文献翻译-PLC技术概况

PLC 技术概况一、PLC 的来源1、在制造工业（以改变几何形状和机械性能为特征）和过程工业（以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征）中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968 年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，使得电气控制功能实现的程序化，这就是第一代可编程序控制器，英文名字叫 Programmable Controller（PC） 。2、随着电子技术和计算机技术的发生，PC 的功能越来越强大，其概念和内涵也不断扩展。3、上世纪 80 年代，个人计算机发展起来，也简称为 PC，为了方便，也为了反映或可编程控制器的功能特点，美国 A-B 公司将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器 Programmable Logic Controller（PLC ） ，并将“PLC” 作为其产品的注册商标。现在，仍常常将 PLC 简称 PC。4、上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为 3040%。在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统.5、近年，工业计算机技术（IPC）和现场总线技术（FCS）发展迅速，挤占了一部分 PLC 市场，PLC 增长速度出现渐缓的趋势，但其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。6、目前，世界上有 200 多厂家生产 300 多品种 PLC 产品，主要应用在汽车（23% ） 、粮食加工（16.4%） 、化学/制药（14.6%） 、金属/矿山（11.5%） 、纸浆/造纸（11.3%）等行业。二、典型的 PLC 产品1、国外施耐德公司， Quantum、Premium、Momentum 等；罗克韦尔（A-B 公司） ，SLC、MicroLogix、Control Logix 等；西门子公司， SIMATIC S7-400/300/200 系列；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等。2、国内PLC 生产厂约 30 家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌” 方式生产.三、PLC 在我国的应用虽然我国在 PLC 生产方面非常弱，但在 PLC 应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入 10 万台套 PLC 产品，年销售额 30 亿人民币，应用的行业也很广。在我国，一般按 I/O 点数将 PLC 分为以下级别（但不绝对，国外分类有些区别）：微型：32 I/O 小型： 256 I/O 中型：1024 I/O 大型：4096 I/O 巨型：8192 I/O在我国应用的 PLC 系统中，I/O 64 点以下 PLC 销售额占整个 PLC 的47%， 64 点256 点的占 31%，合计占整个 PLC 销售额的 78%。在我国应用的 PLC，几乎涵盖了世界所有的品牌，呈现八国联军的态势，但从行业上分，有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美 PLC 居多，小型控制系统、机床、设备单体自动化及 OEM 产品采用日本的 PLC 居多。欧美PLC 在网络和软件方面具有优势，而日本 PLC 在灵活性和价位方面占优势。我国的 PLC 供应渠道，主要有制造商、分销商（代理商） 、系统集成商、OEM 用户、最终用户。其中，大部分 PLC 是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。四、PLC 发展的重点1、人机界面更加友好PLC 制造商纷纷通过收购或联合软件企业、或发展软件产业，大大提高了其软件水平，多数 PLC 品牌拥有与之相应的开发平台和组态软件，软件和硬件的结合，提高了系统的性能，同时，为用户的开发和维护降低了成本，使更易形成人机友好的控制系统，目前，PLC网络IPCCRT 的模式被广泛应用。2、网络通讯能力大大加强PLC 厂家在原来 CPU 模板上提供物理层 RS232/422/485 接口的基础上，逐渐增加了各种通讯接口，而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快，用户对开放性要求很强烈，现场总线技术及以太网技术也同步发展。如罗克韦尔 AB 公司主推的三层网络结构体系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西门子公司在 Profibus-DP 及 Profibus-FMS网络等。3、开放性和互操作性大大发展PLC 在发展过程中，各 PLC 制造商为了垄断和扩大各自市场，处于群雄割据的局面，各自发展自己的标准，兼容性很差，这给用户使用带来不便，并增加了维护成本。开放是发展的趋势，这已被各厂商所认识，形成了长时期妥协与竞争的过程，并且这一过程还在继续。开放的进程，可以从以下方面反映：1）IEC 形成了现场总线标准，这一标准包含 8 种标准，虽然有人说，多种标准就是没有标准，但必竟是一个经过困难的争论与妥协的成果。标准推出后，各厂商纷纷将自己的产品适应这些标准，或者开发与之相应的新产品。2）IEC 制订了基于 Windows 的编程语言标准 IEC61131-3，它规定了指令表（IL） 、梯形图（ LD） 、顺序功能图（ SFC） 、功能块图（FBD） 、结构化文本（ST）五种编程语言。这是以数字技术为基础的可编程序逻辑控制装置在高层次上走向开放性的标准化文件。虽然 PLC 开发上各工具仍不兼容，但基于这些标准的开发系统，使用户在应用过程中，可以较方便地适不同品牌的产品。3）OPC 基金会推出了 OPC（OLE for Process Control）标准，这进一步增强了软硬件的互操作性，通过 OPC 一致性测试的产品，可以实现方便的和无缝隙数据交换。目前，多数 PLC 软件产品和相当一部分仪表、执行机构及其它设备具有了 OPC 功能。OPC 与现场总线技术的结合，是未来控制系统向 FCS 技术发展的趋势。4、PLC 的功能进一步增强，应用范围越来越广泛。PLC 的网络能力、模拟量处理能力、运算速度、内存、复杂运算能力均大大增强，不再局限于逻辑控制的应用，而越来越应用于过程控制方面，有人统计，除石化过程等个别领域，PLC 均有成功能应用，PLC 在相当多的应用取代了昂贵的 DCS，从而使原来 PLC（顺序控制） DCS（过程控制）的模式变成 PLCIPC 模式。5、工业以太网的发展对 PLC 有重要影响。以太网应用非常广泛，与工业网络相比，其成本非常低，为此，人们致力于将以太网引进控制领域。目前的挑战在于 1）硬件上如合适应工业恶劣环境；2）通讯机制如何提高其可靠。以太网能否顺利进入工控领域，还存在争论。但以太网在工控系统的应用却日益增多，适应这一过程，各 PLC 厂商纷纷推出适应以太网的产品或中间产品。6、 软PLC 技术的发展，进入90 年代后期, 人们逐渐认识到, 传统PLC(也称硬PLC) 自身存在着这样那样的缺点:由于传统PLC 的生产厂商之间的产品互相不兼容,缺少明确一致的标准,造成难以构建开放的硬件体系结构;各厂商产品的编程方法差别很大,技术专有性较强,工作人员必须经过较长时间的专业培训才能掌握某一种产品的编程方法; 传统PLC 的生产被几家厂商所垄断,造成PLC 的性价比增长很缓慢。这些问题都成了制约传统PLC发展的因素,工控领域的研究人员也一直在寻求解决这些问题的途径。近年来,随着计算机技术的迅猛发展以及PLC 方面的国际标准的制定,一项打破传统PLC