PLC的發(fā)展及前景

導(dǎo)語(yǔ)：PLC電子裝置是當(dāng)前控制工業(yè)自動(dòng)化的主流產(chǎn)品，在半導(dǎo)體技術(shù)及通訊技術(shù)的推動(dòng)下，PLC覆蓋了國(guó)內(nèi)工業(yè)控制的核心領(lǐng)域，無(wú)論是性能體現(xiàn)還是產(chǎn)品形態(tài)都形成了自身的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。這一技術(shù)演變過(guò)程無(wú)疑是市場(chǎng)需求在推動(dòng)，面對(duì)當(dāng)前信息化、開(kāi)放化、智能化的工業(yè)市場(chǎng)需求，PLC在國(guó)內(nèi)的發(fā)展與應(yīng)用已經(jīng)逐漸成為一種行業(yè)趨勢(shì)，推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。下一階段，業(yè)界紛紛將PLC的應(yīng)用前景置于需求與應(yīng)用的結(jié)合方面，關(guān)于PLC的發(fā)展前景預(yù)測(cè)不容忽視。

1、PLC 控制技術(shù)概論  PLC 是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)， 它將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體， 成為實(shí)現(xiàn)單機(jī)，車間，工廠自動(dòng)化的核心設(shè)備， 具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，組合靈活，編程簡(jiǎn)單，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步， 其控制功能由簡(jiǎn)單的邏輯控制， 順序控制發(fā)展為復(fù)雜的連續(xù)控制和過(guò)程控制， 成為自動(dòng)化領(lǐng)域的三大技術(shù)支柱(PLC，機(jī)器人，CAD/CAM) 之一。

2、國(guó)內(nèi)外plc的發(fā)展  雖然PLC問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致可分三個(gè)階段。

1） 早期的PLC （20 世紀(jì)60 年代末—70 年代中期）一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)的PLC 多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義， 其主要功能一般只用于單一工序的自動(dòng)控制。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)， 在I/O 接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。另外還采取了一些措施， 以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上， 采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。因此，早期的PLC 的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。

2） 中期的PLC（20 世紀(jì)70 年代中期—80 年代中，后期）在微處理器的出現(xiàn)使PLC 發(fā)生了巨大的變化。美國(guó)，日本，德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC 的中央處理單元（CPU）。這樣，使PLC 功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)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(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊，遠(yuǎn)程I/O 模塊，各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)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 應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。

3） 近期的PLC（20 世紀(jì)80 年代中后期至今）進(jìn)入20 世紀(jì)80 年代中后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展， 微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類型的PLC 所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC 的處理速度， 各制造廠商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC 軟硬件功能發(fā)生了巨大變化?？缛?1 世紀(jì)后，就整體而言，不論是硬件還是系統(tǒng)軟件(專用操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言)，以至于聯(lián)網(wǎng)通信，PLC 正在向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展， 以謀求在ERP，MES 和PCS 3 層體系結(jié)構(gòu)中立于不敗之地，更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)，管理及經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)不斷追求降低成本，快速響應(yīng)，綜合和整體高效，從而增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的要求。  我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)，應(yīng)用，研制，生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC 的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。雖然我國(guó)在PLC 生產(chǎn)方面還比較弱，但在PLC 應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，近年來(lái)每年約新投入10 萬(wàn)臺(tái)套PLC 產(chǎn)品，年銷售額30 億元人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC 在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。

3、 未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)  展望未來(lái)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。

從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快，存儲(chǔ)容量更大，智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面，完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求； 從市場(chǎng)上看， 各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破， 會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看， 可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展， 可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分， 將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

4、 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 開(kāi)關(guān)邏輯量控制  這是PLC 最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)，印刷機(jī)，訂書機(jī)械，組合機(jī)床，磨床，包裝生產(chǎn)線，電鍍流水線等。

4.2 工業(yè)過(guò)程控制  在工業(yè)生產(chǎn)中， 存在一些連續(xù)變化的量（即模擬量）如：溫度，壓力，流量，液位，速度等。PLC 采用相應(yīng)的A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過(guò)程控制在冶金，化工，熱處理，鍋爐控制等場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用。

4.3 運(yùn)動(dòng)控制  PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)， 早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械，機(jī)床，機(jī)器人，電梯等場(chǎng)合。

4.4 數(shù)據(jù)處理  現(xiàn)代PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算，函數(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算），數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，排序，查表，位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集，分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較， 完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙，冶金，食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

4.5 通信及聯(lián)網(wǎng)  PLC 通信含PLC 間的通信及PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展， 工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC 廠商都十分重視PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC 都具有通信接口，通信非常方便。

PLC 以其結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，功能強(qiáng)，速度快，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)不管在現(xiàn)在還是在未來(lái)的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中都將發(fā)揮其不可替代的作用， 它將推動(dòng)整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，為再次科技革命的到來(lái)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。