淺談PLC的發(fā)展現(xiàn)狀

王文鑫+趙海峰

摘 要：從1969年第一臺PLC（可編程邏輯控制器）誕生之日起，PLC就與工業(yè)結(jié)下了“不解之緣”。經(jīng)過近半個世紀(jì)的發(fā)展，PLC已經(jīng)成為工業(yè)自動化系統(tǒng)最核心的元件。工業(yè)4.0時代，智能制造、智能工廠、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等這些“高大上”的概念，使PLC發(fā)展站在了新的發(fā)展起點(diǎn)，同時也面臨著新的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：PLC；發(fā)展現(xiàn)狀

1 PLC的概念

可編程邏輯控制器是種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。

美國汽車工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)要求的發(fā)展促進(jìn)了PLC的產(chǎn)生，20世紀(jì)60年代，美國通用汽車公司在對工廠生產(chǎn)線調(diào)整時，發(fā)現(xiàn)繼電器、接觸器控制系統(tǒng)修改難、體積大、噪聲大、維護(hù)不方便以及可靠性差，于是提出了著名的“通用十條”招標(biāo)指標(biāo)。

1969年，美國數(shù)字化設(shè)備公司研制出第一臺可編程控制器（PDP一14），在通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用后，效果顯著；1971年，日本研制出第一臺可編程控制器（DCS-8）；1973年，德國研制出第一臺可編程控制器；1974年，我國開始研制可編程控制器：1977年，我國在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域推廣PLC。 最初的目的是替代機(jī)械開關(guān)裝置（繼電模塊）。然而，自從1968年以來，PLC的功能逐漸代替了繼電器控制板，現(xiàn)代PLC具有更多的功能。其用途從單一過程控制延伸到整個制造系統(tǒng)的控制和監(jiān)測。

2 PLC的組成

可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：

1、電源

電源用于將交流電轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部所需的直流電j目前大部分PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。

2、中央處理單元（CPU）

中央處理器是PLC的控制中樞，也是PLC的核心部件，其性能決定了PLC的性能。中央處理器由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集中在一塊芯片上，通過地址總線、控制總線與存儲器的輸入/輸出接口電路相連。中央處理器的作用是處理和運(yùn)行用戶程序，進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算，控制整個系統(tǒng)使之協(xié)調(diào)。

3、存儲器

存儲器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，它的作用是存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量和其他一些信息。其中系統(tǒng)程序是控制PLC實(shí)現(xiàn)各種功能的程序，由PLC生產(chǎn)廠家編寫，并固化到只讀存儲器（ROM）中，用戶不能訪問。

4、輸入單元

輸入單元是PLC與被控設(shè)備相連的輸入接口，是信號進(jìn)入PLC的橋梁，它的作用是接收主令元件、檢測元件傳來的信號。輸入的類型有直流輸入、交流輸入、交直流輸入。

5、輸出單元

輸出單元也是PLC與被控沒備之間的連接部件，它的作用是把PLC的輸出信號傳送給被控設(shè)備，即將中央處理器送出的弱電信號轉(zhuǎn)換成電平信號，驅(qū)動被控設(shè)備的執(zhí)行元件。輸出的類型有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘門輸出。

PLC除上述幾部分外，根據(jù)機(jī)型的不同還有多種外部設(shè)備，其作用是幫助編程、實(shí)現(xiàn)監(jiān)控以及網(wǎng)絡(luò)通信。常用的外部設(shè)備有編程器、打印機(jī)、盒式磁帶錄音機(jī)、計算機(jī)等。

3 PLC的發(fā)展現(xiàn)狀

長期以來，plc始終處于工業(yè)控制自動化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供非?？煽康目刂品桨?，與dcs和工業(yè)pc形成了三足鼎立之勢。同時，plc也承受著來自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊，尤其是工業(yè)pc所帶來的沖擊。

目前，全世界plc生產(chǎn)廠家約200家，生產(chǎn)300多種產(chǎn)品。國內(nèi)plc市場仍以國外產(chǎn)品為主，如siemens、modicon、a-b、omron、三菱、ge的產(chǎn)品。經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)plc生產(chǎn)廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，可以說plc在我國尚未形成制造產(chǎn)業(yè)化。在plc應(yīng)用方面，我國是很活躍的，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。專家估計，2000年plc的國內(nèi)市場銷量為15（20萬套（其中進(jìn)口占90%左右），約25（35億元人民幣，年增長率約為12%。預(yù)計到2005年全國plc需求量將達(dá)到25萬套左右，約35（45億元人民幣。plc市場也反映了全世界制造業(yè)的狀況，2000后大幅度下滑。但是，按照automation research corp的預(yù)測，盡管全球經(jīng)濟(jì)下滑，plc市場將會復(fù)蘇，估計全球plc市場在2000年為76億美元，到2005年底將回到76億美元，并繼續(xù)略微增長。微型化、網(wǎng)絡(luò)化、pc化和開放性是plc未來發(fā)展的主要方向。在基于plc自動化的早期，plc體積大而且價格昂貴。但在最近幾年，微型plc（小于32 i/o）已經(jīng)出現(xiàn)，價格只有幾百歐元。隨著軟plc（soft plc）控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有軟plc組態(tài)軟件和pc-based控制的市場份額將逐步得到增長。

從1952年美國麻省理工學(xué)院研制出第一臺試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過了51年的歷程。近10年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種不同層次的開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，發(fā)展很快。目前正朝著標(biāo)準(zhǔn)化開放體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)。我國數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)，通過“七五”引進(jìn)、消化、吸收，“八五”攻關(guān)和“九五”產(chǎn)業(yè)化，取得了很大的進(jìn)展，基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，也帶動了機(jī)電控制與傳動控制技術(shù)的發(fā)展。同時，具有中國特色的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過這些年來的發(fā)展，產(chǎn)品的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認(rèn)可。 國外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的總體發(fā)展趨勢是：新一代數(shù)控系統(tǒng)向pc化和開放式體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展；驅(qū)動裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展；增強(qiáng)通信功能，向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展；數(shù)控系統(tǒng)在控制性能上向智能化發(fā)展。

4 總結(jié)

PLC可謂是工業(yè)自動化控制的常青樹，即使是在工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的智能制造年代，或者是工業(yè)4.0的時代，它仍然足夠勝任各種控制要求和通信要求。但它早已不再是三、四十年前只能完成邏輯控制、順序控制的繼電邏輯系統(tǒng)的替代物，它已完成了由經(jīng)典PLC向現(xiàn)代PLC的蛻變。繼承了高性價比、高可靠性、高易用性的特點(diǎn)，再具有了分布式I/O、嵌入式智能和無縫聯(lián)接的性能，尤其是在強(qiáng)有力的PLC軟件平臺的支持下，我們完全可以相信PLC將持久不衰地活躍在工業(yè)自動化的世界中。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

王文鑫（1996-），女，漢族，鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化專業(yè)，2014級學(xué)生。