中国首例PLC试用报告

1、V80， 虽小亦豪华- 德维森V80小型PLC在OEM市场的试用报告卓立 撰文中国的PLC的江湖与中国古代宫廷的血统一定要纯正相仿，PLC领域往往也带着严重的排外心理。作为先入者，德国西门子在欧洲培养了一批忠实的佣趸，但在北美只落得个边缘产品的印象；AB虽然在北美成绩不错，但在欧洲的市场占有率却一直很低，这也许是欧洲人的民族意识强，优越的制造商群体认为PLC是欧洲人的专利吧。在小型PLC方面，最早是日本人的专属，最近几年，西门子，AB，施耐德等各家PLC贵族才推出了平民化的小型PLC。中国呢，不知为什么， PLC一直没有能够成气候的国产产品出现；记得最早的有自主品牌的国产PLC是深圳的德维森公

2、司打出来的，在2000年还曾经风光一时；但随后又销声匿迹了。最近这两年，又出来了几家公司，就连浙大中控、和利时等DCS厂家也开始加入了PLC的制造商行列。在各类控制系统中，PLC的单个CPU所控制的点数是较小的；但是，千万不要以为PLC的控制点数小，规模小，就容易做。PLC是一个非常TRICKY的产品，这个诞生于70年代初至今已经三十多年外型和内部结构就几乎没有变过的控制器，在各式层出不穷的新的控制系统的围攻之下，不仅没有丧失所占据的一寸市场，而且还逐渐越来越扩大，之所以能够这样长盛不衰，实际上与PLC内部的特殊的软件和硬件结构是很有关系的。PLC除了有CPU、I/O、通讯、电源等硬件外，底层

3、有固件（FIRMWARE）、BIOS，PLC的编程软件的运行方式既不同于DCS的组态软件，也不同于PC或单片机的编程软件，与IPC上使用的组态软件差别更大。但不管怎样，反正中国现在有许多家号称能够生产PLC的公司了，据我们2006年中的初步调查，仅注册在中国大陆的PLC品牌就有超过三十个，大多数中国品牌PLC的年龄不超过三岁。这些制造商之所以会知难而上，来到PLC这个江湖打拼，驱动力当然是来自市场。目前，中国市场PLC的市场总额大约在110亿元人民币左右，其中95%被进口产品所占据，剩下的5%还被台湾同胞的产品占了一大半，而大陆生产的自主品牌的PLC，所占的份额连3%都不到。为了鼓励国产品牌，

4、我们觉得有必要对国产的PLC进行一次试用和评点。经过选择，我们选择了德维森的产品作为第一个试用的对象。一来，德维森是目前市面上在制造国产PLC的公司中，唯一有大型、中型、小型和微型PLC的产品；二来，PLC也是这些厂家中，最早在中国生产自有知识产权的PLC的公司。V80产品德维森开发PLC所走的路与现在所有的公司都不同。该公司是先开发大型PLC，也就是他们号称的柔性控制系统；随后推出了中型的PLC系统，当时叫ATCS，型号是PPC11。而小型PLC，型号是V80，是2005年才正式面世的。从产品线的开发顺序上看，从大型到小型，正好与一般的公司开发顺序相反。这种怪异的开发顺序，也导致了其V80产

5、品所具有的独特的特点。V80产品的本体目前有20点、32点、40点几种规模，如果加上扩展模块的话，一个V80最多可以带到152点，按国际PLC的通用分类，属于小型PLC的范畴，所对应的竞争对手应该是西门子的S7-200和S7-300，三菱的FX系列和Q系列，施耐德的TWIDO系列，松下的MICRO-EH和EH系列，光洋的SM、SH和DL系列，欧姆龙的CQM，CPM1与CPM2C与C200系列，罗克韦尔的MicroLogix系列，台达的ES/EX和DVP系列等。这是PLC中产量最大的一个范围，也是竞争最为激烈的一个领域；也是目前各大进口的PLC制造商在最近几年投入最大、势在必得的一个市场。目前在

6、中国市场中，占有率最大的是日本的三菱公司，大部分客户在OEM机械设备领域。本次试用的这款V80型号为M40DR/AC/S，本体I/O点数是40点的，24路的直流输入，16路继电器输出，外加2路高速脉冲计数，交流供电；属于典型的小型配置。V80外观拿到V80的产品，自然先端详其外观。从一款PLC的外观可以看出该公司开发产品的决心。要知道，PLC虽然小，但外壳的构成却十分复杂。不仅要承载内部的电路，还要考虑绝缘、美观、各类接线端子、散热、面板的透光显示等多种功能。因此，PLC的外壳的模具的费用是十分昂贵的。目前中国的许多公司为了减少风险，节约费用，常常是购买一些通用的外壳，然后来套用。但是，V80

7、的外壳却是完全与众不同。第一眼看上去，很容易联想到西门子的S7-200；但与西门子S7-200那种带有二战德军风格的铁灰色外观相比，V80的外壳在细节的处理上则更加带有法国的柔情和斯拉夫式的粗犷，完全摆脱了绝大多数国产PLC的土气。所选用的颜色是介于电脑灰和乳白之间的一种亮白色，凸显了V80设计者的高尚的色彩品位，既不媚俗，也不突兀，双排深褐色的有机玻璃端子盖板，与外壳的颜色搭配得恰到好处，而且，表面都做了高贵典雅的亚光处理，这样做的成本是比常规注塑要高出许多的。两边的端子排则选用了乳白色，不仅于外壳的颜色和端子盖板的颜色形成天衣无缝的搭配，而且，色调的差别也避免了外观的单调。模块左侧有三个L

8、ED指示灯，表示PLC的运行、通讯与编程状态，大小十分优雅而高贵。指示灯的形状为长圆形，采用了导光柱导光设计。要知道，导光柱可是要开模的，一般采用盖板方式以LED直接照明，可以省钱，但效果则要差得多。印刷也是采用高精度丝网，字体的颜色和大小都十分职业，不输于任何欧洲或美洲的高端PLC。值得一提的是，左侧设计的比整个上盖面低了几毫米，形成一个台阶，然后到串口又有一个更深的台阶式下降，整体的设计给人以古希腊歌剧院的广场的错落有致的感觉，而颜色也俨然如唐代皇宫门前的汉白玉般庄重而不失浪漫，不由得不令人对这个模具的设计者的匠心叹为观止。上面在端子盖的两旁，是端子状态指示灯。八个一组，分为两侧，与PLC

9、的运行状态灯一样，也采用了最为高贵的导光柱的显示导光方式。不同的是，这里的形状为长方形，配上精美的丝印的端子标号，两排灯光犹如波音777客机的舷窗一般，令人目眩神迷。总体来看，V80的外观设计处处以尊贵和适用为原则，而没有刻意追求成本的降低。在国产PLC中，据我的了解，没有哪款国产PLC具有如此高贵而不惜成本的外观设计。从美学效果来看，则只有EMERSON的PLC外壳可与之比美。而从使用的方便和外壳的牢固程度来看，则仅有西门子和三菱的设计可堪与V80打成平手。而日本、台湾、甚至美国的品牌，在小型PLC方面，无论从美观程度还是牢固程度或者使用的方便性来说，都输给了V80PLC。安装与端子与所有小

10、型PLC一样，V80的安装可以采用DIN导轨安装和面板安装两种方式。在导轨的卡头方面，再次看到了V80一丝不苟的设计。安装时，只需将V80稍稍用力按下，就会听到悦耳的咔哒一声，导轨的卡簧严丝合缝，绝对不可能出现松脱的情形。对于面板安装，两侧设计了螺栓固定孔，能保证在振动较大的场合防止任何可能出现的松动。模块的右侧，是一个设计精巧的小盖板。这个盖板采用的设计是用塑料件本身的材料弹力来控制这个小门的开启，高档ABS的材料，精密的塑料弹簧设计，掀起来的时候，那种松紧恰当的手感，给人是一种享受。端子排的结合十分紧密，没有疏密之分，端子显然是选用了高性能的接线端子。从事PLC或其它电控产品的开发的人都知

11、道，同样规格的接线端子的价格可以相差十倍甚至几十倍，当然质量也有相应的差异。要知道端子的好坏是影响今后PLC使用的一个关键因素之一，由于PLC的端子很多，端子的成本也在PLC的总硬件成本中占有相当大的比重，因此，许多厂家倾向于选择价格低廉的端子。但是，V80却选择了市面上最高档的端子，不由得人不从内心佩服。美中不足的是，我拿到的这款PLC的端子是固定在线路板上的，是不可拔插型。对于OEM客户来说，将PLC装在机械设备上卖出去后，有可能需要对PLC进行维护，如果是在外地的话，只需要将PLC寄给客户，让客户将端子排拔下，再插到新的PLC上即可；否则，客户要将每个端子重新接线，不仅繁琐，而且容易出差

12、错。据说，到2006年年底，德维森将把V80的端子全部改为可拔插型。CPU性能V80的外观耐用并且美观，兼有欧洲的骑士的高贵与中国的侠客风范。但查看内部性能，则尽显皇室的豪华气派。CPU是PLC中成本最高的元件。可能是因为从中型PLC过渡下来的原因，我手中这款40点的V80居然采用了32位的CPU！要知道，通常的小型PLC都是16位的，甚至还有采用8位CPU的。而用32位CPU来开发小型PLC的，则闻所未闻。而32位CPU的采用，则为V80带来了其它所有的小型PLC无法比拟的优势。V80的CPU的基本指令的执行时间是0.2微秒，也就是200纳秒；应用指令则根据指令的复杂程度，从几微秒到几十甚至

13、几百微妙不等。对于一般的逻辑运算功能，每千步的执行时间只有200微秒，连一毫秒都不到，这样的速度等于是跑车中的法拉利了，对于小型PLC来说，不可能有更高的要求了。既然是从中型PLC平台延伸下来的，V80当然少不了32位的浮点运算、PID运算和各种进制之间的相互转化功能，如2、4、8、16进制、与BCD的转化，还有整数和浮点数的转化，甚至还带有七段显示器解码等数码转换指令。这些功能通常也是只有中型PLC才有的豪华配置。这种感觉，好象是看到了一款1.6升排量的轿车却带有自动巡航和扭矩控制功能，请不要说这是不必要的，奔驰的SMART车型就是如此。考虑到现在机械的性能越来越高，对自动控制的要求也越来越

14、高，许多控制都要求带有复杂的控制算法，无论是包装机械、塑料机械、印刷机械、还是造纸机械，这种要求都越来越常见。V80的CPU满足这些OEM用户需求是具有无与伦比的优势的。V80还有两个16位的计数器，可从0到65535向上或向下计数。此外，还有两路个高速脉冲计数器，可以在50KHz的速率下，计数的容量可达21亿之多！相比西门子或者三菱的5KHz，10KHz的计数速率，V80可以算是顶级豪华配置了。输出方面，也带有两路高速脉冲输出，可以输出PWM或者PTO脉冲，这对于控温或者一些快速调流量的阀门，有着天然的优势。当然，也可以控制步进电机或者脉冲的伺服电机。V80还带有日历，可显示年月日时分秒；带

15、有自诊断功能，一旦发生故障，将会给出错误信息。还带有2个8位分辨率的顶调电位器，这两个电位器还可以用来对一个设定值进行粗调和精调，从而使设定精度达到16位，也就是1/65536。存储空间首先，V80可以有48K步的程序空间，这意味着梯形图的指令最多可达上万条之多。与通常的小型PLC的1000步相比，属于相当豪华的配置了。有人认为，小型PLC的点数通常最多不过100多个，没有必要设计这么大的程序空间。此言大错而特错也。因为，对于OEM客户来说，PLC要装在自己的设备上卖出去，但现在由于柔性制造和精益生产，一套设备往往要能够生产多个品种的产品，对于多种材料和不同的配方的生产，如果要用户自己编程，或

16、者将程序放在电脑中到时让用户自己下载，对于机械用户来说，又太复杂了一些。最简单的，就是将程序写好，一次性放在PLC中，然后，用户只要通过触摸屏在屏上进行选择就可以了。考虑到购买吸塑机等食品或包装机械的用户许多连大字都识不了几个的，指望他们编程下载程序？还是省省吧。再看V80的数据空间，也达到了48K字，注意，是字不是字节，更不是位。这意味着可以存放50000个模拟量的中间变量，或者80万个开关量的中间变量。太吓人了吧。当然，实际上不需要那么多，V80的标配设定的是，有9984个输出线圈和2048个输入接点；模拟量则没有限制。在中间变量的数据寄存器的容量方面，有512个16位的输入寄存器和999

17、9个16位的中间保持寄存器；要知道，西门子的S200只能有256个中间变量。最关键的是，V80的寄存器空间并不对模拟量或开关量进行固定区域，而是可以用户自定义的，这样，如果用户可以少用一些模拟量，将可以大大增加数字量的存储空间，因此，实际的中间变量空间要大得多。对于OEM用户来说，中间变量的增多意味着控制方案的增加，也就意味着机械设备的柔性的增加。在掉电保存方面，V80具有双重掉电保护存储功能。一重是带备用电池的RAM，第二重是FLASH ROM，用户的程序在下载后通常是保存在FLASH ROM里的；如果要保存过程状态，无论是输入输出状态还是中间变量的状态，则通常是保存在由备用电池供电的RAM

18、中。但V80可以通过一个设置，对于一些不希望用电池，或者希望省钱的用户，可以通过软件设置，将中间变量也保存在FLASH ROM中，但因为FLASH ROM的读写速度比RAM慢，因此，对于频繁断电或者是恢复时间较短的用户，还是需要配备后备电池；电池的寿命为10年，相信足够了。需要指出的是，V80的电池和FLASHROM都是包含在标准配置中的，无需另外采购。而西门子或者其它任何品牌的PLC，如果要加FLASH ROM，是需要另外采购一块卡的，价格当然不菲。建基于中型PLC平台的V80，在存储空间上，无论是内存还是外存，都尽显豪华配置，从中可见德维森立足于装备制造的匠心，许多功能是针对目前机械装备制

19、造业逐渐提高的工艺性能的需要和精益制造的需求而专门设计的。通讯功能拿到这款V80时首先引起我注意的是，在面板左侧居然发现了两个串口，要知道，小型PLC带有两个串口的，是典型的贵族配置；即使是欧美的小型PLC，也只有不到十分之一的型号具有两个串口的配置。这是为了让用户能够一边可以进行联网，一边能够通过人机界面进行编程而用的，通常只有中型甚至大型PLC的CPU模块上才会这样配置。而且，V80的两个串口是可以组态的，也就是说，可以是两个RS232，两个RS485，也可以组态为一个232，一个485。在国产PLC能看到这样的通讯配置，让人十分惊讶。V80有两个通讯口，一个RS232和RS485，可用于

20、连接编程器或者人机界面，同时可连接其它的PLC、智能仪表或者HMI；两个串口都可以与PC相连，进行编程。在与多台PLC连接时，采用的是MODBUS协议，最多可以连接16台PLC，通信距离可达九公里。RS485的通讯速率可以达到38400，速度不算快，但考虑到小型PLC的数据量，也足够使用了。V80与多种人机界面都有接口，无论是PC（包括PANEL PC），还是触摸屏，或者是文本屏，都可以完全无缝地形成完美搭配。在与现场设备的连接方面，V80与许多智能仪表和变频器都可以进行连接。V80与变频器进行联网通讯采用的也是MODBUS协议。对于SCADA应用，V80目前也在试图打入RTU的市场。针对RT

21、U的应用，V80目前已经进行了各种媒质的无线通讯试验，与GPRS、CDMA或者GSM的短信方式来进行数据的无线通讯，既方便又便宜，这些功能主要是针对油田、水源、环保、热网等远距离监控的用途。从飞鸽传书，到空腹传音，也是武功日渐增高的表现吧，不知道今后V80还有没有心灵感应的功夫出来。目前，V80还没有以太网接口，这是一个缺憾。但以小PLC来说，应用到高速网络通讯的场合也确实不多，实际上，小型PLC带以太网的的也确实属于凤毛麟角，V80暂时没有，也是可以理解的。V80的I/OV80本体所带的I/O点数都是开关量，有40点，32点，20点等几种标准的本体模块规格。本体输入点均为直流24V输入，输出

22、则有继电器输出与直流晶体管输出两种。我手中的这款MDR40还带有两路高速脉冲输入功能，可以记录最大输入频率为100kHz的事件，而不影响CPU的性能。这两路都是32位计数器，最多可以计到21亿多个脉冲，对于运动控制的编码器输入或用于流量脉冲计数，都绰绰有余。小型PLC有高达100KHz的脉冲输入功能，即使在欧美的产品中，也是十分罕见的。这款V80还有两路高速脉冲输出，可以设置为PTO来驱动伺服电机或步进电机，进行运动控制；也可以设置为PWM输出，可以进行温度控制或者其它的模拟量控制。V80用于机械控制，实在是太美妙了。V80的扩展单元可以分为开关量扩展模块、模拟量扩展模块和温度量扩展模块三类。

23、V80可以带7个扩展模块，如果全部是开关量点的话，点数可以达到152个。首先我想介绍V80的温度量扩展模块。许多机械设备如塑料、包装、造纸、陶瓷、玻璃、电子设备等机械和装备都需要进行温度控制。非常值得一提的是V80的温度量扩展模块。其5通道热电偶模块，可以接B,E,J,K,R,S,T型等各种热电偶，带冷端补偿和线性补偿；这些当然不足为奇。令人拍案叫绝的是，该模块还带有5通道PWM输出,可以对应每一路的温度实现温度控制。这个功能对于大多数需要温度控制的机械（如注塑机、吸塑机、珍珠棉发泡机、吹塑机、流延膜机、回流焊、波峰焊等）来说，简直太重要了。对于各类有温控需要的其它专用机械或过程控制，这个功能

24、也无异于天赐的功能。目前，没有任何一款其它型号的PLC有这种温度的输入输出集成在一个模块上的功能。要知道，该模块是内置CPU的，可以自行进行温度控制的PID或者其它运算，无须占用CPU的资源，而且，虽然输入输出在一个模块上，而价格却比任何一款的PLC的单独的温度输入模块还要低廉，各类需要加热或冷却的机械设备制造商们，这个功能太美妙了，我个人认为，这个功能是V80的最大亮点。V80的开关量扩展模块有16路输入和8入8出两种，所有的输入输出均带有光电隔离，而且每个通道的状态均带有LED指示。采用继电器输出时，如果是交流的话，切换电压为270V，切换电流为2A。但切换次数的电气性能则普通，为10万次

25、，对于频繁开关的控制来说，还是少了些。V80的模拟量扩展模块则有8通道AI模块，和4通道AO模块，以及4入2出等六种模块。模拟量输入和输出均为12位，分辨率为1/4096，带光电隔离。A/D转换的速度一般，常规控制没有问题，遇到高速采样，则速度还有问题。综合看来，V80的本体I/O的配置种类还偏少，扩展I/O基本能满足95%以上的I/O需求。对于温度控制的应用，则具有无与伦比的性能和价格优势。V80的编程软件V80的编程软件刚刚完成大换代。软件的界面风格采用了欧美的风格，似乎将西门子的STEP7 与ROCKWELL的RS LOGIX完美地结合在一起，界面美观流畅，依然采用PROJECT的工程方

26、式，但功能更强。软件的变量表示改为I、Q、M的方式来表示输入、输出和中间变量，而且不仅增加了指令表功能，也重新增加了顺序功能图功能。最大的改动是彻底改变了过去的分页编程方式，而是采用一整页的梯形图编程，大大方便了编程。最近听说德维森将加入PLCOPEN组织，从这次的软件改版看来，是按照IEC-61131-3的标准来执行的。国内有此能力自行进行如此之大的软件编程和改版的PLC公司，目前非德维森公司莫属。这一版编程软件的推出，是显示了深厚的研发功力的。V80的可靠性所有PLC的用户最关心的莫过于可靠性指标了。PLC之所以能够在市场上长盛不衰，也是因为它的优异的可靠性和可预测性。V80这个产品能否在市场上受到欢迎，可靠性当然是免不了的。首先看对电源的容忍性。IEC61131标准所规定的电源电压的容许波动是上下各15%，而V80可以在85265V的电源波动的范围下