所谓软PLC,其实就是在Windows操作环境下,在PC的平台上,用软件实现PLC的功能。也就是说,软PLC是基于PC机开发结构的控制系统,在功能、可靠性、速度、故障查找等方面具有硬PLC的特点。通过使用软件技术,标准的工业PC可以转换成全功能的PLC过程控制器。软PLC集成了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、网络通信等功能。通过一个多任务控制内核,提供了强大的指令集、快速准确的扫描周期、可靠的运行以及可以连接各种I/O系统和网络的开放式结构。软PLC具有硬PLC的功能,同时提供PC环境的各种优势。GE Fanuc公司推出了一种外形像笔记本电脑的个人电脑。Windows是操作系统,它可以实现PLC的CPU模块的功能。它可以通过以太网、I/O模块和通信模块用于工厂现场控制。在美国底特律汽车城,大部分汽车装配生产线和热处理生产线已经由传统的PLC控制改为软件PLC控制。可以说,高性价比的软PLC将成为未来高档PLC的发展方向。
IEC61131是可编程控制器的国际标准,由八部分组成,自1992年颁布实施。IEC61131-3是PLC编程语言的标准,于1993年颁布实施。IEC61131-8于2001年颁布实施,IEC61131-3被称为PLC语言的实施指南。
IEC61131-3 PLC编程语言国际标准是现代软件理念和现代软件工程机制与传统PLC编程语言的成功结合,使其在工业控制领域的影响力远远超出了PLC的界限,成为DCS、PC控制、运动控制和SCADA编程系统事实上的标准。IEC61131-3规定了两种编程语言:文本编程语言和图形编程语言。前者包括指令语句语言(IL)和结构化文本语言(ST),后者包括梯形图语言(LD)和功能框图语言(FBD)。顺序功能图(SFC)可用于梯形图语言或指令语句表语言。
IEC61131-3允许在同一个PLC中使用多种编程语言,也允许程序开发人员为特定任务选择最合适的编程语言。它还允许在同一控制程序中用不同的编程语言对不同的软件模块进行编程。这一规定不仅解决了PLC发展史上编程语言多样化的现状,也为PLC软件技术的进一步发展提供了足够的空间。
欧美大部分PLC厂商都支持IEC61131-3标准,尤其是西门子PLC。1995年,中国采用IEC61131-3作为PLC的国家标准。虽然日本工业发达,技术还比较封闭,但在IEC61131-3标准成为世界公认的PLC主流标准后,日本PLC厂商开始在新一代PLC软件平台中广泛采用。三菱电机的PLC编程包GX Ver.8的开发系统支持梯形图语言(LD)、指令语句语言(IL)、顺序功能图编程语言(SFC)和结构化文本语言(ST)。三菱电机PX开发系统支持功能框图FBD,可由PLC用于过程控制。除了支持LD和IL,欧姆龙的编程软件包GX也即将推出支持功能块FBD和结构化文本语言ST的编程软件包,富士电机和横河电机的PLC编程软件包也支持IEC61131-3。
国内PLC产品的开发始于20世纪70年代中期,当时上海、北京、Xi、广州、长春等地的20多个研究所、大学和工厂都在开发和生产PLC(大部分是小型PLC)。特别值得一提的是,国家科委和原机械工业部在仪器仪表重点科研项目中组织了六五、七五、八五可编程控制器子项目。下属的北京机械工业自动化研究所负责MPC-10、MPC-20和MPC-85 PLC的研发。这几类PLC的I/O点数为256 ~ 512,可扩展到1024,这是我国首次开发大规模PLC I/O,并先后在注塑机、恒温室、锅炉控制、汽车冲压生产线中得到应用。这些项目具有自主开发的操作系统、工业控制编程语言以及与上位机和人机界面的联网和通信功能。当时由于资金不足,后续研究力量不足,生产技术相对落后,我国研制的PLC产品没有形成批量工业化生产,因此被国外产品淘汰,相继销声匿迹。好在90年代,由于PLC应用的深入,国内出现了一个发展PLC的高潮。虽然它仍然是一个小型PLC,但其功能、质量和可靠性与20世纪70年代相比有了显著提高。其代表产品有:南京冠德科技有限公司(原江苏嘉华实业有限公司PLC厂)的JH200系列PLC,12 ~ 120个I/O点,具有高速计数器和模拟功能;杭州新建电子有限公司的D系列PLC,D20P有20个I/O点,D100有40 ~ 120个点。兰州全志电子有限公司的RD系列微型PLC有自己的特色。RD100 PLC的I/O点是9/4和2个模拟输入点,而RD200 PLC的I/O点是20 ~ 40点。其扩展功能包括通过编码器测量速度,通过热电偶和模拟I/O测量温度。RD200 PLC可以连接到多达32台PC的网络,并可以与上位机实时通信。
为了尽快提高我国PLC的技术水平,引进PLC的先进生产技术,中外合资或外商独资企业已经开始在我国批量生产PLC。西门子首先在大连设立PLC生产企业;上海欧姆龙公司生产的PLC出口国内外;中日合资后,江苏无锡杨光电子有限公司PLC成为独资企业,拥有大、中、小系列产品。中外合资和引进技术使国产PLC上了一个新台阶。
尤其是近几年,国产PLC产品更新换代。北京和利时系统工程有限公司推出的FOPLC有小、中、大三种型号。霍利亚斯-LEC G3是新一代高性能小型PLC,有三种规格:14: 00 (8/6)、24: 00 (14/10)和40: 00 (24/16)。基本指令的执行时间为0.6微秒。程序的容量是52K。为了方便用户,公司开发了19种35种不同规格的I/O扩展模块。G3 PLC最多可扩展7个模块,最大I/O可达264点。G3系列PLC拥有五种符合IEC61131-3的编程语言,编程软件具有超级计算功能,如其他小型PLC不具备的64位浮点运算,优化后的PID可同时处理十余个模拟量的多个闭环回路。G3系列PLC具有强大的通信功能,包括集成在CPU模块中的标准Modbus协议、专有协议和自由协议通信接口。通过这个接口,它可以很容易地链接到Profibus和其他总线。公司的FOPLC中型机,交换I/O 256点;内置TCP/IP通信接口,方便接入管理网络;配备Profibus-DP现场总线的主站、从站和远程I/O均通过了ISO9001严格的质量保证体系。Fo编程语言符合FO PLC 61131-3标准。
深圳达威森公司开发的基于PC的软PLC TOMC系列的特点是其编程语言符合IEC61131-3国际标准,允许梯形图、顺序功能图和功能框图混合编程。用户可以基于内置的p C资源开发C语言和定义功能块,通过以太网和TCP/IP与上位机连接。TOMC1软PLC最多可连接32个本地I/O模块和15个远程站,每个远程站可有32个I/O点。