PLC及其网络被公认为现代工业自动化三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一。从近年的统计数据看,在世界范围内,PLC产品的产量、销售、用量高居各种工业控制装置榜首,而且市场需求量一直在按每年15%的比率上升。形成这一局面有其深刻的原因。
一、PLC及三电于一体
工业自动化系统通常分成三类:一类是控制开关量的逻辑装置控制工程网版权所有,一类是控制慢连续量的过程控制系统,一类是控制快连续量的运动控制系统。在传统上对于这三种控制系统用不同的控制装置。逻辑控制用电控制(电气控制装置即继电器接触器控制柜),过程控制用仪表装置(电动单元组合仪表),运动控制用电传装置(电气传动控制装置)。所谓三电就是指的是电控、电仪、电传。
在一家工厂、一个车间、一个工段,甚至在一台设备上,这三种设备常常并存在一起,单设备各不相干。这主要是因为这三种控制装置相差太远,无法兼容。长久以来,人
从现代控制装置来看,无论是逻辑控制、过程控制还是运动控制都使用的是计算机开发的控制装置,计算机成为三电一体的物质基础。
有两种实现三电一体化的思路:一种思路是在网络一级实现三电一体化,逻辑控制装置、过程控制装置、运动控制装置尽管各不相同,但如果它们都可以连入同一网络,则网络就成了三电同一的载体,在网络一级实现了三电一体化。另一种思路是在控制装置一级实现三电一体化,控制装置即有逻辑控制功能,又有过程控制功能,还有运动控制功能。DCS(distrabuted control system)系统沿着前一种思路发展三电一体化,他花费较大,适合于大型自动控制系。
PLC则沿着后一种思路发展三电一体化控制工程网版权所有,他灵活机动,三电一体集成度较高,适合于各种规模自动控制系统。
众所周知www.cechina.cn,研制开发PLC的最初动因是为了取代继电器,构成新型的控制开关量的装置,因此,从一开始,逻辑控制就是PLC的强项。随着PLC的换代,PLC中处理器处理速度的不断增加,PLC的功能也在不断增多,现在发展成具有逻辑控制功能,过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的名副其实的多功能控制器。在PLC从逻辑控制功能向多功能的发展过程中,制造商们曾发生过争论,出现过一个短暂的停顿时期。曾经怀疑在PLC上增加对连续量的控制功能是否有意义,与同一时期兴起的专用于控制的可编程调节器、工业PC、DCS系统相比较,是否具有竞争力,是否有市场。停顿是崭短的,大家很快意识到,在PLC上增加的控制功能的生命力并不在于其配置的控制算法的复杂程度,而在于多种功能的集成。PLC的主要优势在于它把三电集于一体,在装置一级实现了三电一体化。
为什么PLC有能力在装置一级集三电于一体CONTROL ENGINEERING China版权所有,而专门用于过程控制的计算机控制装置实现三电一体却比较困难呢?其中有三个原因。第一是PLC是以控制开关量起家的CONTROL ENGINEERING China版权所有,他采用循环扫描方式,通过串行处理使其在逻辑上等小于并行处理的继电器逻辑控制系统,为了不丢失输入信号,要求循环扫描周期越短越好,这就使得在PLC中配置的处理器性能好,速度快。这些高性能的微处理器本身有很大的潜能,早期PLC只利用速度快这一条,其他潜能并没有得到充分得利用。后来发现处理好不同性质的实时多任务的调度,在PLC中加入针对慢连续量的过程控制并不困难。反过来,针对慢连续量的过程控制计算机,改成周期循环扫描并加入大量开关控制却是力不能及的。第二个是大中型PLC中普遍采用了多微处理机结构进行多道处理。例如西门子的S5-155U,S5-153U内最多配置4个CPU加一个协处理器德州仪器公司的T1565可编程控制器最多可装入8台MC68000的处理器,这使得PLC不仅速度快,而且可以独立各自处理不同问题,也可分解协调,共同处理非常复杂的问题。第三个是PLC配置着大量内含CPU的智能模板,有些专用于PID控制,有些用运动控制,有些用于高速记数,有些用于联网通信,他们采用模块结构,通过