PLC的發(fā)展及前景

導(dǎo)語：PLC電子裝置是當(dāng)前控制工業(yè)自動化的主流產(chǎn)品，在半導(dǎo)體技術(shù)及通訊技術(shù)的推動下，PLC覆蓋了國內(nèi)工業(yè)控制的核心領(lǐng)域，無論是性能體現(xiàn)還是產(chǎn)品形態(tài)都形成了自身的發(fā)展優(yōu)勢。這一技術(shù)演變過程無疑是市場需求在推動，面對當(dāng)前信息化、開放化、智能化的工業(yè)市場需求，PLC在國內(nèi)的發(fā)展與應(yīng)用已經(jīng)逐漸成為一種行業(yè)趨勢，推動工業(yè)自動化的實現(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)計的數(shù)字運算電子系統(tǒng)， 它將計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體， 成為實現(xiàn)單機，車間，工廠自動化的核心設(shè)備， 具有可靠性高，抗干擾能力強，組合靈活，編程簡單，維修方便等優(yōu)點。隨著技術(shù)的進步， 其控制功能由簡單的邏輯控制， 順序控制發(fā)展為復(fù)雜的連續(xù)控制和過程控制， 成為自動化領(lǐng)域的三大技術(shù)支柱(PLC，機器人，CAD/CAM) 之一。

2、國內(nèi)外plc的發(fā)展  雖然PLC問世時間不長，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)的不斷進步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段。

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， 其主要功能一般只用于單一工序的自動控制。它在硬件上以準(zhǔn)計算機的形式出現(xiàn)， 在I/O 接口電路上作了改進以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。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)點包括簡單易懂，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，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 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 應(yīng)用范圍得以擴大。

3） 近期的PLC（20 世紀(jì)80 年代中后期至今）進入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， 微處理器的市場價格大幅度下跌，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，為了進一步提高PLC 的處理速度， 各制造廠商還紛紛研制開發(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，從而增強產(chǎn)品競爭力的要求。  我國可編程控制器的引進，應(yīng)用，研制，生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴大了PLC 的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。雖然我國在PLC 生產(chǎn)方面還比較弱，但在PLC 應(yīng)用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10 萬臺套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，隨著我國現(xiàn)代化進程的深入，PLC 在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。

3、 未來的發(fā)展趨勢  展望未來，PLC會有更大的發(fā)展。

從技術(shù)上看，計算機技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運算速度更快，存儲容量更大，智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進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)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面，完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求； 從市場上看， 各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破， 會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看， 可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(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。目前的計算機集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展， 可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(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)揮越來越大的作用。

4、 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 開關(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，實現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機，印刷機，訂書機械，組合機床，磨床，包裝生產(chǎn)線，電鍍流水線等。

4.2 工業(yè)過程控制  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。過程控制在冶金，化工，熱處理，鍋爐控制等場合有廣泛的應(yīng)用。

4.3 運動控制  PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說， 早期直接用于開關(guān)量I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)， 現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械，機床，機器人，電梯等場合。

4.4 數(shù)據(jù)處理  現(xiàn)代PLC 具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算，函數(shù)運算，邏輯運算），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)可以與存儲在存儲器中的參考值比較， 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)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(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。隨著計算機控制的發(fā)展， 工廠自動化網(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，速度快，價格低等優(yōu)點不管在現(xiàn)在還是在未來的工業(yè)自動化領(lǐng)域中都將發(fā)揮其不可替代的作用， 它將推動整個工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，為再次科技革命的到來奠定堅實的基礎(chǔ)。