伴随着半导体技术、计算机技术以及通讯技术的日新月异和突飞猛进,工业控制领域也随之发生了革命性的变革。借助于高度精确的计算和信息处理能力,可编程控制器(PLC)也在不断推陈出新,向着更加精良、高效、便利的技术方向发展。其中最引人瞩目的三个现象,主要表现如下:
首先,PLC网络化技术的发展呈现出明显的两大趋势。一方面,传统的PLC网络系统已逐渐转变为开放式系统,各大品牌的PLC除了能够独立完成设备控制任务外,还能与上层计算机管理系统无缝连接,实现信息共享,从而成为整个信息管理系统的重要组成部分。另一方面,现场总线技术的广泛应用,使得PLC能够与其他安装在现场的智能化设备,例如智能仪表、传感器、智能型电磁阀、智能型驱动执行机构等,通过一条传输介质(如双绞线、同轴电缆、光缆等)紧密相连,并遵循统一的通信协议相互传递信息,进而构建起一个完整的现场网络。相较于单纯的PLC远程网络,这种网络结构具备更高的配置灵活性、更便捷的扩展方式、更低廉的成本以及更为出色的性能价格比,同时也更具开放性。
其次,PLC正在向高性能小型化的方向稳步前进。如今的PLC功能日益丰富,体积却在逐步缩小。以三菱公司的FX-1S系列PLC为例,其最小型号的体积仅为60×90×75mm,相当于一个标准的继电器大小,然而它却拥有高速计数、斜坡、交替输出以及16位四则运算等强大功能,甚至还配备了可调电位器时间设定功能。PLC早已不再是过去那种仅仅局限于开关量逻辑运算的产品,而是具备了越来越强大的模拟量处理能力,以及许多过去只有在计算机上才可能实现的高级处理能力,如浮点数运算、PID调节、温度控制、精确定位、步进驱动、报表统计等等。从这个角度来看,PLC系统与DCS(集散控制系统)之间的差异正在逐渐减小,利用PLC同样可以构建一个高效的过程控制系统。
最后,PLC的操作也在朝着简洁易懂的方向不断改进。当前,PLC推广面临的一大难题便是复杂的编程让用户望而生畏。此外,不同厂商的PLC所使用的编程语言也各不相同,用户常常需要掌握多种编程语言,这无疑增加了学习和使用的难度。对于PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用,也是PLC程序设计中的难点所在。在使用常规方法对这些功能进行编程时,需要深入理解相关的特殊存储器含义,在编程过程中对其进行赋值,运行时再通过访问这些存储器来实现相应的功能。这些程序通常还涉及到中断问题,因此编程过程既繁琐又容易出现错误,严重制约了PLC的进一步推广和应用。为了解决这一问题,PLC的发展方向必将转向操作简化,以便用户能够轻松应对各种复杂任务的编程需求。在这方面,西门子公司堪称行业先驱。他们研发的S7-200的编程软件设计了大量的编程向导,用户只需在对话框中简单输入一些参数,便可自动生成包含中断程序在内的完整用户程序,极大地方便了广大用户的使用体验。
嵌入式PLC具备广泛且巨大的发展潜力。该产品的发展呈现出多元化趋势,无论是国际市场还是国内市场都取得了显著成绩。举例来说,德国赫优讯公司所研发的netPLC就是一款将现场总线技术与PLC技术完美融合的创新之作;同样在国内市场,早在几年前,华中科技大学便在EASYCORE1.00核心芯片组中加载了嵌入式PLC系统软件,作为硬件开发平台,成功开发了多模人通道的嵌入式PLC;此外,还有一种发展方向是致力于开发PLC与人机界面相结合的硬件/软件一体化平台,充分运用CASE工具,结合各类嵌入式芯片的开发平台以及各种输入/输出通道的硬件电路库,专门针对机电设备开发定制化、具有ODM特性的专用PLC。
在我国,嵌入式PLC的发展空间主要体现在以下几个方面:首先,该产品非常适合我国自动化行业发展的两个重要特点——拥有强大的为机电设备提供配套服务的市场基础,并且拥有充足的、性价比全球领先的设计开发团队。我们完全有能力以最低的成本、最高的品质,按照客户个性化需求进行设计、生产,为机电设备提供配套的嵌入式PLC,从而取代传统的通用PLC。
嵌入式PLC在硬件、软件、人机界面、通信等各个方面的功能设计灵活多变,易于调整,能够更好地满足各种不同档次的机电设备的使用需求。嵌入式PLC完全建立在嵌入式系统的技术基础之上,无需额外配置即可直接投入使用。由于采用了SOC芯片、嵌入式操作系统以及符合IEC61131-3编程语言标准的编程环境等先进技术,使得该产品在市场上极易获得。