淺談PLC的過去、現(xiàn)在、未來
眾所周知,科技世界里只有一個永恒真理,那就是變化。這在可編程邏輯控制器(PLC)及其各種應用的發(fā)展過程中尤為突出。PLC發(fā)展至今已有近40年的歷史,隨著半導體技術(shù)、計算機技術(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。
早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點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,日本,德國等一些廠家先后開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。在軟件方面,除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以外,還增加了算術(shù)運算、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關(guān)模塊以外,還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量,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的應用范圍得以擴大。
在PLC的行業(yè)中德國的西門子公司毫無疑問是個佼佼者。西門子SIMATIC系列PLC,誕生于1958年,經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列,已成為應用非常廣泛的可編程控制器。
1、西門子公司的產(chǎn)品最早是1975年投放市場的SIMATIC S3,它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。
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80年代初,S5系列進一步升級——U系列PLC,較常用機型:S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。
4、1994年4月,S7系列誕生,它具有更國際化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢,其機型為:S7-200、300、400。由最初發(fā)展至今,S3、S5系列PLC已逐步退出市場,停止生產(chǎn),而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動化系統(tǒng)的控制核心。
隨著新技術(shù)的不斷更新與發(fā)展,國內(nèi)PLC也呈現(xiàn)出新的態(tài)勢。近幾年國產(chǎn)PLC的發(fā)展越來越迅速,而且國產(chǎn)PLC在質(zhì)量方面有了很大的提升,以物優(yōu)價廉被廣大用戶所青睞。國產(chǎn)PLC做的比較好的有信捷、深圳奧越信、和利時、德維深、淅大中控、淅大中自、合信、臺達(臺)、蘭州全志、科威、科賽恩等等。像臺達、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子兼容。在承受著各種外界壓力的同時,它們迎難而上,把自己做大做強爭取在國產(chǎn)PLC中有一席之地。
展望未來,PLC的技術(shù)發(fā)展趨勢最終將會如火如何?由我們來揭開這神秘的面紗。
首先是PLC網(wǎng)絡化技術(shù)的發(fā)展,其中有兩個趨勢:一方面,PLC網(wǎng)絡系統(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)絡系統(tǒng),完成設備控制任務之外,還可以與上位計算機管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)信息交流,成為整個信息管理系統(tǒng)的一部分;另一方面,現(xiàn)場總線技術(shù)得到廣泛的采用,PLC與其他安裝在現(xiàn)場的智能化設備,比如智能儀表、傳感器、智能型電磁閥、智能型驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)等,通過一根傳輸介質(zhì)(比如雙絞線、同軸電纜、光纜)鏈接起來,并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息,由此構(gòu)成一個現(xiàn)場工業(yè)控制網(wǎng)絡,這種網(wǎng)絡與單純的PLC遠程網(wǎng)絡相比,配置更靈活,擴展更方便,造價更低,性能價格比更好,也更具開放意義。
其次是PLC向高性能小型化方向發(fā)展,PLC的功能正越來越豐富,而體積則越來越小。比如三菱的FX-IS系列PLC,最小的機種,體積僅為60×90×75mm,相當于一個繼電器,但卻具有高速計數(shù)、斜坡、交替輸出及16位四則運算等能力,還具有可調(diào)電位器時間設定功能。PLC已不再是早期那種只能進行開關(guān)量邏輯運算的產(chǎn)品了,而是具有越來越強的模擬量處理能力,以及其他過去只有在計算機上才能具有的高級處理能力,如浮點數(shù)運算、PID調(diào)節(jié)、溫度控制、精確定位、步進驅(qū)動、報表統(tǒng)計等。從這種意義上說,PLC系統(tǒng)與DCS(集散控制系統(tǒng))的差別越來越小了,用PLC同樣可以構(gòu)成一個過程控制系統(tǒng)。
最后是PLC操作向簡易化方向發(fā)展。目前PLC推廣的難度之一就是復雜的編程使得用戶望而卻步,而且不同廠商PLC所有編程的語言也不盡相同,用戶往往需要掌握更多種編程語言,難度較大。PID控制、網(wǎng)絡通信、高速計數(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用也是PLC程序設計中的難點,用普通的方法對它們編程時,需要熟悉有關(guān)的特殊存儲器的意義,在編程時對它們賦值,運行時通過訪問它們來實現(xiàn)對應的功能。這些程序往往還與中斷有關(guān),編程的過程既繁瑣又容易出錯,阻礙了PLC的進一步推廣應用。PLC的發(fā)展必然朝著操作簡化對復雜任務的編程,在這一點上西門子就充當了先行者,西門子S7-200的編程軟件設計了大量的編程向?qū),只需要在對話框中輸入一些參?shù),就可以自動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。