PLC的发展概况和发展趋势

    1．国外PLC发展概况    PLC自问世以后经过五十多年的发展，在美国、德国、日本等工业发达国家已成为重要的产业之一，其世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格则不断下降。    2．技术发展动向    (1)产品规模向大、小两个方向发展。PLC大型化如西门子的S7-400、S5-155U，主要表现在大中型PLC向高功能、大容量、智能化、网络化方向发展，I/O点数可达几十万（如GE90 - 70有24K数字点+8K模拟量，S7-417-4有256K数字点+8K模拟量）、微处理器为32位、多个CPU并行工作、扫描速度高速化（0.1ms/千步），与计算机组成集成综合控制系统。    PLC小型化的表现：性能、可能性越来越高；体积越来越小、功能越来越强：应用专业性使控制质量大大提高；小型模块化结构增加了配置的灵活性并降低了成本。我国台湾广成公司生产的超小型PLC，其外观尺寸为20mm×26mm×30mm，由24个零件组成，功能集成于一个芯片，整合16种器件，命名为SPLC。    (2) PLC在闭环过程控制中应用日益广泛。当今自动控制技术都是基于反馈的概念，在对温度、压力、流量等模拟量进行控制的闭环控制系统中（过程控制），通过PLC能编制简单易行的PID调节控制算法程序。PID控制器的输入e(t)与输出u(t)的关系为
    它的传递函数为
    使用它时，只需根据过程的动态特性及时整定三个参数（KP、Ki和Kd）或使用其中一（比例）到两个单元即可。对非线性或时变的工业过程，简化成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，就可用PID控制了。    (3)网络通信功能不断增强。PLC具有计算机集散系统(DCS)的功能，它的网络化和强化通信能力使多个PLC、多个I/O模块相连，并与工业计算机、以太网等构成整个工厂的自动控制系统，现场总线( Field Bus)及智能化仪表的控制系统(Field Bus Control System，FCS)将逐步取代DCS。计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使生产控制功能和信息管理功能融为一体。    (4)新器件和模块不断推出。高档的PLC除了具有处理速度提高的CPU外，还有带微处理器的多种多样的专用化模块，使PLC在实时性精度、分辨率、人机对话等方面进一步得到改善和提高。研制检测占PLC系统故障总量80%的外部故障的专用智能模块，使系统的可靠性进一步提高。    新型的可编程序自动化控制器( PAC)，用于描述结合了PLC和PC功能的新一代工业控制器。可编程计算机控制器( PCC)的控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求进行调整。    (5)编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言多样化、标准化。编程器或编程软件采用梯形图、功能图、语句表等语言可作过程模拟仿真，面向顺序控制的步进编程语言、顺序功能图(SFC)标准化语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、PASCAL、C、FORTRAN等）等得到应用。基于Windows的Visual C++、Visual Basic等可视化编程软件，组态软件（如全集成的STEP 7 Basic等）使编程简单化且工作量小。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。    (6)发展容错技术等以提高控制系统可靠性。人们将自诊断技术、冗余技术、容错技术应用于PLC中，推出了高可靠性的冗余系统，并采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。    (7)实现硬件、软件的标准化。IEC在其下设TC65的SC65B中，专设WGT工作组制定PLC国际标准，对PLC未来发展制定一种方向或框架，如IEC 1131-1、2、3、4、5。系统的开放使第三方的软件能方便地在符合开放系统标准的PLC上得到移植，标准化硬件、标准化软件缩短了系统的开发周期。80%的PLC应用可利用20条梯形逻辑指令集来解决，称为“80-20”法则。    3．国内发展及应用概况    我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段：1973～1979年，顺序控制器阶段；1979～1985年，以位处理器为主的工业控制器阶段；1985年以后，8、16、32至64位微处理器的PLC阶段。在对外开放政策的推动下，大量国外PLC产品进入我国市场，一部分随成套设备进口。如宝钢一、二、三期工程，还有咸阳显像管厂、秦皇岛煤码头、汽车厂等。国产的PLC有兰州全志电子公司的RD100/RD200、上海东屋电器有限公司的CF、杭州机床集团有限公司的DKK及D、大连机床集团有限公司的S、苏州电子计算机厂的YZ等系列PLC。    可以预料，随着我国现代化进程的深入，PLC发展的天地将更加广阔，技术含量将越来越高。随着西部及广大地区水力发电的大规模开发，全面建设基于PLC控制的分层分布式计算机监控系统的水力发电控制工程，是一个生机盎然的领域。高功能、高速度、高集成度、容量大、体积小、成本低、通信联网功能强将是PLC的发展趋势。