2008年可编程控制器PLC三个技术发展特点

2009-01-16 09:09:40 作者：ABB中国 来源： 浏览次数：0 网友评论 0 条

作为通用工业控制计算机,近40年来,可编程控制器PLC从无到有,其功能从弱到强,其应用领域从小到大.今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备,在世界各地发挥着越来越大的作用.回顾可编程控制器的发展进程,概述了可编程控制器的特点及应用领域,对未来可编程控制器的发展做了展望.体积小,重量轻,耗电少,接线编程简单,可靠性高,反应快等有点让可编程控制器PLC在自动化工控行业大出风头,随着更多中小PLC厂商涉入PLC的开发,价格下降,已经成为最常用的自动化控制元件.一起来看看主流电气厂商2008年对PLC做了哪些方面的改进:

1, 适应市场需要,加强可编程控制器PLC通信联网的信息处理能力
　　在信息时代的今天,几乎所有PLC制造商都注意到了加强PLC通信联网的信息处理能力这一点.小型PLC都有通信接口,中、大型PLC都有专门的通信模块.随着计算机网络技术的飞速发展,PLC的通信联网能使其与PC和其它智能控制设备很方便地交换信息,实现分散控制和集中管理.也就是说,用户需要PLC与PC更好地融合,通过PLC在软技术上协助改善被控过程的生产性能,在PLC这一级就可以加强信息处理能力.例如,CONTEC与日本三菱电机公司(以下简称为三菱电机)合作,推出专门插在小Q系列PLC的机架上的PC机模块,该模块实际上就是一台可在工厂现场环境下正常运行,而且可通过PLC的内部总线与PLC的CPU模块交换数据的PC机.其处理芯片采用IntelCeleron400M主频、系统内存128MB、Cache 128K、支持外挂显示器,该模块内装WindowsNT 4.0或Windows 2000.支持的软件有：三菱综合F4软件,包括PLC编程软件GT、FA数据处理软件MX、人机界面画面设计软件GT、运动控制设计编程软件MT等. www.myes.cn
　　最近,国外一些中、大型PLC制造商推出了一个机架上可以插多个CPU模块的结构,将PC机模块与PLC的CPU模块、过程控制CPU模块或运动控制模块同时插在一个机架上.实际上就是将原来PLC要通过工厂自动化(FA)用PC机与管理计算机通信的三层结构改为PLC系统可直接与生产管理用的计算机的两层结构.这样生产管理更加快捷方便.
　　小型PLC之间通信“傻瓜化”.为了尽量减少PLC用户在通信编程方面的工作量,PLC制造商做了大量工作,使设备之间的通信自动地周期性的进行,而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上初始化设置.如欧姆龙公司的两台CPM1A之间一对一连接通信只需用三根导线将它们的RS-232通信接口连在一起后将通信有关的参数写入5个指定的数据存储器中,即可方便地实现两台PLC之间的通信.
　　2 ,可编程控制器PLC向遵循开放性工业标准,高度分散控制和互联网智能控制发展
　　早期的PLC缺点之一是它的软件(soft)、硬件体系结构是封闭而不是开放的,如专用总线、通信网络及协议、I/O模块更互不通用,甚至连机架、电源模板亦各不相同,编程语言之一的梯形图名称虽一致,但组态、寻址、语言结构均不一致,因此,几乎各个公司的PLC均互不兼容.目前,PLC在开放性方面已有实质性突破.十多年前PLC被攻破的一个重要方面就是它的专有性,现在情况有了极大改观,不少大型PLC厂商在PLC系统结构上采用了各种工业标准,如IEC 61131-3、IEEE 802.3以太网、TCP/IP、UDP/IP等.例如,AEG Schneider集团已开发以PLC机为基础,在Windows平台下,符合IEC 61131-3国际标准的全新一代开放体系结构的PLC实现高度分散控制,开放度高.
　　高度分散控制是一种全新的工业控制结构,不但控制功能分散化,而且网络也分散化,所谓高度分散化控制,就是控制算法常驻在该控制功能的节点上,而不是常驻在PLC上或PC上,凡挂在网络节点上的设备,均处于同等的位置,将“智能”扩展到控制系统的各个环节,从传感器、变送器到I/O模块,乃至执行器,无处不采用微处理芯片,因而产生了智能分散系统(SDS).
　　为了使PLC更具开放性和执行多任务,在一个PLC系统中同时装几个CPU模块,每个CPU模块都执行某一种任务.例如三菱电机公司的小Q系列PLC可以在一个机架上插4个CPU模块,富士电机(Fuji electric)的MICREX-ST系列最多可在一个机架上插6个CPU模块,这些CPU模块可以进行专门的逻辑控制、顺序控制、运动控制和过程控制.这些都是在Windows环境下执行PC机任务的模块,组成混合式的控制系统.
　　近几年,众多PLC厂商都开发了自己的模块型I/O或端子型I/O,而通信总线都符合IEC 61131-3标准,这极大的增强了PLC的开放性.
　　创建开放的网络环境后,推出了能挂100M的高速以太网的WEB服务器模块,三菱电机公司小Q系列的QJ71WS96,横河电机FA-M3系列的F3WBM1-0T-S0;模块内的软件捆绑了目前常用的TCP/IP、UDP/IP等传输层和网络层规约,以及HTTP、FTP、SMTP、POP3等应用层规约,使PLC可直接进入因特网,成为不折不扣的WEB的PLC.
　　3 ,PLC的体积小型化,运算速度高速化,多
　　PLC小型化的好处是节省空间、降低成本、安装灵活.目前一些大型PLC,其外形尺寸比他们前一代的同类产品的安装空间要小50%左右.
　　近几年,很多PLC厂商推出了超小型PLC,用于单机自动化或组成分布式控制系统.德国西门子公司的超小型PLC称通用逻辑模块LOGO!,它采用整体式结构,集成了控制功能、实时时钟和操作显示单元,可用面板上的小型液晶显示屏和6个键来编程.LOGO!超小型PLC使用功能模块图FBD编程语言,有在PC上运行的Windows 98/NT编程软件.日本三菱电机的超小型PLC叫简单应用控制器,简称α并有AL-PCS/win-C型VLS软件,是强有力且界面友好的编程工具.日本松下电工的超小型PLC叫可选模式控制器.德国金钟—默勒公司(MOELLER)的超小型PLC称控制继电器,简称easy(relay).
　　运算速度高速化是PLC技术发展的重要特点,在硬件上,PLC的CPU模块采用32位的RISC芯片,使PLC的运算速度大为提高,一条基本指令的运算速度达到数十个纳秒(ns).三菱电机公司的ANA系列PLC最早使用32位的CPU模块,当今它的Q02H系列PLC的CPU模块也用了32位的RISC芯片,基本指令的执行时间为34ns;富士电机MICREX-SX系列PLC的CPU模块由于采用了32位RISC芯片后,其一条基本指令的运算时间为20ns.
　　PLC主机运算速度大大提高,与外设的数据交换速度也呈高速化.大家知道,PLC的CPU模块通过系统总线与装插在基板上的各种I/O模块、特殊功能模块、通信模块等交换数据,基板上装的模块越多,PLC的CPU模块与那些模块之间的数据交换的时间就会增加,在一定程度上会使PLC的扫描时间加长,为此,不少PLC厂商采用新技术,增加PLC系统的带宽,使一次传输的数据量增多;在系统总线数据存取方式上,采用连续成组传送技术实现连续数据的高速批量传送,大大缩短了存取每个字所需的时间;通过向系统总线相连接的模块实现全局传送,即针对多个模块同时传送同一数据的技术,有效地活用系统总线.
　　当前,不少PLC厂商采用了多CPU芯片并行处理方式,用专门CPU处理编程及监控服务,大大减轻对执行控制程序的CPU芯片的影响,只让执行控制程序的CPU进行顺控和逻辑运算.另外,为提高服务处理速度,缩短操作时间,采用高速的串行通信(最大波特率为115Kbps),并将UCB口(最大波特率为12Mbps)引入PLC的CPU模块,从而实现与编程工具及监控设备之间通信的高速化,并允许许多人同时使用这两个通信端口同时进行编程和调试程序.

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