浅谈PLC在工业控制领域中的应用

　　PLC系统硬件技术成熟，性能价格比较高，运行稳定可靠，开发过程简单，维护成本低，在工控领域广泛应用 本文详细介绍了PLC的主要功能、应用领域和特点，并对PLC的发展前沿做了翔实的分析，为进一步应用和开发PLC提供理论参考。

1、引言

　　可编程序控制器发展至今，已有30余年的历史，随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域已有翻天覆地的变化，PLC亦在不断的发展变化之中。新技术的不断采用和开放性的不断提高，为PLC在工业自动化领域中的应用提供了更加广泛的空间。但随着工业PC的发展，特别是CompactPCI技术的引入之后，目前工业PC技术已达到一个崭新的高度，因为LPLC在工控领域的传统地位也受到了一一定程度的冲击。本文主要讨论了PLC在工控领域中的应用，并详细分析了未来的发展趋势。

2、PLC的主要功能和在工控领域的应用

　　首先，开关量的逻辑控制是传统PLC最基本的应用领域。由于具备“与”、“或”、“非”等逻辑指令，可以实现触点通断和电路的串、并联，代替传统继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。开关量逻辑控制的应用领域已遍及各行各业，如：机械零部件装配线上的物件输送以及各工序的加工与动作，步进电机的控制，包装流水线控制，智能家庭系统等。

　　其次，对模拟量的闭环控制功能大大拓宽了PLC的应用领域。通过对位移、温度、压力等模拟量的采集和A／D转换，PLC内置PID了程序进行过程量和目标值的比较分析，并通过PID功能模块得到控制量，最终实现对现实物理量的控制功能。该闭环控制功能在锅炉温度控制，液压系统压力、流量控制和机械领域位移控制等诸多领域获广泛应用。

　　此外，通信联网功能增强了PLC控制系统的开放性。通过各种通信协议和相应端口，PLC可以和其他智能控制设备一起组成高速、实时、可靠的网络化全集成自动化控制系统。

3、PLC在工控领域的发展前景

　　长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是T业PC所带来的冲击。PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。

　　3.1 向高性能、高速度、大容量发展

　　伴随PLC技术的不断发展，PI C系统的扫描速度越来越快，编程指令的功能越来越强，数量越来越多，内部元件的种类与数量不断完善，PLC的处理能力和控制能力得到大幅度提升，可扩展能力越来越灵活。如三菱的AnA系~tJPLC使用了在一块芯片上实现PLC全部功能的微处理器，其扫描速度为基本指令0.15。在模拟量控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的PID指令和智能PID模块，越来越多的PLC厂家提供模糊控制、自适应、参数自整定功能，使调试时间减少，控制精度大幅提高。

　　同时，IT技术的飞速发展使得微型高速存储设备的容量越来越大，价格越来越低，可靠性却越来越有保障。越来越多的PLC控制系统已经在使用64M、l28M甚至更大容量的Flash存储设备。

　　3.2 向微型PLC发展

　　PC—based技术的迅速发展，使工业PC占领了工控领域相当的市场份额。但是，在低端应用方面小型PLC具有工业PC不可替代的优点：体积小、可靠性高、编程简单实用、安装配线方便灵活、可嵌入到机电设备中去。据相关调查报告显示，现在对于低端PLC市场的争夺仍在继续进行，这也进一步促进了PLC的发展。随着微型和超微型PLC技术的发展和数量的增长，它们已经开始进入到新的应用领域一一微型嵌入式PLC。

　　欧姆龙公司已经察觉到这一技术发展的新动向，并逐渐计划将其产品应用于商业器具、饮料分发设备以及商业、工业等。这些行业之所以正在应用微型PLC，正是由于它具有卓越的灵活性、市场开发周期短、适应性强、竞争性的价格等一系列优点所至。三菱公司的FX1S超微型和FX1N微型PLC系列产品也正在面向嵌入式应用领域发展，它们能够处理从10—128个I／O通道，并且具有2个轴向的运动控制性能，还具备用于连续过程控制的PID控制指令。

　　3.3 大力开发智能模块

　　随着市场需要的个性化和多样化，要求工业自动控制具有某些智能化的功能，以满足特殊控制的需要。基于此，各大PLC厂家大力开发实现各种功能的智能I／O模块。智能T／O模块是以微处理器和存储器为基础的功能部件，其CPU与PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的时间少，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块甚至可以自成系统，单独工作。智能I／O模块的广泛应用简化了某些控制领域的系统设计和编程，作为PLC主CPU的辅助模块，大大提高了PLC系统的适应性和可靠性。

　　西门予公刮的ET200X是基于PROFIBUS现场总线的分布式I／O控制系统，其功能相当于S7—300PI C的CPU314，可以连接电动机起动器、气动控制元件以及变频器，有气动模块和气动接口，实现了机、电、气动一体化。可直接安装在机器上，节省相关投资。

　　3.4 PLC编程语言的标准化

　　目前，PLC系统的硬件、操作系统和应用软件之间都是彼此独的实体，与传统的全集成PLC系统有很大的不同。随着硬件和操作系统的不断发展，操作系统所提供的标准商业化功能特性可能会进一步促使PLC变成一种全新的控制设备，这也就是PLC需要采用IEC61131-3标准程序设计语言的原因所在。由于IEC6113-3具有开放性、高水平的软件重复使用性、允许柔性地选择编程语言、很强的错误检测和纠错能力等突出优点，它已成为工业自动化中基础的同际标准。

　　现在，所有类型的产品正在努力获得并使用一些或者全部与IEC 61131_3标准兼容的程序设计语言，包括梯形图逻辑图表、功能模块图表、顺序功能图表、结构化文本和指令表等程序设计语言。

　　3.5 PLC通信更加便捷

　　早期的PLC基本上采用厂家专用的通信协议，给不同厂家的产品互联和用户的使用带来了很大的困难。目前发展趋势是采用符合国际标准的通信协议，如符合现场总线国际标准IEC 61 1 5 8和IEC62026中的某些总线标准。为了尽量减少用户在通信编程方面的负担，可编程序控制器厂商做了大量的工作，使设备之间的通信自动周期的进行，不需要用户为通信编程，用户的工作只是在组成系统时作一些硬件或软件L的初始化设置。

　　近年来，现场总线的出现，已使得各个独立的PLC系统之间可以传递信息，实时以太网技术也走进了厂商的视野，甚至存实时以1人 产品中已经能够支持CANOpen等现场总线，大大增强了络通信能力。

　　3.6 PLC 的软件化与PC化

　　随着软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的巾场份额正在逐步得到增长，相对传统PLC，软PLC技术摈弃了PLC功能实现的硬件载体，冈而是‘种质的跨越。这种软件形式的PLC，除了将PLC模块软件化外，还集成了PLC编程，组态设计，组态运行。软件嵌入在工业平板电脑里面，可直接读写485设备和以太网接口设备。与传统的PLCSH比，软PLC具有以下优点：(1)不再需要特定的PLC编程工具来为PLC控制编程，直接在软件设计模块的PLC指令部分编程；(2)不再需要其他的组态软件来设计监控界面，同样已被包含在软件的设计模块的组态设计部分。

4、结语

　　PLC系统硬件技术成熟，性能价格比较高，运行稳定可靠，开发过程也简单方便，运行维护成本低，所有这些特点造就了PLC的旺盛生命力。然而另一方面，随着工控领域科学技术的不断发展，PLC在工控领域的传统地位已受到越来越大的挑战。目前，PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。从长远角度来讲，PLC需要根据工业用户的需求集成更多的系统功能和开放性，降低用户的使用难度，大力发展智能模块，缩短开发周期，节约成本，从而为工控领域提供更加灵活开放的解决方案。