論可編程控制器的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

何偉卓（東北石油大學(xué),163000）

論可編程控制器的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

何偉卓
（東北石油大學(xué),163000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷提高，可編程控制器從研發(fā)到發(fā)展壯大的進(jìn)程較快，其在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中的運(yùn)用也越來(lái)越廣泛。本文就可編程控制器的相關(guān)概念進(jìn)行研究分析，并對(duì)可編程控制器的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，對(duì)可編程控制器的應(yīng)用前景進(jìn)行探討，以便為可編程控制器的發(fā)展和應(yīng)用提供一點(diǎn)借鑒。

可編程控制器；發(fā)展現(xiàn)狀；應(yīng)用前景

0 引言

可編程控制器從研發(fā)到現(xiàn)今，已經(jīng)有三十多年的歷史，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了較大的改變?？删幊炭刂破鞯膽?yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，從簡(jiǎn)單的單體設(shè)備控制到復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制和集散控制等的發(fā)展。現(xiàn)如今的可編程控制器逐漸成為工業(yè)控制領(lǐng)域中的主要控制設(shè)備，在不同的領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

1 可編程控制器的相關(guān)概念

其一，可編程控制器的含義?？删幊炭刂破鳎≒LC）指的是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。主要是使用可編程序的存儲(chǔ)器，執(zhí)行存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算和順序控制、定時(shí)、算數(shù)和計(jì)數(shù)等操作的指令，并且通過(guò)數(shù)字或者模擬的輸入或輸出接口，來(lái)控制各種類型的機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程等。在對(duì)可編程控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要將可編程控制器的外圍設(shè)備和工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，從而有利于擴(kuò)展可編程控制器的功能。

其二，可編程控制器的組成結(jié)構(gòu)?？删幊炭刂破髟谟布Y(jié)構(gòu)上分為整體固定I/O型，基本單元加擴(kuò)展型，模塊式、分布式和集成式五種結(jié)構(gòu)。在組成部分方面主要包括中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入或輸出接口（I/O模塊）、通信接口和電源。詳情如圖1所示。其中中央處理單元是可編程控制器的控制中心，每套可編程控制器至少有一個(gè)CPU，其主要的功能有接收并儲(chǔ)存從編程鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，對(duì)電源、存儲(chǔ)器和輸入或輸出接口的狀態(tài)進(jìn)行檢查，診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。系統(tǒng)存儲(chǔ)器是存放系統(tǒng)軟件的，用戶程序存儲(chǔ)器是存放可編程控制器用戶程序應(yīng)用軟件，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)可編程控制器程序執(zhí)行時(shí)的中間狀態(tài)和信息。輸入或輸出接口主要是連接可編程控制器和電氣回路的接口。通信接口主要是實(shí)現(xiàn)可編程控制器和外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。電源是可編程控制器的工作電源，電源輸入種類有直流電源（24VDC）和交流電源（220VAC、110VAC）。

圖1 可編程控制器的組成結(jié)構(gòu)

2 可編程控制器的發(fā)展現(xiàn)狀

可編程控制器從上世紀(jì)六十年代開始產(chǎn)生，在當(dāng)時(shí)主要是由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，之后經(jīng)過(guò)技術(shù)改造和微處理器的引入，使得可編程控制器直接進(jìn)入到實(shí)用化的發(fā)展階段，可編程控制器進(jìn)入到成熟階段的主要標(biāo)志是可編程控制器形成大規(guī)模、高性能、高速度和產(chǎn)品系列化的發(fā)展。在上世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)主要是適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展需求。隨著系統(tǒng)能力的不斷提高，可編程控制器可以提供系統(tǒng)通信功能，從而逐漸形成了可編程控制系統(tǒng)。使得人機(jī)界面更加完善，具有離散量和模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制能力。另外，從控制規(guī)模的角度進(jìn)行分析，可編程控制器在這個(gè)階段逐漸發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)。從控制能力方面而言，逐漸生產(chǎn)出各種各樣的具有特殊功能的可編程控制器，可以適用于壓力、轉(zhuǎn)速、溫度、位移等多方面的控制場(chǎng)合。同時(shí)，從產(chǎn)品的配套能力進(jìn)行分析，逐漸研發(fā)出人機(jī)界面單元和通信單元等，使得工業(yè)控制設(shè)備在應(yīng)用可編程控制器的配套設(shè)施時(shí)更加便捷。目前，可編程控制器在配電系統(tǒng)、汽車、石油化工、鋼鐵、輕工業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用比較廣泛。圖2指的是可編程控制器在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。我國(guó)開始應(yīng)用可編程控制器開始于改革開放時(shí)期，最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用可編程控制器，隨之在各大領(lǐng)域中擴(kuò)大了可編程控制器的應(yīng)用范圍。目前我國(guó)可以自行生產(chǎn)中小型可編程控制器。例如上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ 系列等，多種產(chǎn)品已經(jīng)具備了一定的規(guī)模，并在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用比較廣闊。

圖2 可編程控制器在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

3 可編程控制器的應(yīng)用前景

目前，可編程控制器在鋼鐵、化工、電力、石油、建材、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造等領(lǐng)域中的應(yīng)用比較廣泛，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程控制器的發(fā)展進(jìn)程較快。在當(dāng)今21世紀(jì)的時(shí)代背景下，可編程控制器將會(huì)有更大的發(fā)展空間，這種發(fā)展就會(huì)進(jìn)一步的加速，在未來(lái)各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

其一，從技術(shù)上而言，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)新成果不斷的研發(fā)和使用，將會(huì)將這些新成果更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，使得可編程控制器的運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)。從而使得可編程控制器的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，適應(yīng)各種領(lǐng)域的發(fā)展需求。

其二，從產(chǎn)品規(guī)模角度分析，可編程控制器會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展。目前已經(jīng)出現(xiàn)了I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)到14336點(diǎn)的超大型可編程控制器，使用的是32位微處理器，多數(shù)CPU同時(shí)運(yùn)行工作，還具備大容量的存儲(chǔ)器，使得可編程控制器的掃描速度更加高速化。例如日本公司生產(chǎn)的可編程控制器掃描速度比許多分散型控制系統(tǒng)的快十倍或者二十倍，為可編程控制器增加刀具精準(zhǔn)定位、機(jī)床速度的控制等功能提供了有利的條件。另外，小型可編程控制器主要指的是整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，在一定程度上增加了配置的靈活性。其中最小配置I/O點(diǎn)為8-16點(diǎn)，可以用來(lái)代替最小的繼電器系統(tǒng)。

其三，從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更加豐富、規(guī)格更加齊全，人機(jī)界面更加完美、通信設(shè)備更加完備，從而會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求。

其四，從市場(chǎng)上看，不同國(guó)家生產(chǎn)出不同的產(chǎn)品，這種多品種的發(fā)展模式將會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言，使得可編程控制器的語(yǔ)言更加標(biāo)準(zhǔn)化、精準(zhǔn)化和規(guī)范化。

其五，從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相結(jié)合構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的主要發(fā)展方向，也是可編程控制器未來(lái)的應(yīng)用趨勢(shì)。例如計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，可編程控制器是自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)中的主要組成部分，將會(huì)在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用，因此可以看出，可編程控制器的應(yīng)用前景非常廣闊。

4 總結(jié)

可編程控制器自從研發(fā)以來(lái)，在不斷的發(fā)展和完善，在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣闊。從可編程控制器研發(fā)到如今，從無(wú)到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的轉(zhuǎn)變。可編程控制器在不斷的發(fā)展過(guò)程中，不斷的完善自身的功能，逐漸實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的轉(zhuǎn)變。在今后的發(fā)展中，會(huì)隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)具有非常廣闊的發(fā)展前景。

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The development situation and application prospect of programmable controller

He Weizhuo
（northeast petroleum university,163000）

With the rapid development of social economy,the continuous improvement of science and technology,the programmable controller can process from R&D to grow rapidly,its application in each field of the society more and more extensively in the.This paper can be related concept of programmable controller for analysis and research,and elaborates the current situation of the development of programmable logic controller,discusses the application of programmable controller,in order to provide a reference for the development and application of the programmable controller.

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