基于OpenPLC-可编程控制器的发展趋势

减小字体 增大字体 作者:佚名  来源:本站整理  发布时间:2007-12-02 11:05:21

一、PLC的发展历史

    可编程逻辑控制器,又称可编程控制器,有过多种定义。可以看作是一种经过特殊设计的工业计算机,整个的设计原则就是简单与实用。

    1968年,通用汽车公司的液压部门为了消除既复杂又昂贵的继电器控制系统,确立了第一个可编程控制器的招标指标。该设计规格需要固态系统和电脑技术,并要求能够在工业环境中生存,也能够方便地编程,并且可以重复使用。该控制系统将大大减少机器的停机时间,并为未来提供了可扩展性。该招标由DEC公司中标,这套系统于1969年研制出来,这是第一台可编程控制器,型号为PDP-14,应用取得成功。其后,美国的MODICON公司也推出了同名的084控制器,1971年日本推出了DSC-80控制器,1973年西欧国家的各种可编程控制器也研制成功。这些早期的控制器满足了最初的要求,并且打开了新的控制技术的发展的大门。

    PLC的发展也是与计算机技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关,正是这些高新技术的发展推动了可编程控制器的发展。

    从控制功能来看,可编程控制器的发展大致经历了4个阶段:

    1.初级阶段:从第一台PLC问世到20世纪70年代中期

    由于第一代PLC是为了取代继电器的,因此,主要功能是逻辑运算和计时、计数功能。CPU由中小规模数字集成电路构成。主要产品有:MODICON公司的084,AB公司的PDQ-IL,DEC公司的PDP-14,日立公司的SCY-022等。第一阶段就采用了梯形图语言作为编程方式,尽管有些枯燥,但却形成了工厂的编程标准。

    2.扩展阶段:从20世纪70年代中期到70年代末期

    这一阶段PLC产品的控制功能得到很大扩展。扩展的功能包括数据的传送、数据的比较和运算、模拟量的运算等功能。这一阶段的产品有MODICON的184,284,384,西门子公司的SIMATICS3系列,富士电机公司的SC系列产品。

    3.通信阶段:20世纪70年代末期到80年代中期

    这一阶段产品与计算机通信的发展有关,形成了分布式通信网络。但是,由于各制造商各自为政,通信系统也是各有各的规范。由于在很短的时间内,PLC就已经从汽车行业迅速扩展到其它行业,作为继电器的替代品进入了食品、饮料、金属加工、制造和造纸等多个行业。其次,产品功能也得到很大的发展。同时,可靠性进一步提高。这一阶段的产品有西门子公司的SIMATICS6系列,GOULD公司的M84,884等,富士电机的MICRO和TI公司的TI530等。

    4.开放阶段:从20世纪80年代中期开始

    由于国际标准化组织提出了开放系统互连的参考模型OSI,使PLC在开放功能上有较大发展。主要表现为通信系统的开放,使各制造厂商的产品可以通信,通信协议开始标准化,使用户得益。此外,PLC开始采用标准化软件系统,增加高级语言编程,并完成了编程语言的标准化工作。

这一阶段的产品有西门子公司的S7系列,AB公司的PLC-5,SLC500,德维森的V80和PPC11,加拿大ONLINECONTROL公司与合控电气公司所开发的OPENPLC等。
    二、PLC的特点

    1.PLC的硬件和软件进展

    PLC的技术从诞生之日起,就不停地发展。PLC的定义也经过多次变动。1987年,国际电工委员会IEC(InternationalElectricalCommittee)颁布了可编程序控制器最新的定义:

    可编程控制器是一种能够直接应用于专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各类的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。

    可见,PLC的定义实际是根据PLC的硬件和软件技术进展而发展的。这些发展不仅改进了PLC的设计,也改变了控制系统的设计理念。这些改变,包括硬件和软件的。

    以下列出了PLC的硬件进展:

    采用新的、先进的微处理器和电子技术达到快速的扫描时间;

    小型的、低成本的PLC,可以替代4到10个继电器,现在获得更大的发展动力;

    高密度的I/O系统,以低成本提供了节省空间的接口;

    基于微处理器的智能I/O接口,扩展了分布式控制能力。典型的接口如:PID,网络,CAN总线,现场总线,ASCII通信,定位,主机通讯模块,和语言模块(如BASIC,PASCAL);

    包括输入输出模块和端子的结构设计改进,使端子更加集成;

    特殊接口允许某些器件可以直接接到控制器上,如热电偶、热电阻、应力测量、快速响应脉冲等;

    外部设备改进了操作员界面技术,系统文档功能成为了PLC的标准功能。

    以上这些硬件的改进,导致了PLC的产品系列的丰富和发展,使PLC从最小的只有十个I/O点的微型PLC,到8000点的大型PLC,应有尽有。这些产品系列,用普通的I/O系统和编程外部设备,可以组成局域网,并与办公网络相连。整个PLC的产品系列概念对于用户来说,是一个非常节约成本的控制系统概念。

    与硬件的发展相似,PLC的软件也取得了巨大的进展,大大强化了PLC的功能:

    PLC引入了面向对象的编程工具,并且根据国际电工委员会的IEC61131-3的标准形成了多种语言;

    小型PLC也提供了强大的编程指令,并且因此延伸了应用领域;

    高级语言,如BASIC,C在某些控制器模块中已经可以实现,在与外部通讯和处理数据时提供了更大的编程灵活性;

 梯形图逻辑中可以实现高级的功能块指令,可以使用户用简单的编程方法实现复杂的软件功能;

    诊断和错误检测功能,从简单的系统控制器的故障诊断,扩大到对所控制的机器和设备的过程和设备进行诊断;

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