PLC發(fā)展趨勢(shì)分析

    伴隨相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，PLC在性能、功能、易用性和產(chǎn)品形態(tài)等方面已歷經(jīng)五代變革。技術(shù)演進(jìn)的背后是需求的驅(qū)動(dòng)，增效、**、開(kāi)放、整合、信息化、智能化將成為當(dāng)下工業(yè)需求趨勢(shì)。   

      外觀：小型化、模塊化、集成化

外形、體積縮小，意味著便于安裝維護(hù)，系統(tǒng)集成時(shí)占用柜體空間就越少。

體積小并不意味著用戶對(duì)功能的要求在降低，相反用戶對(duì)于功能的要求越來(lái)越多，這就意味著產(chǎn)品的集成度要求更高。下一代PLC應(yīng) 集成更多的操作與維護(hù)功能，如內(nèi)置CPU顯示屏，可快速訪問(wèn)各種文本信息和詳細(xì)的診斷信息，以提高設(shè)備的可用性，同時(shí)也便于**了解工廠的所有信息；集成 短接片，方便用戶更為靈活便捷地建立電位組；集成DIN導(dǎo)軌，能夠快速便捷地安裝自動(dòng)斷路器、繼電器之類的其它組件；靈活電纜存放方式，憑借預(yù)先設(shè)計(jì)的電 纜定位槽裝置，即使存放粗型電纜，也可以輕松地關(guān)閉模塊前蓋板；集成屏蔽夾，對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)屏蔽，可確保高質(zhì)量地識(shí)別信號(hào)并有效防止外部電磁干擾。

在結(jié)構(gòu)上，用戶充分認(rèn)可PLC模 塊化帶來(lái)的靈活擴(kuò)展性。為滿足各種自動(dòng)化應(yīng)用的需求，各種帶CPU和存儲(chǔ)器的智能I/O模塊，既能擴(kuò)展PLC功能，又使用靈活，延伸了PLC的應(yīng)用范圍。 對(duì)于模塊化的設(shè)置，用戶要求模塊間的連接要可靠牢固，具有一定程度的抗振動(dòng)，接線方式*好是用可插拔的端子，換模塊時(shí)無(wú)需借助任何工具即可實(shí)現(xiàn)快速安裝； 設(shè)置預(yù)接線位置，通過(guò)帶有定位功能轉(zhuǎn)向布線系統(tǒng)，無(wú)論是初次布線還是重新連接，快速便捷；插拔端子的接線*好是用螺絲刀進(jìn)行而非焊接式；標(biāo)準(zhǔn)前連接器，這 樣不僅極大簡(jiǎn)化了電纜的接線操作，同時(shí)還節(jié)省了更多的接線時(shí)間。在模塊化設(shè)計(jì)及產(chǎn)品的可靠性方面，西門子PLC始終走在前列。S7-300是模塊化中型PLC系統(tǒng)，各模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。

性能：更快、更可靠、更智能、更多功能

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展并進(jìn)入自動(dòng)化領(lǐng)域，“32位處理器，納秒級(jí)的處理速度，數(shù)萬(wàn)I/O點(diǎn)”，用戶相信這些第五代PLC已經(jīng)具備的特點(diǎn)，將以“更快”的方式體現(xiàn)在下一代PLC中，從而讓未來(lái)的PLC擁有PC一樣的運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)處理能力。

PLC以 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)而著稱，但現(xiàn)代工業(yè)對(duì)可靠性要求越來(lái)越高，用戶仍然希望下一代PLC的故障檢測(cè)與處理能力將會(huì)更強(qiáng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在PLC控制系統(tǒng)的故 障中，CPU和I/O僅占20%，而輸入輸出設(shè)備、線路故障占80%。前者可通過(guò)PLC軟件本身的軟硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理，而外圍故障須加強(qiáng)研制、發(fā)展用于 檢測(cè)外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，基于PLC的 運(yùn)動(dòng)控制器占據(jù)了通用運(yùn)動(dòng)控制器的半壁江山，這些產(chǎn)品是通過(guò)在PLC的平臺(tái)上，添加驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，在為各種機(jī)械設(shè)備提 供邏輯控制的同時(shí)，提供運(yùn)動(dòng)控制功能。未來(lái)，用戶建議下一代PLC能夠?qū)⑦\(yùn)動(dòng)控制功能直接集成到PLC中，而無(wú)需使用其他模塊，建議運(yùn)動(dòng)控制的功能越來(lái)越 強(qiáng)，能夠連接各種模擬量驅(qū)動(dòng)，支持轉(zhuǎn)速軸和定位軸等。

多種自動(dòng)化技術(shù)的深入應(yīng)用，已經(jīng)為各種控制融合創(chuàng)造了條件。為適合更多設(shè)備的應(yīng)用，用戶展望下一代PLC將具有更高的硬件軟件的集成度。比如，PLC實(shí)現(xiàn)與CIM、機(jī)器人、CAD/CAM、個(gè)人計(jì)算機(jī)、MIS結(jié)合，使PLC在工廠自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展中占有更加重要地位。

此外，用戶要求新一代產(chǎn)品具備更好的向上兼容性，便于系統(tǒng)的無(wú)縫升級(jí)，從而在*大程度上確保投資回報(bào)和投資**性。

如今PLC應(yīng) 用領(lǐng)域早已超越了開(kāi)關(guān)量、邏輯控制和離散量監(jiān)控，已發(fā)展成為具有邏輯控制功能、過(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的多功能控制器， 具有越來(lái)越強(qiáng)的模擬處理能力，以及其他過(guò)去只有在計(jì)算機(jī)才能具有的**處理能力，如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、PID調(diào)節(jié)、溫度控制、**定位、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等。從這種意義上說(shuō)，未來(lái)的PLC將從“控制器”晉升為新一代多功能控制平臺(tái)。羅克韋爾的LOGIX平臺(tái)、歐姆龍的NJ平臺(tái)都這種趨勢(shì)的代表。

通訊：開(kāi)放化、網(wǎng)絡(luò)化、無(wú)線化

為適應(yīng)信息化發(fā)展趨勢(shì)，如今PLC網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng)，而是迅速向開(kāi)放式系統(tǒng)發(fā)展，各***PLC除了形成自己各具特色的PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成設(shè)備控制任務(wù)之外，還可以與 上位計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息交流，成為整個(gè)信息管理系統(tǒng)的一部分。另一方面，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，PLC與其他安裝在現(xiàn)場(chǎng)的智能化設(shè)備，比 如智能化儀表、傳感器、智能型驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，通過(guò)一根傳輸介質(zhì)連接，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息，由此構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)與單純的PLC遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)相比，配置更靈活，擴(kuò)容更方便，造價(jià)更低，性能價(jià)格也更好，更具有開(kāi)放意義。

隨著多種控制設(shè)備協(xié)同工作的迫切需求，對(duì)PLC的 Ethernet擴(kuò)展功能以及進(jìn)一步兼容Web技術(shù)提出了更高的要求。通過(guò)集成Web Server，用戶可以無(wú)需親臨現(xiàn)場(chǎng)，即可通過(guò)Internet瀏覽器隨時(shí)查看CPU狀態(tài)，過(guò)程變量以圖形化方式進(jìn)行顯示，簡(jiǎn)化了信息的采集操作。基于此 要求，用戶認(rèn)為S7-1200為代表的新一代小型PLC，以太網(wǎng)接口已成標(biāo)配，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不再是初期的**品，而是現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這代表著以 PLC為代表的控制系統(tǒng)正在從基于控制的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展成為基于網(wǎng)絡(luò)的控制。

甚而有用戶認(rèn)為，“銅退光進(jìn)”、“銅退無(wú)線進(jìn)”的網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí)代應(yīng)引發(fā)新一代PLC硬件上的**，那就是輸入輸出部分應(yīng)該與PLC分離，直接留在現(xiàn)場(chǎng)底層，通過(guò)光纖或無(wú)線與PLC以一種新標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)信號(hào)連接，這樣的PLC將回歸它的“可編程邏輯過(guò)程控制”本質(zhì)功能。未來(lái)，PLC與智能手機(jī)的互聯(lián)，甚至配置WIFI，更會(huì)帶來(lái)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線化變革。

編程軟件：簡(jiǎn)單化、平臺(tái)化

用戶對(duì)于編程軟件反映*多的問(wèn)題是沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。一位工程師訴苦 說(shuō)：“踏入工控行業(yè)，天天和各種工控產(chǎn)品打交道，電腦上安裝了很多的軟件，很不方便，更加煩惱的是每次重新安裝系統(tǒng)的時(shí)候，都要把所有的軟件重新安裝一 次，浪費(fèi)很多的時(shí)間?！痹趯?shí)際工作中，有工程師反映前幾天用PLC的 編程軟件寫一個(gè)程序，過(guò)幾天又要用上位機(jī)組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)SCADA系統(tǒng)，到了現(xiàn)場(chǎng)還要使用驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)置和調(diào)試驅(qū)動(dòng)設(shè)備。這樣不但需要安裝和學(xué)習(xí)不同軟件平 臺(tái)，還要在不同軟件平臺(tái)之間配置復(fù)雜的通訊，重復(fù)輸入相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)，這樣既直接影響到工作效率的提升也容易出現(xiàn)人為的錯(cuò)誤。因此，希望自動(dòng)化廠 商推出的軟件平臺(tái)可以兼容其相關(guān)的自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，以減少?gòu)?fù)雜應(yīng)用的問(wèn)題。

在軟件完善與改進(jìn)方面，軟件視圖、增加幫助提示及軟件操作太過(guò)繁瑣 都是用戶面臨的問(wèn)題。工程師在調(diào)試設(shè)備的時(shí)候通常使用筆記本電腦，但是筆記本電腦的屏幕太小，從而影響圖像顯示，為用戶瀏覽程序帶來(lái)不便。在軟件視圖優(yōu)化 上，用戶希望廠商能夠提供**的視圖大小調(diào)整方式，并可以靈活的自定義界面上的布局。除此之外，軟件上添加幫助提示功能，對(duì)用戶使用不熟悉的功能，能夠幫 助工程師們提高編程的效率。工程師們認(rèn)為，目前西門子在這方面做的比較到位，尤其是對(duì)于一些不熟悉西門子的用戶來(lái)說(shuō)，使用幫助提示功能能夠提高編程的效率。

簡(jiǎn)易編程、軟件互通，呼喚的是軟件的一體化和平臺(tái)化，用戶甚至表示，“PLC的軟件在等待一個(gè)類似于微軟視窗那樣的突破，才能說(shuō)開(kāi)創(chuàng)一個(gè)全新的PLC時(shí)代”。在硬件主導(dǎo)市場(chǎng)的自動(dòng)化領(lǐng)域，已經(jīng)可以看到跨硬件的一體化設(shè)計(jì)軟件，這是軟件平臺(tái)化的開(kāi)端，隨著軟件價(jià)值在自動(dòng)化系統(tǒng)中的提升，未來(lái)真正的自動(dòng)化平臺(tái)化軟件或可預(yù)期。

生命周期：前短后長(zhǎng)

在傳統(tǒng)觀念中，用戶采購(gòu)PLC重產(chǎn)品采購(gòu)而輕總體擁有成本TOC(Total Operation Cost)，如今，快速上市、降低運(yùn)營(yíng)成本成為提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，PLC的生命周期成為用戶關(guān)注的新重點(diǎn)。

PLC生 命周期包括設(shè)備的選型、采購(gòu)、設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、維護(hù)維修、服務(wù)等環(huán)節(jié)，用戶希望PLC的生命周期更加趨于合理，即把設(shè)計(jì)、選型、開(kāi)發(fā)、調(diào)試、維護(hù)，變得更 簡(jiǎn)易，更人性化；而時(shí)間上，在設(shè)計(jì)、選型、開(kāi)發(fā)期間，更可靠，但是時(shí)間更短；而在運(yùn)營(yíng)維護(hù)期，更簡(jiǎn)易，而壽命更長(zhǎng)?！拔覀?cè)谠O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上少花時(shí)間，把精力放 到工藝流程、優(yōu)化產(chǎn)能、優(yōu)化節(jié)能等方面，豈不是更好嗎？”

為此，用戶希望在未來(lái)PLC上 看到更多有利于生命周期前短后長(zhǎng)的功能和服務(wù)體現(xiàn)，比如，加入液晶面板，在調(diào)試期間，更方便的知道問(wèn)題在哪。在維護(hù)階段，能更直觀的看到運(yùn)行狀況。減少人 員的成本，增加可靠性；再比如，自診斷功能和遠(yuǎn)程維護(hù)功能的加入，同樣可以減少維護(hù)的成本。還有用戶指出，統(tǒng)一接口，或簡(jiǎn)化接口，這些都是有利于生命周期 中各個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)

如今，越來(lái)越多的企業(yè)正計(jì)劃將其所有自動(dòng)化控制設(shè)備逐步連接到企業(yè)范圍內(nèi)的信息系統(tǒng)中去。利用PLC的 Web連接特性，工業(yè)用戶不但可以從任何地方監(jiān)控控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，而且還可以像利用系統(tǒng)手冊(cè)一樣獲取所需要的任何數(shù)據(jù)信息。當(dāng)然，如果工業(yè)用戶正在著 手將其控制系統(tǒng)連接到Internet，則必須考慮應(yīng)用的**性。隨著PLC技術(shù)的深入發(fā)展，各廠商專有技術(shù)保護(hù)措施也會(huì)越來(lái)越**，下一代PLC將有望 實(shí)現(xiàn)特有的加密算法和防拷貝功能，以保護(hù)**技術(shù)不外泄和被盜。在訪問(wèn)保護(hù)中，帶有防火墻功能的通信模塊的使用，也能夠加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)**的保護(hù)功能。

   小結(jié)

縱觀PLC發(fā) 展變化的需求驅(qū)動(dòng)因素和用戶期望，下一代PLC的發(fā)展方向已初具輪廓。性能越來(lái)越強(qiáng)，功能越來(lái)越多，PLC將能適應(yīng)更為復(fù)雜的控制任務(wù)；網(wǎng)絡(luò)通訊成為標(biāo) 配，PLC控制系統(tǒng)將逐步融入全廠自動(dòng)化乃至企業(yè)管理信息化系統(tǒng)之中；設(shè)計(jì)軟件趨向更為簡(jiǎn)單，平臺(tái)化軟件趨勢(shì)可期；安裝、調(diào)試、維護(hù)、診斷更為便 捷，PLC的使用趨于簡(jiǎn)單化，而應(yīng)用趨于智能化。因此，下一代PLC的變革不止體現(xiàn)在傳統(tǒng)的功能和性能上，更體現(xiàn)在產(chǎn)品平臺(tái)理念、企業(yè)級(jí)系統(tǒng)融合和全生命 周期的價(jià)值之中。唯其此，新一代PLC方能夠更加滿足各種工業(yè)自動(dòng)化控制應(yīng)用的需要，成為百年不衰的工業(yè)控制平臺(tái)。