淺析PLC的發展現狀

江少云

引言：PLC在電氣自動控制和計算機控制方面運用比較廣泛，其控制過程可以通過多種方式來實現，PLC未來發展前景比較廣闊，本文就PLC目前發展現狀進行了論述。

一、PLC的來源

在制造工業（以改變幾何形狀和機械性能為特征）和過程工業（以物理變化和化學變化將原料轉化成產品為特征）中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數據采集。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，使得電氣控制功能實現的程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫Programmable Controller（PC）。隨著電子技術和計算機技術的發生，PC的功能越來越強大，其概念和內涵也不斷擴展。

上世紀80年代，個人計算機發展起來，也簡稱為PC，為了方便，也為了反映或可編程控制器的功能特點，美國A-B公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器Programmable Logic Controller（PLC），并將“PLC”作為其產品的注冊商標。現在，仍常常將“PLC”簡稱PC。

上世紀80年代至90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為30%～40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的DCS系統。

近年，工業計算機技術（IPC）和現場總線技術（FCS）發展迅速，擠占了一部分PLC市場，PLC增長速度出現漸緩的趨勢，但其在工業自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。

目前，世界上有200多廠家生產300多品種PLC產品，主要應用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業。

二、典型的PLC產品

國外

施耐德公司， Quantum、Premium、Momentum等；

羅克韋爾（A-B公司），SLC、MicroLogix、Control Logix等；

西門子公司， SIMATIC S7-400/300/200系列；

GE公司，日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。

國內

PLC生產廠約30家，但沒有形成頗具規模的生產能力和名牌產品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產。

三、PLC在我國的應用

雖然我國在PLC生產方面非常弱，但在PLC應用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺套PLC產品，年銷售額30億人民幣，應用的行業也很廣。

在我國，一般按I/O點數將PLC分為以下級別（但不絕對，國外分類有些區別）：

微型： 32 I/O

小型： 256 I/O

中型：1024 I/O

大型：4096 I/O

巨型：8192 I/O

在我國應用的PLC系統中，I/O 64點以下PLC銷售額占整個PLC的47%，64點～256點的占31%，合計占整個PLC銷售額的78%。

在我國應用的PLC，幾乎涵蓋了世界所有的品牌，呈現八國聯軍的態勢，但從行業上分，有各自的勢力范圍。大中型集控系統采用歐美PLC居多，小型控制系統、機床、設備單體自動化及OEM產品采用日本的PLC居多。歐美PLC在網絡和軟件方面具有優勢，而日本PLC在靈活性和價位方面占優勢。

我國的PLC供應渠道，主要有制造商、分銷商（代理商）、系統集成商、OEM用戶、最終用戶。其中，大部分PLC是通過分銷商和系統集成商達到最終用戶的。

四、PLC發展的重點

（一）人機界面更加友好

PLC制造商紛紛通過收購或聯合軟件企業、或發展軟件產業，大大提高了其軟件水平，多數PLC品牌擁有與之相應的開發平臺和組態軟件，軟件和硬件的結合，提高了系統的性能，同時，為用戶的開發和維護降低了成本，使更易形成人機友好的控制系統，目前，PLC+網絡+IPC+CRT的模式被廣泛應用。

（二）網絡通訊能力大大加強

PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網絡。由于近來數據通訊技術發展很快，用戶對開放性要求很強烈，現場總線技術及以太網技術也同步發展。如羅克韋爾A-B公司主推的三層網絡結構體系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西門子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS網絡等。

（三）開放性和互操作性大大發展

PLC在發展過程中，各PLC制造商為了壟斷和擴大各自市場，處于群雄割據的局面，各自發展自己的標準，兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護成本。開放是發展的趨勢，這已被各廠商所認識，形成了長時期妥協與競爭的過程，并且這一過程還在繼續。開放的進程，可以從以下方面反映：

1）IEC形成了現場總線標準，這一標準包含8種標準，雖然有人說，多種標準就是沒有標準，但必竟是一個經過困難的爭論與妥協的成果。標準推出后，各廠商紛紛將自己的產品適應這些標準，或者開發與之相應的新產品。

2）IEC制訂了基于Windows的編程語言標準IEC61131-3，它規定了指令表（IL）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、結構化文本（ST）五種編程語言。這是以數字技術為基礎的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標準化文件。雖然PLC開發上各工具仍不兼容，但基于這些標準的開發系統，使用戶在應用過程中，可以較方便地適不同品牌的產品。

3）OPC基金會推出了OPC（OLE for Process Control）標準，這進一步增強了軟硬件的互操作性，通過OPC一致性測試的產品，可以實現方便的和無縫隙數據交換。目前，多數PLC軟件產品和相當一部分儀表、執行機構及其它設備具有了OPC功能。OPC與現場總線技術的結合，是未來控制系統向FCS技術發展的趨勢。

五、PLC的功能進一步增強，應用范圍越來越廣泛。

PLC的網絡能力、模擬量處理能力、運算速度、內存、復雜運算能力均大大增強，不再局限于邏輯控制的應用，而越來越應用于過程控制方面，有人統計，除石化過程等個別領域，PLC均有成功能應用，PLC在相當多的應用取代了昂貴的DCS，從而使原來PLC（順序控制）+DCS（過程控制）的模式變成PLC+IPC模式。

參考文獻

[1]周明寶等.電力電子技術.北京：機械工業出版社，1997.7.

[2]王兆義.小型可編程序控制器實用技術. 北京：機械工業出版社，1997.9.

（作者單位：西北民族大學電氣工程學院）