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王兆义:PLC发展的几个特点和国产化

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-10-20     来源:[标签:出处]     作者:[标签:作者]     浏览次数:205

  发展回顾

    上世纪60年代末PLC产生于美国马萨诸塞州,MODICON084是世界上第一种投入生产的PLC。PLC崛起于70年代,首先在汽车流水线上大量应用。80年代PLC走向成熟,全面采用微电子处理器技术,得到大量推广应用,年销售始终以高于20%的增长率上升,奠定了其在工业控制中不可动摇的地位。90年代,随着工控编程语言IEC 61131-3的正式颁布,PLC开始了它的第三个发展时期,在技术上取得新的突破。PLC在系统结构上,从传统的单机向多CPU和分布式及远程控制系统发展;在编程语言上,图形化和文本化语言的多样性,创造了更具表达控制要求、通信能力和文字处理的编程环境;从应用角度看,除了继续发展机械加工自动生产线的控制系统外,更发展了以PLC为基础的DCS系统、监控和数据采集系统(SCADA)、柔性制造系统(FMS)、安全连锁保护系统(ESD)等,全方位地提高了PLC的应用范围和水平。

  21世纪PLC技术发展的几个特点

   1  适应市场需要,加强PLC通信联网的信息处理能力

    在信息时代的今天,几乎所有PLC制造商都注意到了加强PLC通信联网的信息处理能力这一点。小型PLC都有通信接口,中、大型PLC都有专门的通信模块。随着计算机网络技术的飞速发展,PLC的通信联网能使其与PC和其它智能控制设备很方便地交换信息,实现分散控制和集中管理。也就是说,用户需要PLC与PC更好地融合,通过PLC在软技术上协助改善被控过程的生产性能,在PLC这一级就可以加强信息处理能力。例如,CONTEC与日本三菱电机公司(以下简称为三菱电机)合作,推出专门插在小Q系列PLC的机架上的PC机模块,该模块实际上就是一台可在工厂现场环境下正常运行,而且可通过PLC的内部总线与PLC的CPU模块交换数据的PC机。其处理芯片采用IntelCeleron400M主频、系统内存128MB、Cache 128K、支持外挂显示器,该模块内装WindowsNT 4.0或Windows 2000。支持的软件有:三菱综合F4软件,包括PLC编程软件GT、FA数据处理软件MX、人机界面画面设计软件GT、运动控制设计编程软件MT等。

    最近,国外一些中、大型PLC制造商推出了一个机架上可以插多个CPU模块的结构,将PC机模块与PLC的CPU模块、过程控制CPU模块或运动控制模块同时插在一个机架上。实际上就是将原来PLC要通过工厂自动化(FA)用PC机与管理计算机通信的三层结构改为PLC系统可直接与生产管理用的计算机的两层结构。这样生产管理更加快捷方便。

    小型PLC之间通信“傻瓜化”。为了尽量减少PLC用户在通信编程方面的工作量,PLC制造商做了大量工作,使设备之间的通信自动地周期性的进行,而不需要用户为通信编程,用户的工作只是在组成系统时作一些硬件或软件上初始化设置。如欧姆龙公司的两台CPM1A之间一对一连接通信只需用三根导线将它们的RS-232C通信接口连在一起后将通信有关的参数写入5个指定的数据存储器中,即可方便地实现两台PLC之间的通信。

    2  PLC向开放性发展

    早期的PLC缺点之一是它的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的,如专用总线、通信网络及协议、I/O模块更互不通用,甚至连机架、电源模板亦各不相同,编程语言之一的梯形图名称虽一致,但组态、寻址、语言结构均不一致,因此,几乎各个公司的PLC均互不兼容。目前,PLC在开放性方面已有实质性突破。十多年前PLC被攻破的一个重要方面就是它的专有性,现在情况有了极大改观,不少大型PLC厂商在PLC系统结构上采用了各种工业标准,如IEC 61131-3、IEEE 802.3以太网、TCP/IP、UDP/IP等。例如,AEG Schneider集团已开发以PLC机为基础,在Windows平台下,符合IEC 61131-3国际标准的全新一代开放体系结构的PLC实现高度分散控制,开放度高。

    高度分散控制是一种全新的工业控制结构,不但控制功能分散化,而且网络也分散化,所谓高度分散化控制,就是控制算法常驻在该控制功能的节点上,而不是常驻在PLC上或PC上,凡挂在网络节点上的设备,均处于同等的位置,将“智能”扩展到控制系统的各个环节,从传感器、变送器到I/O模块,乃至执行器,无处不采用微处理芯片,因而产生了智能分散系统(SDS)。

    为了使PLC更具开放性和执行多任务,在一个PLC系统中同时装几个CPU模块,每个CPU模块都执行某一种任务。例如三菱电机公司的小Q系列PLC可以在一个机架上插4个CPU模块,富士电机的MICREX-ST系列最多可在一个机架上插6个CPU模块,这些CPU模块可以进行专门的逻辑控制、顺序控制、运动控制和过程控制。这些都是在Windows环境下执行PC机任务的模块,组成混合式的控制系统。

    近几年,众多PLC厂商都开发了自己的模块型I/O或端子型I/O,而通信总线都符合IEC 61131-3标准,这极大的增强了PLC的开放性。

    创建开放的网络环境后,推出了能挂100M的高速以太网的WEB服务器模块,三菱电机公司小Q系列的QJ71WS96,横河电机FA-M3系列的F3WBM1-0T-S0;模块内的软件捆绑了目前常用的TCP/IP、UDP/IP等传输层和网络层规约,以及HTTP、FTP、SMTP、POP3等应用层规约,使PLC可直接进入因特网,成为不折不扣的WEB的PLC。

   

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