SIEMENS江西西门子代理商
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PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅猛发展,由较初的工位机发展为B位机。随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用,形成了现代意义上的PLC、进入20世纪80年代以来,随着大规模和**大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展,以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展,使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强,功耗,体积减小,成本下降,可靠性提高,编程和故障检测更为灵活方便,而且远程1/0和通信网络,数据处理以及人机界面(HMI)也有了长足的发展。现在PLC不仅能得心应手地应用于制造业自动化,而且还可以应用于连续生产的过程控制系统,所有这些已经使其成为现代工业的四大支柱之一,即使在现场总线技术已成为自动化技术应用热点的今天,PLC仍然是现场总线控制系统中不可缺少的可以选择控制器。
总结PLC的发展历程,大致经历了五个阶段。
①初级阶段 从**台PLC同世到20世纪70年代中期,这个时期的PLC功能简单,主要完成一般的继电器控制系统的功能,即顺序逻辑、定时和计数等,编程语言为梯形图。
②阶段从20世纪70年代中期刻80年代初期。由于PLC在取代“继电器-接触器”控制系统方面的**表现,所以自从它在电气自动控制领域开始普及应用后得到了飞速的发展,这个阶段的PLC在其控制功能方面增强了很多,例如数据处理、模拟量的控制等。
③成熟阶段 从20世纪80年代初期到90年代初期。这之前的PLC主要是单机应用和小规模、小系统的应用:但随着对工业自动化技术水平、控制性能和控制范围要求的提高,在大型的控制系统(如冶炼、饮料、造纸、、纺织、污水处理等)中。PLC也展示出了其强大的生命力。对这些大规模、制器的应用场合,就要求PLC控制系统必须具备通信和联网功能。这个时期的PLC顺应时代要求,在大型的PLC中一般都扩展了遵守一定协议的通信接口。
④飞速发展阶段 从20世纪90年代初期到90年代末期。由于对模拟量处理功能和同络通信功能的提高,PLC控制系统在过程控制领域也开始大面积使用。随着芯片技术、计算机技术、通信技术和控制技术的发展,PLC的功能得到了进一步的提高。现在PLC不论从体积上、人机界面功能、端子接线技术,还是从内在的性能(速度、存储容量等)、实现的功能(运动控制、藏信网络、多机处理等)方面都远非过去的PLC可比。从20世纪80 年代以后,是PLC发展较快的时期,年增长率一直都保持在30%~40%之间。
⑤开放性、标准化阶段从20世纪90年代中期以后,其实关于PLC开放性的工作在20世纪80年代就已经展开;但由于受到各大公司利益的阻挠和技术标准化难度的影响,这项工作进展得并不顺利。所以,PLC诞生后的近30年时间里,各种PLC通信标准、编程语言等方面都存在着不兼容的地方,这为在工业自动化中实现互换性,互操作性和标准化都带来了较大的不便,现在随着PLC国际标准IEC61131的逐步完善和实施。特别是IEC61131-3标准编程语言的推广,使得PLC真正走入了一个开放性和标准化的新时代。
PLC进一步的飞速发展趋势
PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能、信息化、软PLC、标准化、与现场总线技术紧密结合等方向发展。
① 向小型化,**化、方向发展 随着微电子技术的发展,新型器件性能的大幅度提高、价格即大幅度降低、使得PLC结构更为繁凑、操作使用十分简便。从体积上讲. 有些**的微型PLC仅有一块香皂大小。PLC的功能不断增加,将原来大、中型PLC才有的功能部分地移植到小型PLC上,如模拟量处理、复杂的功能指令和网络通信等。PLC的价格也不断下降,真正成为现代电气控制系统中**的可以选择控制装置。据统计,小型和微型PLC的市场份额一直保持在70%~80%之间,所以对PLC小型化的追求永远不会停止。
②向大容量、高速度、信息化方向发展现在大中型PLC采用多效处理器系统,有的采用了32位微处理器,并集成了通信联网功能,可同时进行多任务操作,运算速度、数据交换速度及外设响应速度都有大幅度提高,存储存量大大增加,特别是增强了过程控制和数据处理的功能。为了适应工厂控制系统和企业信息管理系统日益**结合的要求,信息技术也治送到了PLC中,如设置开放的网络环境,支持对象链接与嵌入(OLE Cor ProcessControl,OPC)技术,等等。
③智能化模块的发展 为了实现某些特殊的控制功能,PLC制造商开发出了许多智能化的I/O模块。这些模块本身带有CPU,使得占用主CPU的时间很少,减少了对PLC扫描速度的影响,提高了整个PLC控制系统的性能。它们本身有很强的信息处理能力和控制功能,可以完成PLC的主CPU难以兼顾的功能。由于在硬件和软件方面都采取了可靠性和便利化的措施,所以简化了某些控制系统的系统设计和编程。典型的智能化模块主要有高速计数模块、定位控制模块、温度控制模块、闭环控制模块、以太网通信模块和各种现场总线协议通信模块等。
人机界面(接口)的发展 人机界面(接口)《HumanrMachine Inter/ace,HMI)在工业自动化系统中起着越来越重要的作用,PLC控制系统在HM方面的进展主要体现在以下几个方面。
A 编程工具的发展。过去绝大部分中小型PLC仅提供手持式编程器,编程人员通过编程器和PLC打交道。首先是把编制好的梯形图程序转换或语句表程序,然后使用编程器一个字符、一个字符地敲到PLC内部;另外,调试时也只能通过编程器现整很少的信息。现在偏程器已被淘汰,基于Windows的编程软件不仅可以对PLC控制系统的硬件组态,即设置硬件的结构、类型、各通信接口的参数等,而且可以在屏幕上直接生成和编辑梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图程序,并且可以实现不同编程语言之间的自动转换。程序被编译后可下载到PLC,也可以将用户程序上传到计算机。编程软件的调试和监控功能也远远**过手持式编程器,可以通过编程软件中的监视功能实时观察PLC内部各存储单元的状态和数据,为诊断分析PLC程序和工作过程中出现的问题带来了较大的方便。
b.功能强大、价格低廉的HMI。过去在PLC控制系统中进行参数的设定和显示时非常麻烦,对输入设定参数要使用大量的拨码开关组,对输出显示参数要使用数码管,它们不仅占据了大量的I/O资源、而且功能少、接线规琐。现在各种单色、彩色的显示设定单元、触摸屏、肌膜键盘等应有尽有,它们不仅能究成大量数据的设定和显示,还能直观形象地显示动态图形画面和完成数据处理等功能。
c,基于PC的组态软件。在中大型的PLC控制系统中,仅靠简单的显示设定单元已不能解决人机界面的问题,所以基于Windows的PC机成为了较佳的选择。配合适当的通信接口或适配器。PC机就可以和PLC之间进行信息的互换。再配合功能强大的组态软件,就能完成复杂的和大量的画面显示、数据处理、报警处理、设备管理等任务。这些组态软件国外的品牌有WinCC、正IX、Intouch等,国产**公司有业控、力控等。现在组态软件的价格已下降到非常低的位置,所以在环境较好的应用现场,使用PC加组态软件来取代触摸屏的方案也是一种不错的选择。
⑤在过程控制领域的使用以及PLC的冗余特性 虽然PLC的强项是在制造业领域使用,但随着通信技术、软件技术和模拟量控制技术发展并不断地融合到PLC中,它现在也被广泛地应用到了过程控制领域。但在过程控制系统中使用必然要求PLC控制系统具有更高的可靠性。现在世界上良好的自动化设备供应商提供的大型PLC中,一般都增加了安全性和冗余性的产品,并且符合1EXC61508标准的要求。该标准主要为可编程电子系统内的功能性安全设计而制定,为PLC在过程控制领域使用的可靠性和安全设计提供了依据。现在PLC的冗余产品包括CPU系统、I/O模块以及热备份冗余软件等。大型PLC以及冗余技术一般都是在大型的过程控制系统中使用。
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