工业可编程序控制器(PLC)的现状与发展趋势
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:304
工业可编程序控制器(plc)的现状与发展趋势
王 莺
北京联合大学机械工程学院
摘 要：本文论述了在工业控制领域占主要地位的工业可编程序控制器(plc)的发展趋势，简单介绍了国际、国内plc的主要厂家及产品。
关键词：工业可编程序控制器、发展趋势 工业控制计算机(简称工控机)是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，目前已成为工业控制的标准设备，被广泛地应用于各行各业，工控机是实现生产自动化的最佳配套产品，而工业可编程序控制器(plc)则在工控领域中占有主要的地位。plc具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
plc的定义有许多种。国际电工委员会（iec）对plc的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
从结构上，plc分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
一、我国工业控制计算机的发展
20世纪40年代末50年代初，我国的流程工业规模很小，设备陈旧，必要的调节主要靠最简单的测量仪表由人工操作运行。50年代末60年代初，我国研制生产的传感器、变送器、调节器、执行器等，基本上能显示过程状态，实现调节意图，最终命令执行器完成对工艺流程的调节要求。70年代初，我国自行研制的工控机开始应用于工业过程控制，它部分地取代了原来控制室内的仪表。但由于受当时电子器件性能的限制，工控机本身的可靠性远不如现在，工控机带来的控制集中引起“危险”集中。70年代末，分散型控制系统(dcs)进入工控领域，解决了“危险”集中的问题，还解决了一些复杂的控制。dcs可建立通信网络，为大工厂生产带来许多方便，但其价格一直居高不下。80年代初，适应性较强的总线型工控机(std)应运而生，std总线技术的推广和应用，使工控机的功能更加强化。
二、工业可编程序控制器(plc)发展趋势
plc作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界plc生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%，plc将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。
plc在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的plc具有pid调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。但plc也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面：
1.微型、小型plc功能明显增强
很多有名的plc厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的plc。三菱的fxos14点(8个24vdc输入，6个继电器输出)，其尺寸仅为58mm×89mm，仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使plc的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。
2.集成化发展趋势增强
由于控制内容的复杂化和高难度化，使plc向集成化方向发展，plc与pc集成、plc与dcs集成、plc与pid集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以pc为基的控制产品增长率最快。plc与pc集成，即将计算机、plc及操作人员的人—机接口结合在一起，使plc能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和plc的模块交互存取数据。以pc机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。
3.向开放性转变
plc曾存在严重的缺点，主要是plc的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的plc是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种plc互不兼容。国际电工协会(iec)在1992年颁布了iec1131-3《可编程序控制器的编程软件标准》，为各plc厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以pc为基、在windows平台下，符合iec1131-3国际标准的新一代开放体系结构的plc正在规划中。
工业可编程序控制器(plc)的现状与发展趋势
王 莺
北京联合大学机械工程学院
摘 要：本文论述了在工业控制领域占主要地位的工业可编程序控制器(plc)的发展趋势，简单介绍了国际、国内plc的主要厂家及产品。
关键词：工业可编程序控制器、发展趋势 工业控制计算机(简称工控机)是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，目前已成为工业控制的标准设备，被广泛地应用于各行各业，工控机是实现生产自动化的最佳配套产品，而工业可编程序控制器(plc)则在工控领域中占有主要的地位。plc具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
plc的定义有许多种。国际电工委员会（iec）对plc的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
从结构上，plc分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
一、我国工业控制计算机的发展
20世纪40年代末50年代初，我国的流程工业规模很小，设备陈旧，必要的调节主要靠最简单的测量仪表由人工操作运行。50年代末60年代初，我国研制生产的传感器、变送器、调节器、执行器等，基本上能显示过程状态，实现调节意图，最终命令执行器完成对工艺流程的调节要求。70年代初，我国自行研制的工控机开始应用于工业过程控制，它部分地取代了原来控制室内的仪表。但由于受当时电子器件性能的限制，工控机本身的可靠性远不如现在，工控机带来的控制集中引起“危险”集中。70年代末，分散型控制系统(dcs)进入工控领域，解决了“危险”集中的问题，还解决了一些复杂的控制。dcs可建立通信网络，为大工厂生产带来许多方便，但其价格一直居高不下。80年代初，适应性较强的总线型工控机(std)应运而生，std总线技术的推广和应用，使工控机的功能更加强化。
二、工业可编程序控制器(plc)发展趋势
plc作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界plc生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%，plc将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。
plc在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的plc具有pid调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。但plc也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面：
1.微型、小型plc功能明显增强
很多有名的plc厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的plc。三菱的fxos14点(8个24vdc输入，6个继电器输出)，其尺寸仅为58mm×89mm，仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使plc的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。
2.集成化发展趋势增强
由于控制内容的复杂化和高难度化，使plc向集成化方向发展，plc与pc集成、plc与dcs集成、plc与pid集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以pc为基的控制产品增长率最快。plc与pc集成，即将计算机、plc及操作人员的人—机接口结合在一起，使plc能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和plc的模块交互存取数据。以pc机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。
3.向开放性转变
plc曾存在严重的缺点，主要是plc的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的plc是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种plc互不兼容。国际电工协会(iec)在1992年颁布了iec1131-3《可编程序控制器的编程软件标准》，为各plc厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以pc为基、在windows平台下，符合iec1131-3国际标准的新一代开放体系结构的plc正在规划中。
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