西門子PLC模塊全國代理觸摸屏

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新一代PLC的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

?在中大型PLC控制系統(tǒng)中，需要多個I/O以及智能儀器儀表連接成一個網(wǎng)絡(luò)，進行信息的交換。PLC通信聯(lián)網(wǎng)功能的增強使它更容易與PC和其他智能控制設(shè)備進行互聯(lián)，使系統(tǒng)形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散控制和集中管理?，F(xiàn)在許多小型甚至微型PLC的通信功能也十分強大。PLC控制系統(tǒng)通信的介質(zhì)一般有雙絞線或光纖，具備常用的串行通信功能。在提供網(wǎng)絡(luò)接口方面，PLC向兩個方向發(fā)展∶一是提供直接掛接到現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)中的接口(如PROFIBUS、ASi等)∶二是提供Ethernet接口，使PLC直接接入以太網(wǎng)。

??軟PLC的概念

??所謂軟PLC就是在PC機的平臺上，在Windows操作環(huán)境下，用軟件來實現(xiàn)PLC的功能。這個新概念是在20世紀(jì)90年代中期提出的。安裝有組態(tài)軟件的PC機既然能完成人機界面的功能，為何不能把PLC的功能也用軟件來實現(xiàn)呢?PC機價格便宜，有很強的數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機交互的功能。如果軟件功能完善，則利用這些軟件可以方便地進行工業(yè)控制流程的實時和動態(tài)監(jiān)控，完成報警、歷史趨勢和各種復(fù)雜的控制功能，同時節(jié)約控制系統(tǒng)的設(shè)計時間。配上遠(yuǎn)程I/O和智能I/O后，軟 PLC也能完成復(fù)雜的分布式的控制任務(wù)。在隨后的幾年，軟PLC的開發(fā)也呈現(xiàn)了上升的勢頭。但后來軟PLC并沒有出現(xiàn)人們希望的那樣占據(jù)相當(dāng)市場份額的局面，這只是因為軟PLC本身存在的一些缺陷：

??a.軟PLC對維護和服務(wù)人員的要求較高;

??b.電源故障對系統(tǒng)影響較大;

??c.在占絕大多數(shù)的低端應(yīng)用場合，軟PLC沒有優(yōu)勢可言;

??d.在可靠性方面和對工業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性方面，和PLC無法比擬;

??e.PC機發(fā)展速度太快，技術(shù)支持不容易。

??隨著生產(chǎn)廠家的努力和技術(shù)的發(fā)展，軟PLC肯定也能在其適合的地方得到認(rèn)可。⑨PAC的概念 在工控界，對PLC的應(yīng)用情況有一個"80-20"法則，即∶a.80%的PLC應(yīng)用場合都是使用簡單的低成本的小型PLC;b.78%(接近80%)的PLC都是使用開關(guān)量(或數(shù)字量);c. 80%的PLC應(yīng)用使用20個左右的梯形圖指令就可解決問題。

??其余20%的應(yīng)用要求或控制功能要求使用PLC無法輕松滿足，而需要使用別的控制手段或PLC配合其他手段來實現(xiàn)。于是，一種能結(jié)合PLC的高可靠性和PC機的軟件功能的新產(chǎn)品應(yīng)運而生，這就是PAC(Programmable Automation Controller)，或基于PC 機架構(gòu)的控制器。它包括了PLC的主要功能以及PC-based控制中基于對象的、開放的數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)絡(luò)能力。其主要特點是使用標(biāo)準(zhǔn)的IEC61131-3編程語言，具有多控制任務(wù)處理功能，兼具PLC和PC機的優(yōu)點。PAC主要用來解決那些所謂的剩余的20%的問題，但現(xiàn)在一些PLC也具備了解決這些問題的能力，加之PAC是一種較新的控制器，所以其應(yīng)用市場還有待于進一步的開發(fā)和推動。

??PLC在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的位置

??現(xiàn)場總線的出現(xiàn)，標(biāo)志著自動化技術(shù)步入了一個新的時代?，F(xiàn)場總線(Field bus)是"安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線”，是當(dāng)前工業(yè)自動化的熱點之一。隨著3C(Computer Control and Communication)技術(shù)的迅猛發(fā)展，解決自動化信息孤島的問題成為可能。采用開放化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，把不同廠家遵守同一協(xié)議規(guī)范的自動化設(shè)備連接成控制網(wǎng)絡(luò)并組成系統(tǒng)已成為可能?，F(xiàn)場總線采用總線通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)處在全開放、全數(shù)字、全分散的控制平臺上。從某種意義上說，現(xiàn)場總線技術(shù)給自動控制領(lǐng)域所帶來的變化是革命性的。到今天，現(xiàn)場總線技術(shù)已基本走向成熟和實用化。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的優(yōu)點是：

??a.節(jié)約硬件數(shù)量與投資;

??b.節(jié)省安裝費用;

??c.節(jié)省維護費用;

??d.提高了系統(tǒng)的控制精度和可靠性;

??e.提高了用戶的自主選擇權(quán)。

??在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Field bus Control System)中，增加了相關(guān)通信協(xié)議接口的PLC，既可以作為主站成為FCS的主控制器，也可以作為智能化的從站實現(xiàn)分散式的控制。一些軟PLC配合通信板卡也可以作為FCS的主站。

??綜上所述，將來的新一代PLC將要實現(xiàn)：

??a.CPU處理速度進一步加快;

??b.控制系統(tǒng)分散化;

??c.可靠性進一步提高;

??d.控制與管理功能一體化

??e.向兩極化(大型化和小型化)方向發(fā)展;

??f. 編程語言和編程工具向標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化發(fā)展;

??g. I/O組件標(biāo)準(zhǔn)化、功能組件智能化;

??h.通信網(wǎng)絡(luò)化;

??i.向大記憶容量，快處理速度發(fā)展;

??j.發(fā)展故障診斷技術(shù)和容錯技術(shù)。

??PLC的新發(fā)展還可概括為以下幾個方面∶

??a.在系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模上，向超大型、超小型方向發(fā)展;

??b.在增強控制能力和擴大應(yīng)用范圍上，進一步開發(fā)各種智能I/O模塊;

??c.在系統(tǒng)集成方面進一步提高安全性、可靠性;

??d.在控制與管理功能一體化方面，進一步增強通信聯(lián)網(wǎng)能力;

??e.在編程語言與編程工具方面，達(dá)到多樣化、化、標(biāo)準(zhǔn)化。

??目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)300多種PLC產(chǎn)品，比較的廠家有美國的A-B (被Rockwell收購)、GE、MODICON(被Schneider收購)，日本的MITSUBISHI、OMRON、FUJI、松下電工，德國的SIEMENS和法國的Schneider公司等。在PLC制造商中，根據(jù)美國Automation Research Corp(ARC)調(diào)查，世界PLC主導(dǎo)廠家的五霸分別為日本的MITSUBISHI(三菱)公司、OMRON(歐姆龍)公司，德國的SIEMENS(西門子)公司，美國的Allen-Bradley(A-B)公司，法國的Schneider(施耐德)公司;他們的銷售額約占總銷售額的三分之二。我國的PLC產(chǎn)品市場目前也還被外國產(chǎn)品壟斷著。

??我國的PLC生產(chǎn)目前也有一定的發(fā)展，小型PLC已批量生產(chǎn)，中型PLC已有產(chǎn)品，大型PLC已開始研制。國內(nèi)PLC形成產(chǎn)品化的生產(chǎn)企業(yè)約30多家，國內(nèi)產(chǎn)品市場占有率不超過10%，主要生產(chǎn)單位有∶蘇州電子計算機廠、蘇州機床電器廠、上海蘭星電氣有限公司、天津市自動化儀表廠、杭州通靈控制電腦公司、北京機械工業(yè)自動化所和江蘇嘉華實業(yè)有限公司等。目前國內(nèi)產(chǎn)品在價格上占有明顯的優(yōu)勢，而在質(zhì)量上還稍有欠缺和不足。隨著新一代開放式PLC走向市場，國內(nèi)的生產(chǎn)廠家，如和利時、浙大中控等生產(chǎn)的基于IEC 61131-3編程語言的PLC有可能會在未來的PLC市場中占有一席之地。

近年來PLC技術(shù)在功能上的發(fā)展趨勢

近年來PLC技術(shù)發(fā)展很快，每年都推出不少新產(chǎn)品。據(jù)不完全統(tǒng)計，美國、日本、德國等生產(chǎn)PLC的廠家已達(dá)150多家，產(chǎn)品有數(shù)百種。PLC的功能也在不斷增長，主要表現(xiàn)在：

    1）控制規(guī)模不斷擴大，單臺PLC可控制成千乃至上萬個點，多臺PLC進行同位鏈接可控制數(shù)萬個點。

    2）指令系統(tǒng)功能增強，能進行邏輯運算、計時、計數(shù)、算術(shù)運算、PID運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、ASCⅡ碼處理。PLC還能處理中斷、調(diào)用子程序等。使得PLC能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯控制、模擬量控制、數(shù)值控制和其他過程監(jiān)控，以至在某些方面可以取代小型計算機控制。

    3）處理速度提高，每個點的平均處理時間從10μs左右提高到1μs以內(nèi)。

    4）編程容量增大，從幾K字節(jié)增大到幾十K，甚至上百K字節(jié)。

    5）編程語言多樣化，大多數(shù)使用梯形圖語言和語句表語言，有的還可使用流程圖語言或語言。

    6）增加通信與聯(lián)網(wǎng)功能，多臺PLC之間能互相通信，互相交換數(shù)據(jù)，PLC還可以與上位計算機通信，接受計算機的命令，并將執(zhí)行結(jié)果告訴計算機。通信接口多采用RS-422／RS-232C等標(biāo)準(zhǔn)接口，以實現(xiàn)多級集散控制。

    目前，為了適應(yīng)不同的需要，進一步擴大PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，PLC正朝著以下兩個方向發(fā)展。其一是低檔PLC向小型、簡易、廉價方向發(fā)展，使之廣泛地取代繼電器控制；其二是中、PLC向大型、高速、多功能方向發(fā)展，使之能取代工業(yè)控制微機的部分功能，對大規(guī)模的復(fù)雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制。

在數(shù)控機床上采用PLC代替繼電器控制，使數(shù)控機床結(jié)構(gòu)更緊湊，功能更豐富，響應(yīng)速度和可靠性大大提高。在數(shù)控機床、加工中心等自動化程度高的加工設(shè)備和生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，PLC是不可缺少的控制裝置。

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