论文部分内容阅读
【摘 要】PLC即可编程序控制器凭借简单的操作编程、较高的可靠性、灵活的配置以及面向用户和面向过程的优势在现代工业中得到了广泛的应用秉承了现代工业生产控制中的重要支柱。本文在对PLC发展概况做出论述的基础上，对PLC的发展趋势做出了研究与探讨。
【关键词】PLC；发展概况；发展趋势
一、PLC发展概况
PLC产生之前的工业控制一直依赖于继电控制器，但是这种控制器具有耗电多、体积大、寿命短、运行速度慢以及可靠性较差等缺陷，同时对工作环境的适应性也较差，所以在生产工艺和生产任务发生变化的情况下必须进行重新的设计，这在一定程度上造成了资金以及实践的浪费。20世纪60年代，通用汽车公司提出了对新型工业控制装置的技术要求，其主要内容是具有简单的标称，能够在现场进行程序的修改与调试；具有便宜的价格，性价比要比继电器控制系统高；与继电器控制系统相比要具有更高的可靠性、更小的体积以及更好的能耗；能够和计算机系统实现数据通信、方便扩展与维护等。这些要求是当前PLC所具备的基本功能，在此要求下，美国数字设备公司在1968年研发除了第一台PLC并在通用公司得到成功应用，这一工业控制技术在发达国家得到了迅速的发展。我国的PLC为1977年研发的以MC14500为核心的PLC，并应用于工业控制领域。
PLC产生后的50多年中，日本、德国、美国等工业较为发达的国家已经将PLC作为国家产业中的重要支柱，PLC的销售额也在不断攀升，在此背景下，PLC生产厂家涌现推动了PLC种类的创新，与产量和产值增长相对应的是价格的下降。当前世界中生产PLC的厂家有200多家，比较著名的厂家包括美国的通用电气、AB、莫迪康等，日本的富士、三菱、松下电工、欧姆龙等，德国的AEG、西门子等，法国的施耐德、TE等，韩国的LG、三星等。我国国内PLC产品的研发与生产经理了三个阶段，分别为1973-1979年的顺序控制系统阶段、1979-1985年以位处理器为主的控制器阶段；1985年之后则是以微处理器为主的可编程序控制器阶段。随着我国工业以及其他产业的发展，PLC将会在我国具有更大的应用市场，技术含量也会得到进一步的提高。
二、PLC发展趋势
（一）软件与硬件的标准化趋势
以往的PLC发展走的是研制和生产的专门化道理，各个厂商的软件与硬件并不开放，这也导致了PLC产品的模块不能通用并且具有较大的语言指令差异，兼容性问题制约了PLC的进一步发展。对于这种情况，国际电工委员会专门设置了工作组了开展PLC国际标准的制定工作，从而为PLC的发展形成了一种标准化的框架与方向。在此背景下许多厂商都是用了与IEC61131系列标准相符的指令系统。这种标准化的趋势能够使系统的开发周期不断缩减，在此过程中80%的PLC可以使用20条梯形逻辑指令集来控制，这种情况也被称为80-20法则，并且标准化的PLC的可靠性也在不断提高，这种趋势对PLC的进一步发展发挥着重要作用。
（二）容错技术不断发展，控制系统可靠性提高
PLC的可靠性得到了社会各个领域普遍的重视，对PLC可靠性的高要求使PLC研发和生产单位将冗余技术、自身段技术以及容错技术等应用于PLC中，推出了具有较高可靠性的冗余系统，同时采用多数表决、并行工作或者热备用的工作方式，很多PLC的模板由于全密闭却十分坚固，所以在不稳定且恶劣的工作环境中仍旧能够可以正常工作，同时在PLC的运行过程中也可以实现模板的热插拔。
（三）编程工具与编程语言体现出多样化特点
伴随着PLC结构的不断发展，PLC编程工具以及变成语言也越来越多样化，同时功能也在不断的提升。为了能够让PLC满足各类控制要求，许多复杂的或者简单的编程软件以及编程器采用语句表、功能图、梯形图等标称语言不仅可以进行过程仿真，同时也具有高档指令系统。兼容于计算机的高级语言如Fortran、Pascal、Basic得到了广泛的应用，在Windows系统下，使用Visual Basic或者Visual C++等可视化的变成软件进行程序设计比较复杂，而组态软件不仅实现了变成的简单化，同时也降低了编程的工作量，是PLC能够更加易行且简单，这在很大程度上降低了PLC系统的开发难度与使用难度，对进一步普及PLC发挥着重要作用。
（四） 网络通信功能增强
通信能力的强化以及网络化是PLC发展的重要趋势之一。PLC的网络框架由I/O模块连接多个PLC构成，这种网络可以与以太网以及工业计算机等架构自动控制系统。当前应用广泛的现场总线有CAN、WorldFI、Profibus等。DCS逐渐被由现场总线和职能仪表构成的现场总线控制系统所取代。由于网络通信技术、图形显示技术以及计算机信息处理技术在PLC中的应用是PLC系统的信息管理功能和生产控制功能结合起来，从而在一定程度上满足了现代化生产中管理与控制的要求。
（五）模块与器件不断出新
比较高端的PLC不仅实现了CPU处理速度的提高，同时还带有远程I/O模块、语言处理模块、模糊控制模块、计算模块、数控模块、高速计数模块、模拟量I/O模块、闭环控制模块、快速响应模块、位置控制模块、通信模块等，这些模块使PLC在人机对话、分辨率、实时性精度方面的表现得到了很大程度的提高。从技术上来看，PLC技术与PC技术的差别在不断缩小，随着PLC使用山野话硬件和实施操作系统，许多新兴的控制器也不断被研发出来，其中实现PC和PLC功能结合的工业控制器PAC将在未来成为工业控制的重要方式之一。PCC和一般的PLC相比其特点在于应用软件的多样化以及分时多任务的操作系统，这样程序长短对程序运用周期的影响将会缩小，程序运行周期将会有操作系统循环周期来决定，从而外部控制舟曲与应用程序扫描周期被区分开来，实施控制的需求可以得到满足。同时如果CPU的运算能力允许，这种控制周期可以以实际的应用需求为依据进行调整。PCC应用程序是由多任务模块组成，这种模块下的控制器可以滿足数据采集、PID调节运算、报警、通信控制等多种功能要求，这些模块可以独立的运行并且具有一定的关联，可以更加方便的实现控制需求。
（六）产品规模体现出大和小两种发展方向
PLC的大型化发展方向方向主要体现为大容量、网络化、智能化、高功能，如西门子的S5-155U能够和计算机构成集成控制系统并对复杂、大规模系统开展综合自动控制，其中I/O的点数达到了14336点，其特点为多个CPU可以并行工作，具有高速化的扫描速度以及大容量的存储器；PLC的小型化发展方向主要体现为提及的减小和成本的降低，并在此基础上实现系统可靠性的提高，功能与专业性的日益强大是控制质量能够得到大幅度的提高，同时小型模块结构也可以增强配置灵活性，缩减投入成本。如三菱FXOS-14MR位基本电源8点输入，6点继电器输出，虽然尺寸仅仅是58mm*89mm，但是其功能却得到了进一步加强，是PLC应用领域扩展到了非工业控制行业。
参考文献：
[1]王飞雪.可编程逻辑控制器（PLC）的发展趋势与应用[J].科技创新导报，2010（30）.
[2]崔晶.可编程控制器的现状与发展[J].科技信息（科学教研），2008（23）.
[3]邹丹丹.浅析PLC的应用与发展[J].中国新技术新产品，2009（14）.
[4]姚栋，信明阳.PLC应用及其发展[J].科技咨询导报，2007（19）.
【关键词】PLC；发展概况；发展趋势
一、PLC发展概况
PLC产生之前的工业控制一直依赖于继电控制器，但是这种控制器具有耗电多、体积大、寿命短、运行速度慢以及可靠性较差等缺陷，同时对工作环境的适应性也较差，所以在生产工艺和生产任务发生变化的情况下必须进行重新的设计，这在一定程度上造成了资金以及实践的浪费。20世纪60年代，通用汽车公司提出了对新型工业控制装置的技术要求，其主要内容是具有简单的标称，能够在现场进行程序的修改与调试；具有便宜的价格，性价比要比继电器控制系统高；与继电器控制系统相比要具有更高的可靠性、更小的体积以及更好的能耗；能够和计算机系统实现数据通信、方便扩展与维护等。这些要求是当前PLC所具备的基本功能，在此要求下，美国数字设备公司在1968年研发除了第一台PLC并在通用公司得到成功应用，这一工业控制技术在发达国家得到了迅速的发展。我国的PLC为1977年研发的以MC14500为核心的PLC，并应用于工业控制领域。
PLC产生后的50多年中，日本、德国、美国等工业较为发达的国家已经将PLC作为国家产业中的重要支柱，PLC的销售额也在不断攀升，在此背景下，PLC生产厂家涌现推动了PLC种类的创新，与产量和产值增长相对应的是价格的下降。当前世界中生产PLC的厂家有200多家，比较著名的厂家包括美国的通用电气、AB、莫迪康等，日本的富士、三菱、松下电工、欧姆龙等，德国的AEG、西门子等，法国的施耐德、TE等，韩国的LG、三星等。我国国内PLC产品的研发与生产经理了三个阶段，分别为1973-1979年的顺序控制系统阶段、1979-1985年以位处理器为主的控制器阶段；1985年之后则是以微处理器为主的可编程序控制器阶段。随着我国工业以及其他产业的发展，PLC将会在我国具有更大的应用市场，技术含量也会得到进一步的提高。
二、PLC发展趋势
（一）软件与硬件的标准化趋势
以往的PLC发展走的是研制和生产的专门化道理，各个厂商的软件与硬件并不开放，这也导致了PLC产品的模块不能通用并且具有较大的语言指令差异，兼容性问题制约了PLC的进一步发展。对于这种情况，国际电工委员会专门设置了工作组了开展PLC国际标准的制定工作，从而为PLC的发展形成了一种标准化的框架与方向。在此背景下许多厂商都是用了与IEC61131系列标准相符的指令系统。这种标准化的趋势能够使系统的开发周期不断缩减，在此过程中80%的PLC可以使用20条梯形逻辑指令集来控制，这种情况也被称为80-20法则，并且标准化的PLC的可靠性也在不断提高，这种趋势对PLC的进一步发展发挥着重要作用。
（二）容错技术不断发展，控制系统可靠性提高
PLC的可靠性得到了社会各个领域普遍的重视，对PLC可靠性的高要求使PLC研发和生产单位将冗余技术、自身段技术以及容错技术等应用于PLC中，推出了具有较高可靠性的冗余系统，同时采用多数表决、并行工作或者热备用的工作方式，很多PLC的模板由于全密闭却十分坚固，所以在不稳定且恶劣的工作环境中仍旧能够可以正常工作，同时在PLC的运行过程中也可以实现模板的热插拔。
（三）编程工具与编程语言体现出多样化特点
伴随着PLC结构的不断发展，PLC编程工具以及变成语言也越来越多样化，同时功能也在不断的提升。为了能够让PLC满足各类控制要求，许多复杂的或者简单的编程软件以及编程器采用语句表、功能图、梯形图等标称语言不仅可以进行过程仿真，同时也具有高档指令系统。兼容于计算机的高级语言如Fortran、Pascal、Basic得到了广泛的应用，在Windows系统下，使用Visual Basic或者Visual C++等可视化的变成软件进行程序设计比较复杂，而组态软件不仅实现了变成的简单化，同时也降低了编程的工作量，是PLC能够更加易行且简单，这在很大程度上降低了PLC系统的开发难度与使用难度，对进一步普及PLC发挥着重要作用。
（四） 网络通信功能增强
通信能力的强化以及网络化是PLC发展的重要趋势之一。PLC的网络框架由I/O模块连接多个PLC构成，这种网络可以与以太网以及工业计算机等架构自动控制系统。当前应用广泛的现场总线有CAN、WorldFI、Profibus等。DCS逐渐被由现场总线和职能仪表构成的现场总线控制系统所取代。由于网络通信技术、图形显示技术以及计算机信息处理技术在PLC中的应用是PLC系统的信息管理功能和生产控制功能结合起来，从而在一定程度上满足了现代化生产中管理与控制的要求。
（五）模块与器件不断出新
比较高端的PLC不仅实现了CPU处理速度的提高，同时还带有远程I/O模块、语言处理模块、模糊控制模块、计算模块、数控模块、高速计数模块、模拟量I/O模块、闭环控制模块、快速响应模块、位置控制模块、通信模块等，这些模块使PLC在人机对话、分辨率、实时性精度方面的表现得到了很大程度的提高。从技术上来看，PLC技术与PC技术的差别在不断缩小，随着PLC使用山野话硬件和实施操作系统，许多新兴的控制器也不断被研发出来，其中实现PC和PLC功能结合的工业控制器PAC将在未来成为工业控制的重要方式之一。PCC和一般的PLC相比其特点在于应用软件的多样化以及分时多任务的操作系统，这样程序长短对程序运用周期的影响将会缩小，程序运行周期将会有操作系统循环周期来决定，从而外部控制舟曲与应用程序扫描周期被区分开来，实施控制的需求可以得到满足。同时如果CPU的运算能力允许，这种控制周期可以以实际的应用需求为依据进行调整。PCC应用程序是由多任务模块组成，这种模块下的控制器可以滿足数据采集、PID调节运算、报警、通信控制等多种功能要求，这些模块可以独立的运行并且具有一定的关联，可以更加方便的实现控制需求。
（六）产品规模体现出大和小两种发展方向
PLC的大型化发展方向方向主要体现为大容量、网络化、智能化、高功能，如西门子的S5-155U能够和计算机构成集成控制系统并对复杂、大规模系统开展综合自动控制，其中I/O的点数达到了14336点，其特点为多个CPU可以并行工作，具有高速化的扫描速度以及大容量的存储器；PLC的小型化发展方向主要体现为提及的减小和成本的降低，并在此基础上实现系统可靠性的提高，功能与专业性的日益强大是控制质量能够得到大幅度的提高，同时小型模块结构也可以增强配置灵活性，缩减投入成本。如三菱FXOS-14MR位基本电源8点输入，6点继电器输出，虽然尺寸仅仅是58mm*89mm，但是其功能却得到了进一步加强，是PLC应用领域扩展到了非工业控制行业。
参考文献：
[1]王飞雪.可编程逻辑控制器（PLC）的发展趋势与应用[J].科技创新导报，2010（30）.
[2]崔晶.可编程控制器的现状与发展[J].科技信息（科学教研），2008（23）.
[3]邹丹丹.浅析PLC的应用与发展[J].中国新技术新产品，2009（14）.
[4]姚栋，信明阳.PLC应用及其发展[J].科技咨询导报，2007（19）.