PLC的最新發(fā)展趨勢(shì)（一） 　　　　　　　　　　　　　　　　　一、前　　　言 長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來面對(duì)市場(chǎng)份額逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。PLC需要解決的問題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開放性和價(jià)格。 PLC技術(shù)展的最終趨勢(shì)仍然是人們所爭(zhēng)論的焦點(diǎn)之一。大多數(shù)人認(rèn)為，PLC將會(huì)繼續(xù)失去市場(chǎng)份額；更有甚者認(rèn)為，在工業(yè)PC面前，PLC將會(huì)一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域仍將為PLC提供一定的市場(chǎng)份額。 在全球工業(yè)計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域，圍繞開放與再開放過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放性數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有PLC，但這種趨勢(shì)也許不會(huì)繼續(xù)發(fā)展下去。隨著軟PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的市場(chǎng)份額正在逐步得到增長，這些事實(shí)使傳統(tǒng)PLC供應(yīng)商在思想上已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對(duì)現(xiàn)實(shí)，在傳統(tǒng)PLC的技術(shù)發(fā)展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài)。對(duì)于控制軟件來講，這是PLC控制器的核心，PLC供應(yīng)商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對(duì)于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。此外，開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破，其結(jié)果是將PLC融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè)。 二、開放和基于工業(yè)PC控制 PLC制造商已經(jīng)開始注視基于工業(yè)PC控制技術(shù)所帶來的強(qiáng)大沖擊。有專家甚至認(rèn)為，新商務(wù)活動(dòng)所帶來的新技術(shù)和開放技術(shù)規(guī)范將會(huì)埋葬傳統(tǒng)PLC。PLC制造商認(rèn)為，雖然在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝有大量的PLC控制設(shè)備，但他們?nèi)匀恍枰?lián)合工控軟件公司，以便開發(fā)他們自己的基于工業(yè)PC的過程控制軟件。 誠然，幾年前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)明顯存在著新舊PLC混合使用的情況，工業(yè)用戶不得不同時(shí)學(xué)習(xí)相關(guān)的新舊知識(shí)，甚至彼此借鑒學(xué)習(xí)。大多數(shù)PLC制造商為工業(yè)用戶僅僅提供了軟邏輯和一種操作平臺(tái)。 在高端應(yīng)用方面，很難進(jìn)一步區(qū)分PLC控制系統(tǒng)和工業(yè)PC控制系統(tǒng)之間的差異，因?yàn)檫@兩者均采用了同樣類型的微處理器和內(nèi)存芯片。形象地打個(gè)比喻，如果你忘掉工業(yè)PC和PLC這些詞語字面上的含義，那么在箱子里所能夠觀察到的恰恰是一些基本計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)，我們更多觀察到的卻是那些基本技術(shù)的復(fù)雜化和混合體，這些技術(shù)被有效地組合到控制系統(tǒng)中去。 另外，采用開放控制的原因一方面是系統(tǒng)功能集成的需要，另一方面也是由于一些工業(yè)用 戶對(duì)功能過分苛求所致。如果能夠給予高度的重視，就能夠獲得更多的基本技術(shù)知識(shí)。PLC制造商專注于系統(tǒng)功能化，而工業(yè)用戶則專注于系統(tǒng)應(yīng)用。人們可以看到，將來的發(fā)展趨勢(shì)是將更多的功能進(jìn)一步集成到一個(gè)控制箱內(nèi)。因而像順序控制和過程控制這樣的事件將會(huì)采用功能化方式進(jìn)行處理，其他像運(yùn)動(dòng)控制等也能夠共享到相同的控制結(jié)構(gòu)體系中。 可以相信，PLC技術(shù)將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。后者除了在靈活性方面比傳統(tǒng)PLC具有截然不同的優(yōu)勢(shì)外，還具有其他優(yōu)點(diǎn)，如能夠縮短系統(tǒng)投放到市場(chǎng)的周期，降低系統(tǒng)投資費(fèi)用，提高從工廠底層到企業(yè)辦公自動(dòng)化的數(shù)據(jù)信息流動(dòng)效率等。 關(guān)于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)問題已經(jīng)得到很好的解決，也許其主要的東西仍然隱藏在技術(shù)背后，但缺乏相應(yīng)的跟蹤記錄。對(duì)于PLC來講，堅(jiān)固性是其主要特點(diǎn)之一，這已經(jīng)有相當(dāng)多的跟蹤記錄來驗(yàn)證。工業(yè)用戶仍然非常小心地對(duì)待PLC，他們正在對(duì)PLC作不同的技術(shù)測(cè)試工作。在利用一種新技術(shù)時(shí)，工業(yè)用戶需要考慮的問題是要冒多大的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)需要考慮對(duì)其商務(wù)活動(dòng)能夠帶來多少機(jī)會(huì)和收益。 但工業(yè)用戶不完全相信開放式控制系統(tǒng)所帶來的好處。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，他們開始逐漸淡化這些思想觀念。工業(yè)用戶正在平衡采用新技術(shù)所存在的風(fēng)險(xiǎn)和給他們的商務(wù)活動(dòng)所帶來的收益，以便為今后的決策提供有效的保障。 工業(yè)PC技術(shù)提供了許多功能，能夠增強(qiáng)PLC的功能特性，包括內(nèi)藏視頻和高速浮點(diǎn)數(shù)字協(xié)處理器。盡管Microsoft公司沒有進(jìn)一步提升該項(xiàng)功能特性的計(jì)劃，但新的Windows CE 3.0完全能夠更好地滿足過程控制的需要。 不久前，Siemens公司公布了一套新的基于開放式控制系統(tǒng)的軟件產(chǎn)品，即3.0版本的SIMATIC WinAC(Windows自動(dòng)化中心)。WinAC是基于Windows NT，與SIMATIC S7 PLC兼容的適合于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)解決方案。WinAC 3.0提供了具有較高集成度的Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線局域網(wǎng)的連接性能，以及遠(yuǎn)程程序設(shè)計(jì)。此外，它還為現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備本地化集成提供了一種新的DeviceNet I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，用于連接所安裝的DeviceNet I/O設(shè)備。 Steeplechase軟件公司也已推出了一套支持硬實(shí)時(shí)過程控制的嵌入式Windows NT操作系統(tǒng)接口部件。該部件進(jìn)一步結(jié)合了Steeplechase公司采用SBS技術(shù)并運(yùn)行于Windows NT環(huán)境的工業(yè)Compact PCI的硬實(shí)時(shí)控制軟件?，F(xiàn)在，Steeplechase公司的可視化邏輯控制器已經(jīng)升級(jí)到5.0版。該控制器適合于Windows NT 4.0和Windows 2000兩種操作系統(tǒng)，它的實(shí)時(shí)引擎能夠直接與普通的Ethernet和TCP/IP集成在一起。5.0版本的控制器利用了一種增強(qiáng)型OPC服務(wù)器驅(qū)動(dòng)程序，因而比以前的版本具有更快的運(yùn)行速度。其他一些特點(diǎn)還包括新OI網(wǎng)絡(luò)特性，以及能夠讓工業(yè)用戶自己設(shè)計(jì)出豐富多彩的動(dòng)態(tài)圖形畫面等。 Transysoft公司最近推出了新版本的ISaGRAF系列工業(yè)控制組態(tài)軟件包，即ISaGRAF PRO，它是基于IEC 61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)，并獨(dú)立于任何硬件平臺(tái)的軟邏輯自動(dòng)化控制軟件包。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化過程控制系統(tǒng)環(huán)境中，該軟件包能夠應(yīng)用于多種組態(tài)和分布式控制系統(tǒng)的開發(fā)，它包含了一套開發(fā)工具、應(yīng)用程序工作平臺(tái)，以及相應(yīng)的“虛擬機(jī)器”運(yùn)行時(shí)目標(biāo)。該運(yùn)行時(shí)目標(biāo)能夠運(yùn)行于各種各樣的硬件平臺(tái)。 CTC自動(dòng)化工程公司已經(jīng)發(fā)布了一套新的控制軟件包MachineLogic PCLC（工業(yè)PC邏輯控制器），該軟件可以讓工業(yè)PC扮演PLC的角色，且仍然保持著工業(yè)PC的功能特性。該軟件能夠完成一臺(tái)PLC所確定的控制任務(wù)，并且與程序執(zhí)行時(shí)間一樣快，均在1 ms以內(nèi)；還能夠同時(shí)處理多任務(wù)工作，但不能同時(shí)超過16個(gè)控制任務(wù)。一種具有優(yōu)先級(jí)和多任務(wù)處理內(nèi)核的機(jī)制保持著對(duì)每一件控制任務(wù)的跟蹤，確保控制任務(wù)能夠取得最高的優(yōu)先權(quán)。該軟件能夠運(yùn)行全部5種IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)程序設(shè)計(jì)語言和PID控制程序，支持兩種類型的I/O控制設(shè)備。一種是像Profibus和DeviceNet等這樣的現(xiàn)場(chǎng)總線I/O設(shè)備；另一種是像ISA和PC/104這樣的工業(yè)PC I/O模板。另外，該軟件還提供了對(duì)控制系統(tǒng)的在線編輯組態(tài)功能。程序可以在Windows 95/98和Windows NT下開發(fā)并運(yùn)行，但也能夠在RTXDOS下執(zhí)行。 SoftPLC公司也提供了一種工控軟件產(chǎn)品Tealware，有人非常形象地把這種軟件產(chǎn)品稱作穿著工業(yè)PC衣服的PLC。那些安裝在支架上的控制系統(tǒng)已經(jīng)有了小型PLC的形狀系數(shù)，但SoftPLC公司的控制軟件已經(jīng)被嵌入到CPU中。Tealware軟件能夠滿足各種類型工業(yè)用戶的需要，從小型、單機(jī)系統(tǒng)到大型、分散多控制工作站應(yīng)用。其特點(diǎn)包括全系列I/O模件、內(nèi)藏Ethernet和工業(yè)串行通信接口。 最近，Tealware軟件已經(jīng)升級(jí)到2.3版本。其中，控制軟件提供了事實(shí)上無限的梯形圖邏輯控制步序，同時(shí)允許有超過百萬字的數(shù)據(jù)表；許多OI/SCADA應(yīng)用接口；內(nèi)藏Java引擎和FTP服務(wù)器用于遠(yuǎn)程維護(hù)與管理；支持用戶自己編寫的C、C  、Java程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；適合于嵌入式Web服務(wù)器用；程序設(shè)計(jì)的在線運(yùn)行模式；堅(jiān)固的I/O模件支持能力和許多其他標(biāo)準(zhǔn)PLC功能；可以運(yùn)行所輸入的，或者是經(jīng)過轉(zhuǎn)換的A-B公司的PLC- 5、PLC-2/PLC、PLC-3和SLC-500程序。 三、Ethernet的擴(kuò)展與進(jìn)一步容納Web技術(shù) 當(dāng)前，在所有過程控制領(lǐng)域，最大的發(fā)展趨勢(shì)之一就是Ethernet技術(shù)的擴(kuò)展。PLC也例外，現(xiàn)在，越來越多的PLC供應(yīng)商開始提供Ethernet接口部件。在最近的幾年間，我們已經(jīng)看到，發(fā)展比現(xiàn)有普通小快靈PLC更加強(qiáng)大的PLC是種趨勢(shì)。Ethernet將會(huì)成為PLC的通信標(biāo)準(zhǔn)嗎？也許最終結(jié)果是這樣的，但現(xiàn)在還為時(shí)尚早。對(duì)于在PLC上提供Ethernet接口將能夠解決所有通信問題，人們普遍存在著誤解。Ethernet僅僅定義了OSI參考模型底部的幾層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如果上層協(xié)議相互之間不能兼容，那么仍然不可能進(jìn)行相互之間的通信處理。打個(gè)比方，這如同一個(gè)不懂英語的中國人與一個(gè)不懂漢語的美國人之間是不能夠通過電話進(jìn)行對(duì)話一樣。因此，協(xié)議就是設(shè)備之間相互通信的語言。 另一方面，前進(jìn)的步伐已經(jīng)邁出，我們只有迎著困難而上，為了將Ethernet技術(shù)應(yīng)用到工廠底層的現(xiàn)場(chǎng)過程控制設(shè)備中去，ODVA協(xié)會(huì)為此建立了一套全球性標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范，即Ethernet/IP標(biāo)準(zhǔn)，以便能夠解決在實(shí)際工作中所遇到的困難。 向Ethernet靠近的一個(gè)目的在于通過Internet能夠連接到所希望的任何地方。實(shí)際上，在一些意想不到的地方，Web服務(wù)器正在顯露出其應(yīng)有的威力。幾年前，有一些PLC系統(tǒng)已經(jīng)內(nèi)藏了Web服務(wù)器，這無疑又為PLC系統(tǒng)增加了更多的特點(diǎn)。其他類型的控制設(shè)備也正在準(zhǔn)備進(jìn)一步集成Web服務(wù)器。例如，Square D公司已經(jīng)有一個(gè)具備Ethernet連接接口的發(fā)動(dòng)機(jī)控制中心，并正在準(zhǔn)備開發(fā)一種內(nèi)藏Web服務(wù)器連接接口的變速裝置。 內(nèi)藏Web服務(wù)器所體一風(fēng)的益處包括開放網(wǎng)絡(luò)、商業(yè)工具的影響、客戶機(jī)/服務(wù)器關(guān)系。在過去，工業(yè)用戶可能會(huì)有代表性地詢問一些有關(guān)PLC方面的信息，但在現(xiàn)在，由于新技術(shù)的不斷誕生和發(fā)展，工業(yè)用戶很容易就可以得到有關(guān)這方面的信息。另一方面，隨著芯片和處理器大規(guī)模的生產(chǎn)，PLC生產(chǎn)制造商能夠生產(chǎn)并提供開放網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品，讓工業(yè)用戶花較少的費(fèi)用就能夠購買到功能非常完善的PLC產(chǎn)品。 在為將PLC連接到Ethernet和Web上提供技術(shù)支持方面，Schneider公司已經(jīng)成了先驅(qū)<< p="">