可編程邏輯控制器的成長(zhǎng)歷程

宋 攀

中車北京二七車輛有限公司 北京 100072

通過對(duì)PLC的研究和應(yīng)用，我們能夠研究出更好的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，從而保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

一、PLC的誕生

在可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller英文縮寫PLC）問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。繼電器控制系統(tǒng)有著十分明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差，尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，就必須重新設(shè)計(jì)和安裝，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。為了改變這一現(xiàn)狀，1968年美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司，為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷更新的要求，以在競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車行業(yè)中占有足夠的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而提出要研制一種新型的工業(yè)控制裝置來取代繼電器控制裝置，為此，特進(jìn)行了公開招標(biāo)。

根據(jù)招標(biāo)要求，1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出世界上第一臺(tái)可編程邏輯控制器，并在通用汽車公司自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時(shí)期。從此，PLC這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來，而且，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家迅速地發(fā)展起來。

二、PLC的發(fā)展

從第一臺(tái)PLC誕生至今，大致有四個(gè)歷程。

第一代，普遍采用一位機(jī)來進(jìn)行開發(fā),采用磁芯存儲(chǔ)器存儲(chǔ),只是簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)了邏輯上的控制功能。

第二代，使用了8位微處理器以及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，產(chǎn)品出現(xiàn)了系列化。

第三代，采用了高性能微處理器及位片式處理器，計(jì)算速度得到了大幅度提高，從而促使其向多功能和聯(lián)網(wǎng)通信方向發(fā)展。

第四代，不僅全面使用16位、32位微處理器、位片式微處理器、精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)微處理器等高性能、高速度的處理器，而且在一臺(tái)可編程控制器中同時(shí)配置多個(gè)微處理器，在很大程度上提高了其工作性能、運(yùn)算速度及計(jì)算的準(zhǔn)確度。同時(shí)由于大量含有微處理器的智能模塊的出現(xiàn)，使其具備了邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等諸多功能，成為了真正的多功能控制器。

目前，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC已由最初一位機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PC，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多通道處理。如今，PLC技術(shù)已經(jīng)非常成熟，不僅控制功能增強(qiáng)，功耗和體積減小，成本下降，可靠性增強(qiáng)，編程和故障檢測(cè)也更為方便。同時(shí)，隨著遠(yuǎn)程控制和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)計(jì)算以及圖像處理的發(fā)展，使可編程控制器向用于連續(xù)生產(chǎn)控制的方向發(fā)展，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一大支柱。

現(xiàn)在，世界上有200多家PLC生產(chǎn)廠家，400多種PLC產(chǎn)品，按地域可分成美國(guó)、歐洲和日本等三個(gè)系列產(chǎn)品，各系列產(chǎn)品都各具特點(diǎn)。其中，美國(guó)是PLC生產(chǎn)大國(guó)，有100多家生產(chǎn)廠商，著名的有A-B公司、通用電氣公司、莫迪康公司。歐洲產(chǎn)品主要生產(chǎn)商有德國(guó)的西門子公司、AEG公司、法國(guó)的TE公司。日本的三菱、歐姆龍、松下、富士等。韓國(guó)的三星、LG等。這些生產(chǎn)廠家占據(jù)了整個(gè)市場(chǎng)的大部分份額。

三、我國(guó)對(duì)PLC的研究和應(yīng)用

我國(guó)對(duì)PLC的研究和應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代中期。1974年開始進(jìn)行研究，但因?yàn)樯a(chǎn)水平和元器件的限制，沒能推廣開。1977年研制成功了以一位微處理器為核心的PLC，并開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。20世紀(jì)70年代末，由于進(jìn)口國(guó)外的成套專用設(shè)備，我國(guó)引進(jìn)了不少國(guó)外的產(chǎn)品，同時(shí)在之后的設(shè)備改造和設(shè)計(jì)中逐漸地增加了PLC的應(yīng)用，取得了良好的效果。不少科研單位和高新企業(yè)，在積極引進(jìn)國(guó)外可編程邏輯控制器設(shè)備的同時(shí)，消化吸收并繼承發(fā)展，重新開發(fā)，研制出了我國(guó)自己的一些可編程邏輯控制器品牌。

經(jīng)過多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)PLC品牌大約有三十多家。但國(guó)內(nèi)使用的PLC卻大部分是國(guó)外的品牌。這說明國(guó)內(nèi)PLC還面臨著很大的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力。

四、PLC的發(fā)展趨勢(shì)

隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，PLC技術(shù)及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷的升級(jí)改造，功能也在不斷地增加，性價(jià)比越來越高。

（1）在產(chǎn)品規(guī)模方面。一方面，為了適應(yīng)單片機(jī)及小型控制系統(tǒng)的需求，大力發(fā)展運(yùn)算速度快，價(jià)格便宜的小型和超小型PLC。另一方面，隨著系統(tǒng)控制的復(fù)雜性要求，對(duì)計(jì)算速度快速要求的同時(shí)還要滿足用戶大存儲(chǔ)容量的需要。這就決定了PLC向高速度、大型化發(fā)展。

（2）向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)化已成為將來PLC發(fā)展的趨勢(shì)。PLC與PLC之間的聯(lián)網(wǎng)通信、PLC與上位機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信已經(jīng)得到了廣泛的實(shí)踐應(yīng)用。當(dāng)前，各個(gè)生產(chǎn)廠家都在竭力研究自身產(chǎn)品的通訊技術(shù)。同時(shí)，不同的廠家也在協(xié)商指定的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，方便系統(tǒng)的開發(fā)和控制。PLC已經(jīng)成為了集散控制系統(tǒng)不可或缺的一部分。

（3）向模塊化、智能化發(fā)展。為了適應(yīng)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)多變、靈活的需求。PLC研發(fā)人員研究出各種功能的模塊，如：智能I/O控制模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測(cè)故障的模塊等。這些功能強(qiáng)大的模塊為系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用提供了極大的便利。

（4）編程語言和編程軟件的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化。目前的各個(gè)品牌的PLC產(chǎn)品都有自己的編程語言、編程軟件，呈現(xiàn)了并駕齊驅(qū)的態(tài)勢(shì)。將來的PLC會(huì)向制造自動(dòng)化協(xié)議慢慢發(fā)展，使PLC的基本硬件、軟件、及軟件的開發(fā)工具更加的規(guī)范和統(tǒng)一。

五、結(jié)論

由于可編程邏輯控制器的顯著優(yōu)點(diǎn),它從一誕生就受到了世界的高度關(guān)注。在可編程邏輯控制器30多年的成長(zhǎng)過程中，可編程邏輯控制器的生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展成一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在世界上有可編程邏輯控制器及其控制網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)廠商有200多家，所生產(chǎn)的產(chǎn)品種類達(dá)400多種。可編程邏輯控制器的產(chǎn)量和銷量在工業(yè)控制裝備中都一直高居首位。迄今為止，世界市場(chǎng)對(duì)其需求仍在穩(wěn)步上升。