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)結下了“不解之緣”。經過近半個世紀的發(fā)展，PLC已經成為工業(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)網等這些“高大上”的概念，使PLC發(fā)展站在了新的發(fā)展起點，同時也面臨著新的挑戰(zhàn)。

關鍵詞：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)境下應用而設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。

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

1969年，美國數(shù)字化設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)應用領域推廣PLC。 最初的目的是替代機械開關裝置（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質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：

1、電源

電源用于將交流電轉換成PLC內部所需的直流電j目前大部分PLC采用開關式穩(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行用戶程序，進行邏輯和數(shù)學運算，控制整個系統(tǒng)使之協(xié)調。

3、存儲器

存儲器是具有記憶功能的半導體電路，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實現(xiàn)各種功能的程序，由PLC生產廠家編寫，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與被控設備相連的輸入接口，是信號進入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備，即將中央處理器送出的弱電信號轉換成電平信號，驅動被控設備的執(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)機型的不同還有多種外部設備，其作用是幫助編程、實現(xiàn)監(jiān)控以及網絡通信。常用的外部設備有編程器、打印機、盒式磁帶錄音機、計算機等。

3 PLC的發(fā)展現(xiàn)狀

長期以來，plc始終處于工業(yè)控制自動化領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供非常可靠的控制方案，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產品的沖擊，尤其是工業(yè)pc所帶來的沖擊。

目前，全世界plc生產廠家約200家，生產300多種產品。國內plc市場仍以國外產品為主，如siemens、modicon、a-b、omron、三菱、ge的產品。經過多年的發(fā)展，國內plc生產廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規(guī)模的生產能力和名牌產品，可以說plc在我國尚未形成制造產業(yè)化。在plc應用方面，我國是很活躍的，應用的行業(yè)也很廣。專家估計，2000年plc的國內市場銷量為15（20萬套（其中進口占90%左右），約25（35億元人民幣，年增長率約為12%。預計到2005年全國plc需求量將達到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的預測，盡管全球經濟下滑，plc市場將會復蘇，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、網絡化、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年美國麻省理工學院研制出第一臺試驗性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過了51年的歷程。近10年來，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，各種不同層次的開放式數(shù)控系統(tǒng)應運而生，發(fā)展很快。目前正朝著標準化開放體系結構的方向前進。我國數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產，通過“七五”引進、消化、吸收，“八五”攻關和“九五”產業(yè)化，取得了很大的進展，基本上掌握了關鍵技術，建立了數(shù)控開發(fā)、生產基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控人才，初步形成了自己的數(shù)控產業(yè)，也帶動了機電控制與傳動控制技術的發(fā)展。同時，具有中國特色的經濟型數(shù)控系統(tǒng)經過這些年來的發(fā)展，產品的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認可。 國外數(shù)控系統(tǒng)技術發(fā)展的總體發(fā)展趨勢是：新一代數(shù)控系統(tǒng)向pc化和開放式體系結構方向發(fā)展；驅動裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展；增強通信功能，向網絡化發(fā)展；數(shù)控系統(tǒng)在控制性能上向智能化發(fā)展。

4 總結

PLC可謂是工業(yè)自動化控制的常青樹，即使是在工業(yè)轉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，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

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作者簡介

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