淺談PLC的過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)
眾所周知,科技世界里只有一個(gè)永恒真理,那就是變化。這在可編程邏輯控制器(PLC)及其各種應(yīng)用的發(fā)展過(guò)程中尤為突出。PLC發(fā)展至今已有近40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,朝著新的技術(shù)不斷前進(jìn)。
早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)的PLC多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義,其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制,定時(shí)等。在70年代,微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國(guó),日本,德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)。這樣,使PLC的功能大大增強(qiáng)。在軟件方面,除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外,還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面,除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外,還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量,使各種邏輯線圈的數(shù)量增加,還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器,使PLC的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。
在PLC的行業(yè)中德國(guó)的西門(mén)子公司毫無(wú)疑問(wèn)是個(gè)佼佼者。西門(mén)子SIMATIC系列PLC,誕生于1958年,經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列,已成為應(yīng)用非常廣泛的可編程控制器。
1、西門(mén)子公司的產(chǎn)品最早是1975年投放市場(chǎng)的SIMATIC S3,它實(shí)際上是帶有簡(jiǎn)單操作接口的二進(jìn)制控制器。
2、1979年,S3系列被SIMATIC S5所取代,該系列廣泛地使用了微處理器。
3、20世紀(jì)80年代初,S5系列進(jìn)一步升級(jí)——U系列PLC,較常用機(jī)型:S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。
4、1994年4月,S7系列誕生,它具有更國(guó)際化、更高性能等級(jí)、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢(shì),其機(jī)型為:S7-200、300、400。由最初發(fā)展至今,S3、S5系列PLC已逐步退出市場(chǎng),停止生產(chǎn),而S7系列PLC發(fā)展成為了西門(mén)子自動(dòng)化系統(tǒng)的控制核心。
隨著新技術(shù)的不斷更新與發(fā)展,國(guó)內(nèi)PLC也呈現(xiàn)出新的態(tài)勢(shì)。近幾年國(guó)產(chǎn)PLC的發(fā)展越來(lái)越迅速,而且國(guó)產(chǎn)PLC在質(zhì)量方面有了很大的提升,以物優(yōu)價(jià)廉被廣大用戶所青睞。國(guó)產(chǎn)PLC做的比較好的有信捷、深圳奧越信、和利時(shí)、德維深、淅大中控、淅大中自、合信、臺(tái)達(dá)(臺(tái))、蘭州全志、科威、科賽恩等等。像臺(tái)達(dá)、奧越信等公司的技術(shù)已經(jīng)比較成熟了,所生產(chǎn)的PLC模塊能夠完全與西門(mén)子兼容。在承受著各種外界壓力的同時(shí),它們迎難而上,把自己做大做強(qiáng)爭(zhēng)取在國(guó)產(chǎn)PLC中有一席之地。
展望未來(lái),PLC的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)最終將會(huì)如火如何?由我們來(lái)揭開(kāi)這神秘的面紗。
首先是PLC網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展,其中有兩個(gè)趨勢(shì):一方面,PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng),而是迅速向開(kāi)放式系統(tǒng)發(fā)展,各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),完成設(shè)備控制任務(wù)之外,還可以與上位計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)信息交流,成為整個(gè)信息管理系統(tǒng)的一部分;另一方面,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)得到廣泛的采用,PLC與其他安裝在現(xiàn)場(chǎng)的智能化設(shè)備,比如智能儀表、傳感器、智能型電磁閥、智能型驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等,通過(guò)一根傳輸介質(zhì)(比如雙絞線、同軸電纜、光纜)鏈接起來(lái),并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息,由此構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),這種網(wǎng)絡(luò)與單純的PLC遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)相比,配置更靈活,擴(kuò)展更方便,造價(jià)更低,性能價(jià)格比更好,也更具開(kāi)放意義。
其次是PLC向高性能小型化方向發(fā)展,PLC的功能正越來(lái)越豐富,而體積則越來(lái)越小。比如三菱的FX-IS系列PLC,最小的機(jī)種,體積僅為60×90×75mm,相當(dāng)于一個(gè)繼電器,但卻具有高速計(jì)數(shù)、斜坡、交替輸出及16位四則運(yùn)算等能力,還具有可調(diào)電位器時(shí)間設(shè)定功能。PLC已不再是早期那種只能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量邏輯運(yùn)算的產(chǎn)品了,而是具有越來(lái)越強(qiáng)的模擬量處理能力,以及其他過(guò)去只有在計(jì)算機(jī)上才能具有的高級(jí)處理能力,如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、PID調(diào)節(jié)、溫度控制、精確定位、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等。從這種意義上說(shuō),PLC系統(tǒng)與DCS(集散控制系統(tǒng))的差別越來(lái)越小了,用PLC同樣可以構(gòu)成一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)。
最后是PLC操作向簡(jiǎn)易化方向發(fā)展。目前PLC推廣的難度之一就是復(fù)雜的編程使得用戶望而卻步,而且不同廠商PLC所有編程的語(yǔ)言也不盡相同,用戶往往需要掌握更多種編程語(yǔ)言,難度較大。PID控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速計(jì)數(shù)器、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、配方和文本顯示器等編程和應(yīng)用也是PLC程序設(shè)計(jì)中的難點(diǎn),用普通的方法對(duì)它們編程時(shí),需要熟悉有關(guān)的特殊存儲(chǔ)器的意義,在編程時(shí)對(duì)它們賦值,運(yùn)行時(shí)通過(guò)訪問(wèn)它們來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能。這些程序往往還與中斷有關(guān),編程的過(guò)程既繁瑣又容易出錯(cuò),阻礙了PLC的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。PLC的發(fā)展必然朝著操作簡(jiǎn)化對(duì)復(fù)雜任務(wù)的編程,在這一點(diǎn)上西門(mén)子就充當(dāng)了先行者,西門(mén)子S7-200的編程軟件設(shè)計(jì)了大量的編程向?qū),只需要在?duì)話框中輸入一些參數(shù),就可以自動(dòng)生成包括中斷程序在內(nèi)的用戶程序,大大方便了用戶的使用。