腦腦公司司、北北京機(jī)機(jī)械工工業(yè)自自動(dòng)化化所和和江蘇蘇嘉華華實(shí)業(yè)業(yè)有限限公司司等。。國(guó)內(nèi)內(nèi)產(chǎn)品品在價(jià)價(jià)格上上占有有明顯顯的優(yōu)優(yōu)勢(shì)。隨著著微處處理器器、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通通信、、人—機(jī)界面面技術(shù)術(shù)的迅迅速發(fā)發(fā)展，，工業(yè)業(yè)自動(dòng)動(dòng)化技技術(shù)日日新月月異，，各種種產(chǎn)品品競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)激烈烈，新新產(chǎn)品品不斷斷涌現(xiàn)現(xiàn)。PLC也由最最初的的只能能處理理開關(guān)關(guān)量而發(fā)展展到可可以處處理模模擬量量和數(shù)數(shù)據(jù)，，加之之與DCS、PID調(diào)節(jié)器器、工工業(yè)PC等技術(shù)術(shù)相結(jié)結(jié)合，，