可編程工業(yè)控制器PLC的歷史和展望（3）
可編程工業(yè)控制器PLC的歷史和展望
導(dǎo)讀： 以美國(guó)AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器為了方便，仍簡(jiǎn)稱PLC為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統(tǒng)稱為PCS可編程序控制系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)可編程序控制器生產(chǎn)廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了。
近年來(lái)有單機(jī)支持300回路和65000點(diǎn)I/O的大型系統(tǒng)對(duì)應(yīng)中型PLC以上，均采用16位~32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，現(xiàn)在根據(jù)通訊等方面要求，有的也改用16位~32位CPU。由于I/O64點(diǎn)以下PLC銷售額占整個(gè)PLC的47%，64點(diǎn)~256點(diǎn)的占31%，合計(jì)位整個(gè)PLC銷售額的78%，所以對(duì)微、小型PLC應(yīng)多加研究。
3.2PLC的硬件
PLC控制器本身的硬件采用積木式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大同小異。以日本歐姆龍C200HE為例，為總線模板框式結(jié)構(gòu)，基本框架(CPU母板)上裝有CPU模板，其它槽位裝有I/O模板；如果I/O模板多時(shí)，可由CPU母板經(jīng)I/O擴(kuò)展電纜連接I/O擴(kuò)展母板，在其上裝I/O模板；另一種方法是配備遠(yuǎn)程I/O從站等。這些都說(shuō)明了PLC廠家將硬件各部件均向用戶開發(fā)，便于用戶選用，配置成規(guī)模不等的PLC，而且這種硬件配置的開放性，為制造商、分銷商(代理商)、系統(tǒng)集成商、最終用戶帶來(lái)很多方便，為營(yíng)銷供應(yīng)鏈帶來(lái)很大便利，這是一大成功經(jīng)驗(yàn)。
PLC內(nèi)的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，還發(fā)展了一系列特殊功能的I/O模板，這為PLC用于各行各業(yè)打開了出路，如用于條形碼識(shí)別的ASCII/BASIC模板，用于反饋控制的PID模板，用于運(yùn)行控制、機(jī)械加工的高速計(jì)數(shù)模板、單軸位置控制模板、雙軸位置控制模板、凸輪定位器模板、射頻識(shí)別接口模板等，這在以后還會(huì)有很大發(fā)展。另外在輸入、輸出的相關(guān)元件、強(qiáng)干擾場(chǎng)合的輸入、輸出電隔離、地隔離等方面也會(huì)更加完善。
PLC中的CPU與存儲(chǔ)器配合，完成控制功能。它與DCS系統(tǒng)處理溫度、壓力、流量等參數(shù)的系統(tǒng)不同，采用快速的巡回掃描周期，一般為0.1~0.2s，更快的則選用50ms或更小的掃描周期。它是一個(gè)數(shù)字采樣控制系統(tǒng)。
3.3PLC的軟件
為了完成控制策略，為了替代繼電器，使用戶等完成類似繼電器線路的控制系統(tǒng)梯形圖，而編制了一套控制算法功能塊(或子程序)，稱為指令系統(tǒng)，固化在存貯器ROM中，用戶在編制應(yīng)用程序時(shí)可以調(diào)用。指令系統(tǒng)大致可以分為兩類，即基本指令和擴(kuò)展指令。細(xì)分一般PLC的指令系統(tǒng)有：基本指令、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器指令、移位指令、傳送指令、比較指令、轉(zhuǎn)換指令、BCD運(yùn)算指令、二進(jìn)制運(yùn)算指令、增量/減量指令、邏輯運(yùn)算指令、特殊運(yùn)算指令等，這些指令多是類似匯編語(yǔ)言。另外PLC還提高了充足的計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、內(nèi)部繼電器、寄存器及存貯區(qū)等內(nèi)部資源，為編程帶來(lái)極大方便。
4、基于bbbbbbs的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)-IEC61131-3
由于各PLC廠家產(chǎn)品在指令系統(tǒng)上的差異及編程方法上用戶要求不同，近年來(lái)IEC制訂了基于bbbbbbs的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3(1993年IEC頒布可編程序控制器的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC1131)，它規(guī)定了指令表(IL)、梯形圖(LD)、順序功能圖(SFC)、功能塊圖(FBD)、結(jié)構(gòu)化文本(ST)五種編程語(yǔ)言。這包括了文本化編程(IL、ST)和圖形編程(LD、FBD)兩個(gè)方面，而SFC則在兩類編程語(yǔ)言中均可使用。IEC技術(shù)委員會(huì)(TC65)進(jìn)來(lái)開展了IEC61499項(xiàng)目，將IEC61131-3進(jìn)行了擴(kuò)展，它是針對(duì)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的模塊化分布系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)IEC61131-3有所改善。這是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標(biāo)準(zhǔn)化文件，是PLC發(fā)展的一大趨勢(shì)。
導(dǎo)讀： 以美國(guó)AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器為了方便，仍簡(jiǎn)稱PLC為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統(tǒng)稱為PCS可編程序控制系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)可編程序控制器生產(chǎn)廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了。
近年來(lái)有單機(jī)支持300回路和65000點(diǎn)I/O的大型系統(tǒng)對(duì)應(yīng)中型PLC以上，均采用16位~32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，現(xiàn)在根據(jù)通訊等方面要求，有的也改用16位~32位CPU。由于I/O64點(diǎn)以下PLC銷售額占整個(gè)PLC的47%，64點(diǎn)~256點(diǎn)的占31%，合計(jì)位整個(gè)PLC銷售額的78%，所以對(duì)微、小型PLC應(yīng)多加研究。
3.2PLC的硬件
PLC控制器本身的硬件采用積木式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大同小異。以日本歐姆龍C200HE為例，為總線模板框式結(jié)構(gòu)，基本框架(CPU母板)上裝有CPU模板，其它槽位裝有I/O模板；如果I/O模板多時(shí)，可由CPU母板經(jīng)I/O擴(kuò)展電纜連接I/O擴(kuò)展母板，在其上裝I/O模板；另一種方法是配備遠(yuǎn)程I/O從站等。這些都說(shuō)明了PLC廠家將硬件各部件均向用戶開發(fā)，便于用戶選用，配置成規(guī)模不等的PLC，而且這種硬件配置的開放性，為制造商、分銷商(代理商)、系統(tǒng)集成商、最終用戶帶來(lái)很多方便，為營(yíng)銷供應(yīng)鏈帶來(lái)很大便利，這是一大成功經(jīng)驗(yàn)。
PLC內(nèi)的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，還發(fā)展了一系列特殊功能的I/O模板，這為PLC用于各行各業(yè)打開了出路，如用于條形碼識(shí)別的ASCII/BASIC模板，用于反饋控制的PID模板，用于運(yùn)行控制、機(jī)械加工的高速計(jì)數(shù)模板、單軸位置控制模板、雙軸位置控制模板、凸輪定位器模板、射頻識(shí)別接口模板等，這在以后還會(huì)有很大發(fā)展。另外在輸入、輸出的相關(guān)元件、強(qiáng)干擾場(chǎng)合的輸入、輸出電隔離、地隔離等方面也會(huì)更加完善。
PLC中的CPU與存儲(chǔ)器配合，完成控制功能。它與DCS系統(tǒng)處理溫度、壓力、流量等參數(shù)的系統(tǒng)不同，采用快速的巡回掃描周期，一般為0.1~0.2s，更快的則選用50ms或更小的掃描周期。它是一個(gè)數(shù)字采樣控制系統(tǒng)。
3.3PLC的軟件
為了完成控制策略，為了替代繼電器，使用戶等完成類似繼電器線路的控制系統(tǒng)梯形圖，而編制了一套控制算法功能塊(或子程序)，稱為指令系統(tǒng)，固化在存貯器ROM中，用戶在編制應(yīng)用程序時(shí)可以調(diào)用。指令系統(tǒng)大致可以分為兩類，即基本指令和擴(kuò)展指令。細(xì)分一般PLC的指令系統(tǒng)有：基本指令、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器指令、移位指令、傳送指令、比較指令、轉(zhuǎn)換指令、BCD運(yùn)算指令、二進(jìn)制運(yùn)算指令、增量/減量指令、邏輯運(yùn)算指令、特殊運(yùn)算指令等，這些指令多是類似匯編語(yǔ)言。另外PLC還提高了充足的計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、內(nèi)部繼電器、寄存器及存貯區(qū)等內(nèi)部資源，為編程帶來(lái)極大方便。
4、基于bbbbbbs的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)-IEC61131-3
由于各PLC廠家產(chǎn)品在指令系統(tǒng)上的差異及編程方法上用戶要求不同，近年來(lái)IEC制訂了基于bbbbbbs的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3(1993年IEC頒布可編程序控制器的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC1131)，它規(guī)定了指令表(IL)、梯形圖(LD)、順序功能圖(SFC)、功能塊圖(FBD)、結(jié)構(gòu)化文本(ST)五種編程語(yǔ)言。這包括了文本化編程(IL、ST)和圖形編程(LD、FBD)兩個(gè)方面，而SFC則在兩類編程語(yǔ)言中均可使用。IEC技術(shù)委員會(huì)(TC65)進(jìn)來(lái)開展了IEC61499項(xiàng)目，將IEC61131-3進(jìn)行了擴(kuò)展，它是針對(duì)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的模塊化分布系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)IEC61131-3有所改善。這是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標(biāo)準(zhǔn)化文件，是PLC發(fā)展的一大趨勢(shì)。
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