PLC技术的发展 点击：4861 | 回复：63
控制器的发展驱动力
任何技术的发展都有其内在的驱动力，产生于客户和终端市场的需求，对于工业控制尤其如此，从继电器逻辑到PLC是一个巨大的革命，这使得机器和装置控制真正迈入电气时代，在上世纪90年代，基于总线的控制器使得分布式控制成为现实，并且也产生了总线之争，随着以太网技术在各个领域的成功应用，其低廉的成本和广泛的应用也使得其成为工业领域最为快速发展的技术，实时以太网应运而生，未来，更为开放的架构设计、软件技术和信息化技术将带给工业控制更为广泛的未来。
正在发生的变化
今天，传统意义基于顺序逻辑控制的PLC已经无法满足更为复杂的控制需求-这得益于IT技术的发展，IT技术带给工业生产的并非数据库技术、信息传输技术的发展，更为重要的在于它所体现的整体优化生产系统的能力，通过对基础的生产数据的采集，分析实现对整个生产流程的优化，这使得整个工厂不再是由单个机器构成的纯粹生产单元，而是互相关联成为一个整体，必须对其进行全局的数据采集和优化-才能最大的降低生产成本、消除浪费、提升整体工厂运营效率
精简指令集(RISC)和复杂指令集(CISC)PLC的发展
而PLC作为每个单独机器或装置的控制中心，必须能够回馈更多的数据给管理系统进行决策，这使得PLC在今天被赋予更多的任务，而传统PLC基于精简指令集的设计则无法胜任这一需求，因为，实现以太网、FTP Server等，对于传统的PLC而言，这是非常困难的。
基于复杂指令集的PLC开始成为潮流
精简指令集有其先天的优势，在于指令运行效率、功耗、稳定与可靠方面均具有非常大的优势，但是，当面对今天对于复杂的算法设计、回路控制、运动控制、安全技术的需求时显得力不从心，通常，需要额外的专用控制器予以弥补，例如：会有专用的运动控制模块进行运动控制任务的处理，而机器人和CNC而言，目前均为专用的系统来实现。
而以PCC等为代表的新一代控制器则完全改变了这一格局，比如来自奥地利贝加莱的PCC，它可以在一个控制器上同时实现运动控制、CNC和机器人、回路调节、逻辑控制、远程维护与诊断等，其设计基于RTOS，可以支持复杂的任务和行业算法的集成，OMRON新一代的PLC也基于复杂指令集处理器和VxWorks操作系统设计，以满足更为复杂的控制需求。
控制技术的几个发展阶段
实时以太网正在成为标准配置
传统的意义上，各PLC公司均开发了不同的总线技术，而这些总线技术带来了技术壁垒，并且速度较慢，因此，已经广为使用的以太网进入了自动化领域，然而由于其机制无法解决确定性问题，因此，不同厂商又开发了不同的实时以太网实现，自贝加莱于2001年第一个实时以太网POWERLINK推出后，相继有Profinet、Ethernet/IP、SERCOSIII、EtherCAT等技术的推出，并且，各家实时以太网各自迅速占领并逐渐取代传统的总线技术，已经成为了主流厂商的标准配置。
实时以太网以100Mbps的传输速度大大提升了传统总线技术的速度，并且，在实时性方面均可达到uS级的同步性能，抖动也远远小于1uS，这些使得对于高速高精度的运动控制、高速同步的应用而言更为卓越，并且，也会带来更为容易的扩展和网络分布的变化，在热插拔、冗余方面的功能亦完全满足工业控制需求。
POWERLINK在此值得一提的原因在于它是一个开源技术，可以为任何厂商而使用，所有的主站从站源代码均是开放的，无任何知识产权问题和License的问题。
集成开发平台
为了能够集成更为广泛的系统，从而带给客户内在的系统无缝连接，从而发挥最大的性能，来自不同的厂商实现了集成的开发平台设计，最早于此的是1997年由B&R开发的Automation Studio平台，它能够将所有的自动化工作集成到一个平台中，面向控制、显示、驱动、CNC和机器人、液压、安全技术、网络等，并且，它也满足全流程的系统设计需求，例如，可以在Automation Studio中进行项目配置管理、协同工作、MATLAB/Simulink仿真的自动代码可以导入到该系统、轴的测试、I/O级测试，以及基于Web Server、VNC server等的远程维护与诊断，RA在2007年推出的Logix平台也能实现所有的控制对象集成于同一平台中，2010年SIEMENS开始主推其博途Portal平台-这也是一个全新的面向所有对象集成的开发平台。
B&R Automation Studio集成开发平台
当然，也有一些号称集成开发平台的产品，尽管尚未完全意义的集成，但是，这的确代表一种潮流。
集成开发平台带给客户的好处在于：
1. 内在的系统优化-最优的硬件匹配，不会产生大马拉小车（例如快速的CPU却慢速的网络）
2. 无需中间额外的连接硬件
3. 软件之间的匹配，无需额外的开发中间件；
4. 学习与培训成本降低，因为，无需学习多个软件和平台之间的切换，整体成本降低
除了这些基本的好处外，集成开发平台能够构建一个持续的应用开发平台，满足一个企业的全面的、面向未来的持续创新设计，这是集成开发平台真正的意义。
软件构成未来PLC竞争的核心
随着PLC技术的应用发展，客户的需求也变得更为苛刻，集成开发软件成为了必然，一方面，软件正在扮演更为重要的角色
1. 软件可以封装客户的Know-How,因为以硬件形式已经无法保存Know-How；
2. 软件使得硬件的投资得到最大的化的发挥，同一硬件平台可以实现更为丰富的软件
3. 软件构成差异化竞争的核心，即使同一硬件平台，也可以会有较大的应用差异
软件的发展有几个部份
1. 实时操作系统
实时的操作系统可以支撑开放的软件使用，并且可以实现各种复杂的功能支持，而精简指令集的PLC则比较困难集成RTOS，RT-Linux也被部份厂商所采用，其开源特性具有很大的吸引力。
2. 开发平台
集成的开发平台正在成为趋势，而分立的开发软件带来了系统衔接问题，尤其是在多个厂商产品集成系统时带来了额外的软件开发工作，而这些又是系统不稳定的因素之一。
3. 行业应用软件
只有能够解决诸如印刷套色系统、吹塑成型的壁厚控制、包装的电子凸轮裁切、金属成型工艺、纺纱成型工艺的软件包才能更好的在行业有所发展，或者提供标准化的包便于客户开发自主的应用，使得大量的开发工作由自动化厂商在其开发系统中进行标准化和模块化设计才能降低开发周期和缩短开发成本
4. 开放的软件集成
这主要是指在OPC Server、VNC,Web，FTP Server方面的集成，以及对C++,C#等面向对象编程技术的集成能力，这方面B&R、Rockwell AB等提供了较好的支持能力。
软件的标准化与模块化发展
标准化和模块化是自动化软件发展的重要趋势，一方面，标准化来降低开发的周期，标准化带来的意义在于它可以经过验证从而实现稳定的软件代码，提升软件的稳定和可靠性，因为，专业的软件工程师团队开发的代码具有很强的可靠性设计，另一方面，模块化则使得系统的构建变得简单，即使是一个复杂的应用也可以像堆积木一样去实现，降低开发周期和成本，缩短面市时间(Time to Market).
标准化提高稳定，而模块化提供灵活性。
PLC变得更为强大，即使面对PC的竞争，今天，PLC仍然是主流的控制器应用，未来，PLC更加注重与管理系统的集成，并且信息化技术将更多的集成到产品中，使得整个生产系统融为一体，包括物流、财务、销售、生产制造、售后服务的ERP、MES集成。
关于51楼-小型化是一个方面，但是往往指的是体积，功能倒不会因为体积小而弱，存在一个标准的语言让大家来开发应用吗？
很难-首先，每个市场方向都是需求不同的，对很多不需要运动控制、安全等复杂应用的PLC而言，梯形图就够了，但是，如果你准备用梯形图来写个套色算法，这个就不大容易，各个语言有其需求产生的背景，没有一个语言想通吃天下，而且，有些行业用的语言听都没听过-有些纯粹就是为了保密，世界也不允许一家独秀-那就失去了竞争和创新的原动力了。其次，自动化是被IT影响很大的一个技术产业，在IT业大家都知道最为通用的是C语言-尽管有那么多语言，可是，C似乎就是必须的一样，如果按照未来的影响力，肯定是能够让大家获得更多的软件代码和功能块资源的软件才能生存下去，如果这个角度来说，反倒是IT行业的开发平台和工具影响力更大，未来可能会吃掉自动化行业那些开发工具。
你认为有绝对的事情吗？没有-一切皆有可能。
是的，未来的PLC可以很小，甚至可以比单片机的设计更小，像Panasonic,Mitsubshi等日系厂商的通常比较小，下面这个图是一个来自B&R的Compact型PLC，体积就比较小，它的I/O称只有12mm宽，99mm高。
这个CPU是一个CPU（左侧2个槽位为CPU，一个槽位为24VDC电源）和三个I/O模块,高度99mm,每个I/O模块宽度12mm,每个I/O最大可以支持16点DI或16点DO，CPU带有RS232和一个Ethernet接口（或可选CAN接口），1.3MB FlashPROM和750kB SRAM.可以支持2mS的任务处理-支持Web Server和VNC Server的访问。
设计的大小有时候并非由电气部件决定的，就像手机有时候作不小不是手机的电路板或者功能作不小，而是因为电池必须这么大－－或者像现在的Samsung Galaxy SIII,Note，因为大家喜欢使用大的屏幕进行智能软件的运行，因此，就作的大了，PLC也是可以作的更小，但是，那样I/O的接线就是问题，比如继电器输出是需要一定截面的线缆的，接线太细小也不好进行安装和测试-得拿个放大镜，线上打个标签也看不清楚了。
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