軟PLC控制技術(shù)綜述

關(guān)建忠

摘 要：隨著電子技術(shù)的逐步發(fā)展，開放式的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為了目前數(shù)控領(lǐng)域之中研究的重點(diǎn)。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的逐步發(fā)展，對(duì)數(shù)控技術(shù)的要求也隨之升高，這種要求主要體現(xiàn)在硬件的規(guī)模逐漸達(dá)到最小，在工作的過程之中盡量使用軟件將數(shù)控的所有的功能實(shí)現(xiàn)。用軟件將PLC功能實(shí)現(xiàn)必然是未來的發(fā)展趨勢(shì)。該文主要以PLC的含義為著手點(diǎn)，對(duì)軟PLC技術(shù)的使用特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，分析了軟PLC技術(shù)在發(fā)展的過程之中制約的因素，根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)并且查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)軟PLC技術(shù)應(yīng)用控制方案的實(shí)現(xiàn)策略進(jìn)行相關(guān)敘述。希望能夠給讀者提供有利的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：軟PLC 控制技術(shù) 數(shù)控領(lǐng)域

中圖分類號(hào)：TM57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）01（a）-0003-02

由于受市場(chǎng)的需求所致，廠商在生產(chǎn)產(chǎn)品的過程之中，盡量將產(chǎn)品達(dá)到高質(zhì)量、低成本、多規(guī)格并且品種較多的要求。對(duì)于科技較為發(fā)達(dá)的今天，老式的繼電器已經(jīng)不能符合社會(huì)發(fā)展的需要，這種現(xiàn)象的發(fā)生，就迫使人們?cè)诖嘶A(chǔ)之上，不斷地去尋找符合社會(huì)發(fā)展的控制裝置。世界上的第一臺(tái)PLC誕生于1969年，其是由美國(guó)的數(shù)字設(shè)備公司所生產(chǎn)出來，并在美國(guó)的汽車自動(dòng)裝配之中得到了應(yīng)用，此應(yīng)用獲得了較大的成功，因此，便推動(dòng)了軟PLC技術(shù)的發(fā)展。

1 PLC的含義

國(guó)際上對(duì)PLC有著這樣的定義：“PLC主要是一種數(shù)字式的電子系統(tǒng)，其主要是基于工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)出來的。PLC所采用的存儲(chǔ)器是可編程的，程序主要存儲(chǔ)在其內(nèi)部，所能執(zhí)行的命令有很多，例如：邏輯運(yùn)算、算數(shù)運(yùn)算、定時(shí)、順序控制以及計(jì)數(shù)等等，并且可以通過使用模擬式或者是數(shù)字式的手段對(duì)其進(jìn)行操作，逐步控制各種機(jī)械運(yùn)作和生產(chǎn)。PLC及其相關(guān)的外部設(shè)備，都是使用容易擴(kuò)展、可編程和一個(gè)整體的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的?！睆囊陨隙x之中不難看出，PLC可以完成較多的指令，其中最平常的便是完成指令執(zhí)行和程序的存儲(chǔ)，同時(shí)也可以對(duì)信息進(jìn)行相關(guān)的處理，進(jìn)而將輸入信號(hào)逐步轉(zhuǎn)換成為輸出信號(hào)[1]。

2 軟PLC技術(shù)的使用特點(diǎn)

2.1 通用性強(qiáng)并且體積小

由于軟PLC產(chǎn)品具有模塊化和系統(tǒng)化的優(yōu)勢(shì)，并且具有品種較為齊全的特點(diǎn)，使用戶在使用的過程之中方便選用。當(dāng)需要對(duì)控制程序修改時(shí)，可以不改變?cè)瓉碛布臓顟B(tài)，可直接對(duì)程序進(jìn)行修改，這種較強(qiáng)的適用能力是用戶首選的軟件。由于軟PLC主要應(yīng)用在工業(yè)控制之中，其受到社會(huì)發(fā)展的影響，逐步將PLC設(shè)計(jì)成為結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小并且功耗較低的產(chǎn)品，并且其在工作的過程之中不會(huì)受到環(huán)境的影響而停止工作。因此，PLC在具體的使用過程之中能夠?qū)崿F(xiàn)一體化控制設(shè)備理想的目標(biāo)[2]。

2.2 使用方便并且易于安裝

采用PLC對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制較為方便。站在硬件的角度上來說，PLC具有較高的集成度，其在制作的過程之中已經(jīng)將各種模塊做到了規(guī)格化和系列化，在使用的過程之中較為靈活，并且方便；站在軟件的角度上講，PLC在使用的過程之中，主要是用程序?qū)壿嬈骷M(jìn)行控制，同時(shí)其也可以用程序代替硬件之中的連線，使用程度接線的方法相對(duì)來說要比硬件接線容易的多，并且也比較方便。PLC之中的軟件功能能夠有效地將繼電器之中的各種部件替代，并且也在很大程度上減少了接線的時(shí)間，大大減少了生產(chǎn)的工作量[3]。不部分的PLC用戶可以在實(shí)驗(yàn)室之中對(duì)其進(jìn)行模擬調(diào)試，在實(shí)驗(yàn)室之中調(diào)試好，再將PLC應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)之中。在維修方面，PLC發(fā)生故障的幾率較小，并且其在生產(chǎn)期間，就將診斷功能進(jìn)行了完善，一旦其發(fā)生故障，將會(huì)自動(dòng)提供信息，并且能夠查明真正的原因，進(jìn)而排除故障，因此其維修比較方便。

2.3 功能較強(qiáng)

PLC主要有數(shù)據(jù)處理、邏輯運(yùn)算、數(shù)值計(jì)算、數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)以及控制順序等功能。由于其功能較強(qiáng)大，可以對(duì)模擬量和開關(guān)量進(jìn)行控制，PLC技術(shù)不僅可以控制生產(chǎn)設(shè)備，在必要時(shí)其還可以對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行控制，同時(shí)其還具有一定的通訊功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的功能。這種功能在很大程度上減少了人力和物力[4]。

2.4 可靠性高

在工業(yè)生產(chǎn)的過程之中，對(duì)電氣設(shè)備有著較高的要求，尤其是可靠性，所以，工業(yè)廠商在選擇使用電氣控制設(shè)備時(shí)著重選擇具有抗干擾能力的設(shè)備，這種設(shè)備能夠在惡劣的環(huán)境之中進(jìn)行工作，并且其可靠性需要得到保障。而PLC恰好擁有這種性能，PLC在生產(chǎn)的過程之中，采用了一些使可靠性得到提高的策略，使PLC在工作的過程之中無故障率逐步提高，其無故障率平均能超過上萬個(gè)小時(shí)，對(duì)于其他優(yōu)質(zhì)的PLC產(chǎn)品，無故障率能超過幾十萬個(gè)小時(shí)[5]。

2.5 編程方法簡(jiǎn)單

PLC在出售的過程之中，配備著較容易懂得梯形圖語言，并且該語言與繼電器的原理圖較為相近，同時(shí)其變成的方式和繼電器也較為相似，因此用戶在使用的過程之中就逐漸變得得心應(yīng)手，使用起來不會(huì)存在陌生的感覺，PLC在實(shí)際的生產(chǎn)過程之中，可以更好的為工廠謀取一定的利益。

3 軟PLC技術(shù)發(fā)展的制約因素以及技術(shù)優(yōu)勢(shì)

3.1 發(fā)展制約因素

盡管軟PLC在發(fā)展的過程之中有著較多的優(yōu)勢(shì)并且有著較大的發(fā)展?jié)摿?，但是在?shí)際的應(yīng)用過程之中，在實(shí)現(xiàn)方面仍然存在著一部分的問題。其中實(shí)時(shí)性的問題，是其在發(fā)展的過程之中首要考慮的問題，這種實(shí)時(shí)性的問題主要是以PC為主要的控制基礎(chǔ)，Windows NT是軟PLC在使用過程之中首選的操作系統(tǒng)，但是這種系統(tǒng)并不是的硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)[6]。傳統(tǒng)的PLC具有硬實(shí)時(shí)的優(yōu)勢(shì)，正因?yàn)槠溆兄@種優(yōu)勢(shì)，致使其在操作的過程之中有著較為快速的反映。而如果要使Windows NT具有一定的硬實(shí)時(shí)性，就必須對(duì)其操作系統(tǒng)進(jìn)行修改和擴(kuò)展，使PC對(duì)人物的控制具有一定的優(yōu)先性，不能因?yàn)槠渌僮鞫鴮?duì)硬實(shí)時(shí)性產(chǎn)生干擾。就現(xiàn)在的科技狀況而言，我們能夠?qū)⒁恍┚哂袑?shí)時(shí)性的操作加入到NT的操作系統(tǒng)之中，通過將硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與NT的結(jié)合方式，使Windows NT具有其不具備的硬實(shí)時(shí)性能。

3.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

軟PLC的發(fā)展逐漸彌補(bǔ)了傳統(tǒng)PLC之中存在的性能低和兼容性差的缺陷，具有較多的優(yōu)勢(shì)，主要在以下幾個(gè)方面之中體現(xiàn)：第一、軟PLC的結(jié)構(gòu)具有開放式的優(yōu)勢(shì)，用戶在使用的過程之中可以隨意對(duì)其進(jìn)行修改，逐步使其呈現(xiàn)出客戶滿意的狀態(tài)。第二、改變了傳統(tǒng)的固定的指令集，在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用之中對(duì)指令集有著較高的要求，因此，需要將其指令集進(jìn)行修改，軟PLC具有自定義的指令集，并且其指令集有著較為豐富的資源，用戶在使用的過程之中可以對(duì)其進(jìn)行更改，將符合工業(yè)生產(chǎn)的指令集挖掘出來。第三、軟PLC的性價(jià)比在一定程度上得到了提高，由于國(guó)家技術(shù)的逐步發(fā)展，電子市場(chǎng)之中的競(jìng)爭(zhēng)也逐步加劇，這種現(xiàn)象的發(fā)生將在很大程度上使軟PLC技術(shù)的性價(jià)比升高[7]。第四、由于傳統(tǒng)的PLC生產(chǎn)僅僅局限在幾家廠商之中，這種狀況的發(fā)生有著是私有性的意味，其所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)有著過多的不相容的現(xiàn)象，常常會(huì)出現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC不在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接之中。而現(xiàn)在所制造的軟PLC在實(shí)際的應(yīng)用中，不僅可以將其加入到私有的網(wǎng)絡(luò)之中，還可以將其與許多的計(jì)算機(jī)技術(shù)相融合，對(duì)技術(shù)更好的控制。

4 軟PLC技術(shù)的應(yīng)用控制方案的實(shí)現(xiàn)策略

由于PLC運(yùn)行的硬件平臺(tái)有著一定的差異，其在應(yīng)用控制過程之中主要可以從以下兩種方案進(jìn)行：第一、基于EPC或者是IPC的控制方案。在這種方案之中，系統(tǒng)不僅可以采用Windows NT的軟件操作平臺(tái)，還可以使用Linux以及Windows CE等軟件操作平臺(tái)，工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的模式主要采用的是I/O模塊，采集而來的信號(hào)可以通過PLC運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的處理，軟PLC開發(fā)系統(tǒng)之中的編寫程序，也可以在PLC之中進(jìn)行翻譯和執(zhí)行，最后將所執(zhí)行過的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行整理，傳輸在本地控制系統(tǒng)之中，進(jìn)而將控制的過程和方案?jìng)鬏數(shù)奖镜刂衃8]。第二、基于智能控制器和嵌入式控制器的控制方案。嵌入式控制器的實(shí)質(zhì)便是一個(gè)較小的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，這種操作系統(tǒng)是沒有顯示器的，并且其主要的操作系統(tǒng)是嵌入式操作系統(tǒng)，例如上文之中所提到的Windows CE。在這種控制方案中，軟PLC可以有效地進(jìn)入到Windows CE的操作系統(tǒng)之中，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的修改，通過使用TCP或者是IP的協(xié)議，將所需要的資源下載到控制器之中，進(jìn)而完成相應(yīng)的控制功能。

5 結(jié)語

軟PLC技術(shù)在使用的過程之中，要比傳統(tǒng)的PLC技術(shù)更加具有靈活性和可塑性，并且在價(jià)格方面也占有較大的優(yōu)勢(shì)，這種技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)工廠而言具有著重要的意義，不僅簡(jiǎn)化工廠之中的自動(dòng)化的機(jī)制結(jié)構(gòu)，還有效地將人機(jī)界面、通信以及各種應(yīng)用融合成為了一體，進(jìn)而應(yīng)用到硬件平臺(tái)之中。在今后的發(fā)展過程中，PLC將會(huì)得到更好的發(fā)展，逐步成為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)之中的較大的亮點(diǎn)。

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