2008-7-16 -- 喜欢的博文

个人信息

博主：jshfq

成就一切功业

博客公告

☆ 目标

一个专业的、资料最全面的博客。（希望游客积极参与，为你认为还可以的文章投票）

我的分类

文学天地（2）

市井小品（17）

西门子杯“工业以太网完美应用” （3）

“中控”杯实时数据库新技术与应用（4）

文化典故（352）

常识集锦（113）

历史百科（8）

“津信”杯变频器新技术与应用（4）

易控微网杯“我与SCADA” （4）

公务员考试（9）

星　新一（24）

博客日历

2008年10月

日

一

二

三

四

五

六

日志档案

2008年份（2769）

2007年份（3529）

博客信息

日志总数：6298 篇

评论数量：380

访问次数：640319

1

论PLC的发展趋势

发表于 2008-7-16 19:47:03

论PLC的发展趋势

一、前言

长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。

PLC技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将会一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。

在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。随着软PLC（SoftPLC）控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统PLC的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。对于控制软件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现得非常积极。此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。

二、开放和基于工业PC控制

PLC制造商已经开始注视基于工业PC控制技术所带来的强大冲击。有专家甚至认为，新商务活动所带来的新技术和开放技术规范将会埋葬传统PLC。PLC制造商认为，虽然在工业现场安装有大量的PLC控制设备，但他们仍然需要联合工控软件公司，以便开发他们自己的基于工业PC的过程控制软件。

诚然，几年前在工业现场明显存在着新旧PLC混合使用的情况，工业用户不得不同时学习相关的新旧知识，甚至彼此借鉴学习。大多数PLC制造商为工业用户仅仅提供了软逻辑和一种操作平台。

在高端应用方面，很难进一步区分PLC控制系统和工业PC控制系统之间的差异，因为这两者均采用了同样类型的微处理器和内存芯片。形象地打个比喻，如果你忘掉工业PC和PLC这些词语字面上的含义，那么在箱子里所能够观察到的恰恰是一些基本计算机硬件技术，我们更多观察到的却是那些基本技术的复杂化和混合体，这些技术被有效地组合到控制系统中去。

另外，采用开放控制的原因一方面是系统功能集成的需要，另一方面也是由于一些工业用户对功能过分苛求所致。如果能够给予高度的重视，就能够获得更多的基本技术知识。PLC制造商专注于系统功能化，而工业用户则专注于系统应用。人们可以看到，将来的发展趋势是将更多的功能进一步集成到一个控制箱内。因而像顺序控制和过程控制这样的事件将会采用功能化方式进行处理，其他像运动控制等也能够共享到相同的控制结构体系中。

可以相信，PLC技术将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业PC的控制系统。后者除了在灵活性方面比传统PLC具有截然不同的优势外，还具有其他优点，如能够缩短系统投放到市场的周期，降低系统投资费用，提高从工厂底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等。

关于工业PC控制系统的实时响应问题已经得到很好的解决，也许其主要的东西仍然隐藏在技术背后，但缺乏相应的跟踪记录。对于PLC来讲，坚固性是其主要特点之一，这已经有相当多的跟踪记录来验证。工业用户仍然非常小心地对待PLC，他们正在对PLC作不同的技术测试工作。在利用一种新技术时，工业用户需要考虑的问题是要冒多大的风险，同时需要考虑对其商务活动能够带来多少机会和收益。

但工业用户不完全相信开放式控制系统所带来的好处。随着技术的进一步发展，他们开始逐渐淡化这些思想观念。工业用户正在平衡采用新技术所存在的风险和给他们的商务活动所带来的收益，以便为今后的决策提供有效的保障。

工业PC技术提供了许多功能，能够增强PLC的功能特性，包括内藏视频和高速浮点数字协处理器。尽管Microsoft公司没有进一步提升该项功能特性的计划，但新的Windows CE 3.0完全能够更好地满足过程控制的需要。

不久前，Siemens公司公布了一套新的基于开放式控制系统的软件产品，即3.0版本的SIMATIC WinAC（Windows自动化中心）。WinAC是基于Windows NT，与SIMATIC S7 PLC兼容的适合于工业PC的控制系统解决方案。WinAC 3.0提供了具有较高集成度的Profibus现场总线局域网的连接性能，以及远程程序设计。此外，它还为现场控制设备本地化集成提供了一种新的DeviceNet I/O设备驱动程序，用于连接所安装的DeviceNet I/O设备。

Steeplechase软件公司也已推出了一套支持硬实时过程控制的嵌入式Windows NT操作系统接口部件。该部件进一步结合了Steeplechase公司采用SBS技术并运行于Windows NT环境的工业Compact PCI的硬实时控制软件。现在，Steeplechase公司的可视化逻辑控制器已经升级到5.0版。该控制器适合于Windows NT 4.0和Windows 2000两种操作系统，它的实时引擎能够直接与普通的Ethernet和TCP/IP集成在一起。5.0版本的控制器利用了一种增强型OPC服务器驱动程序，因而比以前的版本具有更快的运行速度。其他一些特点还包括新OI网络特性，以及能够让工业用户自己设计出丰富多彩的动态图形画面等。

Transysoft公司最近推出了新版本的ISaGRAF系列工业控制组态软件包，即ISaGRAF PRO，它是基于IEC 61131-3国际标准，并独立于任何硬件平台的软逻辑自动化控制软件包。在一个网络化过程控制系统环境中，该软件包能够应用于多种组态和分布式控制系统的开发，它包含了一套开发工具、应用程序工作平台，以及相应的“虚拟机器”运行时目标。该运行时目标能够运行于各种各样的硬件平台。

CTC自动化工程公司已经发布了一套新的控制软件包MachineLogic PCLC（工业PC逻辑控制器），该软件可以让工业PC扮演PLC的角色，且仍然保持着工业PC的功能特性。该软件能够完成一台PLC所确定的控制任务，并且与程序执行时间一样快，均在1 ms以内；还能够同时处理多任务工作，但不能同时超过16个控制任务。一种具有优先级和多任务处理内核的机制保持着对每一件控制任务的跟踪，确保控制任务能够取得最高的优先权。该软件能够运行全部5种IEC 61131-3标准程序设计语言和PID控制程序，支持两种类型的I/O控制设备。一种是像Profibus和DeviceNet等这样的现场总线I/O设备；另一种是像ISA和PC/104这样的工业PC I/O模板。另外，该软件还提供了对控制系统的在线编辑组态功能。程序可以在Windows 95/98和Windows NT下开发并运行，但也能够在RTXDOS下执行。

SoftPLC公司也提供了一种工控软件产品Tealware，有人非常形象地把这种软件产品称作穿着工业PC衣服的PLC。那些安装在支架上的控制系统已经有了小型PLC的形状系数，但SoftPLC公司的控制软件已经被嵌入到CPU中。Tealware软件能够满足各种类型工业用户的需要，从小型、单机系统到大型、分散多控制工作站应用。其特点包括全系列I/O模件、内藏Ethernet和工业串行通信接口。

最近，Tealware软件已经升级到2.3版本。其中，控制软件提供了事实上无限的梯形图逻辑控制步序，同时允许有超过百万字的数据表；许多OI/SCADA应用接口；内藏Java引擎和FTP服务器用于远程维护与管理；支持用户自己编写的C、C++、Java程序和设备驱动程序；适合于嵌入式Web服务器用；程序设计的在线运行模式；坚固的I/O模件支持能力和许多其他标准PLC功能；可以运行所输入的，或者是经过转换的A-B公司的PLC-5、PLC-2/PLC、PLC-3和SLC-500程序。

三、Ethernet的扩展与进一步容纳Web技术

当前，在所有过程控制领域，最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展。PLC也例外，现在，越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口部件。在最近的几年间，我们已经看到，发展比现有普通小快灵PLC更加强大的PLC是种趋势。Ethernet将会成为PLC的通信标准吗？也许最终结果是这样的，但现在还为时尚早。对于在PLC上提供Ethernet接口将能够解决所有通信问题，人们普遍存在着误解。Ethernet仅仅定义了OSI参考模型底部的几层协议标准，如果上层协议相互之间不能兼容，那么仍然不可能进行相互之间的通信处理。打个比方，这如同一个不懂英语的中国人与一个不懂汉语的美国人之间是不能够通过电话进行对话一样。因此，协议就是设备之间相互通信的语言。

另一方面，前进的步伐已经迈出，我们只有迎着困难而上，为了将Ethernet技术应用到工厂底层的现场过程控制设备中去，ODVA协会为此建立了一套全球性标准技术规范，即Ethernet/IP标准，以便能够解决在实际工作中所遇到的困难。

　向Ethernet靠近的一个目的在于通过Internet能够连接到所希望的任何地方。实际上，在一些意想不到的地方，Web服务器正在显露出其应有的威力。几年前，有一些PLC系统已经内藏了Web服务器，这无疑又为PLC系统增加了更多的特点。其他类型的控制设备也正在准备进一步集成Web服务器。例如，Square D公司已经有一个具备Ethernet连接接口的发动机控制中心，并正在准备开发一种内藏Web服务器连接接口的变速装置。

内藏Web服务器所体一风的益处包括开放网络、商业工具的影响、客户机/服务器关系。在过去，工业用户可能会有代表性地询问一些有关PLC方面的信息，但在现在，由于新技术的不断诞生和发展，工业用户很容易就可以得到有关这方面的信息。另一方面，随着芯片和处理器大规模的生产，PLC生产制造商能够生产并提供开放网络的产品，让工业用户花较少的费用就能够购买到功能非常完善的PLC产品。

在为将PLC连接到Ethernet和Web上提供技术支持方面，Schneider公司已经成了先驱者之一。最近，该公司推出了一种运行于Premium PLC平台的新型快速Ethernet（100 Mb/s）模件。该模件为PLC能够连接到TCP/IP的Ethernet提供了全双工自适应10/100Mb/s的连接速度，现场过程控制器之间可以共享实时数据信息，自动扫描Momentum I/O模件和其他任何基于Modbus通信协议的现场控制设备，采用一个嵌入式Web服务器提供HTML通信服务，同时提供了SNMP用于标准网络通信管理。在一次展览会上，Schneider公司还向工业用户展示了他们有关透明工厂的观念。

另外，Schneider公司最近还推出了基于Modicon公司的Momentum MIE系列处理器的适配器，该适配器提供了标准IEC程序控制性能，进一步为e-制造提供了完美的解决方案。该适配器还提供了将智能化I/O系统和其他现场过程控制设备连接到Internet和Ethernet的能力，现场过程控制设备包括所有功能化实时过程控制器。

几年前，Rockwell自动化公司也在其PLC产品中提供了Ethernet接口，而且正在坚定不移地稳步提高Ethernet的功能特性。该公司最近已经公布了一种柔性I/O模件解决方案，这种柔性I/O模件利用非专利版本的Ethernet技术能够提供实时过程控制性能。A-B公司提供的1756型ControlLogix I/O也是基于标准Ethernet TCP/IP和UDP数据传输协议的组件，其应用层使用了一种开放式、面向对象、基于生产者/ 消费者的技术。这种技术在ControlNet、DeviceNet和FF现场总线H1网络系统中也能够找到。

同样，其他许多公司也已经推出了Ethernet通信接口模件。例如，来自于IDEC公司的OpenNet PLC控制器所提供的通信接口，实现了与DeviceNet、LonWorks和Interbus等现场总线设备的兼容。该控制器利用一个Interbus远程I/O主卡件能够处理不超过480点本地I/O和512点远程数字量I/O。

Sierra公司所提供的8051型工业通信桥路能够让彼此之间互不兼容的PLC、DCS、RTU和SCADA系统很好地集成在一起。这种工业通信桥路通过RS-232、422、485，或者Ethernet通信链路实现了高速网络应用。该桥路控制器同时提供8个RS-232串行通信接口，2个RS-485/422隔离串行通信接口，2个10Base-T Ethernet接口，以及一个用于冗余热备份桥路的连接器。

来自于ProSoft公司的多制造商接口套装组件为A-B公司的PLC、SLC、ControlLogix和FLEX I/O（包括1771、1746、1765和1794）平台提供了串行通信能力。每一个模件包含了一个80386处理器，并同时嵌入有DOS操作系统，因而，可以被看作是具有I/O能力的工业PC，另外，该控制器同样具有“A>”磁盘操作提示符，以及Autoexec.bat和Config.sys文件。应用程序可以是从简单的ASCII通信到复杂的32位控制算法。

另一家通常从事运动控制方面研究的公司Giddings & Lewis也为其PiC（可编程工业控制）和MMC（机械与运动控制）系列应用于运动控制方面的产品增加了Ethernet TCP/IP接口。这些单元部件提供了可以连接到工厂内部Intranet和Internet的能力，允许现场过程控制器之间共享数据信息。现场过程控制器与工业PC之间通常采用OPC服务器设备驱动程序来连接实时数据信息，利用Ethernet网络系统和Web技术可以进行远程文件传输、程序设计和系统维护。

现在，越来越多的企业正在计划将其所有自动化控制设备逐步连接到企业范围内的信息系统中去。对于工业用户来讲，也许他们已经注意到有关Ethernet for Control系列控制解决方案，该技术更加依赖于Ethernet和Internet。几乎所有PLC供应商在其部分系列化产品中均提供了Ethernet连接特性，而且有些公司已经确定将Web服务器彻底嵌入到他们的设备内部，以便充分展现PLC的性能特点。利用PLC的Web连接特性，工业用户不但可以从任何地方监控控制系统的运行状况，而且还可以像利用系统手册一样获取所需要的任何数据信息。

当然，如果工业用户正在着手将其控制系统连接到Internet，则必须为此设置安全的信息发布地址。另外，为了防止黑客进入到控制系统中去，还必须安装一套安全性能较好的防火墙软件。

SoftPLC公司在网络安全性方面投入了极大的热情和兴趣，他们将一个具有实时和确定性的Java虚拟机器嵌入到过程控制器中去。Java使其不仅能够运行基于Web的Active X控件对象，同样也能够运行Servlets。Servlets是个运行于Web服务器任务高度集成在一起，能够提供动态Web页面内容。Servlets程序代码清晰可见、面向对象设计、模件化，开发起来非常简单明了，Servlets也提供了数据信息安全性能，允许进一步限制实时数据信息，如仅仅是所选定的工业用户，或者是所选定的注册数据信息。如果过程控制器被有效地连接到Internet，那么安全性对其是非常的重要。

黑客的入侵还不是唯一的烦恼，如果网络系统瘫痪，我们首先需要干什么呢？黑客入侵的解决方案是采用冗余。在过程控制器中采用冗余IP地址、冗余网络系统、冗余通信电缆，以及热备份等方式，当突发事件发生时能够很好地为过程控制系统提供服务。

许多PLC供应商在其产品的开发过程中仍然继续不断地改进和提高通信性能，其开发方向主要面向于Ethernet技术和基于Web技术。

Omron公司在其产品中提供了全部Ethernet连接能力，借助于TCP/IP数据传输协议，其产品完全适合于所有Ethernet技术规范。另外，该公司最近还发布了几个新的基于Profibus-DP的产品。在CS1控制器平台上，提供了主单元部件允许建立在Profibus-DP网络上所有过程控制器设备在亡命产台上的运行特性；同时还提供了一套新的Sycon-DP组态工具软件包，允许工业用户很容易就能够进行过程控制系统的组态和网络的委托管理；此外，一种新的多I/O终端可以作为Profibus-DP从部件，所组成的通信单元提供了一个接口用于连接一个或者更多的I/O模件单元，有Ethernet技术规范。另外，该公司最近还发布了几个新的基于Profibus-DP的产品。在CS1控制器平台上，提供了主单元部件允许建立在Profibus-DP网络上的所有过程控制器设备在该平台上的运行特性；同时还提供了一套新的Sycon-DP组态工具软件包，允许工业用户很容易就能够进行过程控制系统的组态和网络的委托管理；此外，一种新的多I/O终端可以作为Profibus-DP从部件，所组成的通信单元提供了一个接口用于连接一个或者更多的I/O模件单元，与该公司的C200H系列PLC还能够很好地结合在一起工作。

Rockwell自动化公司在其产品中也积极地增加了对Ethernet连接性能的支持，包括专门提供用于ControlLogix的Ethernet/IP、FLEX I/O、MicroLogix和PanelView系列产品。类似产品还有ProcessLogix、PLC和SLC 500过程控制器系列。通过进一步改进和提高，其产品能够同时支持隐式和显式两种数据信息的传输，借助于隐式数据信息传输方式，其数据字段仅仅包含了实时I/O数据信息。

在ControlLogix Ethernet/IP阵容中包含了一个Ethernet/IP桥路模件、一个Ethernet/IP通信接口模件、RSLinx软件包和一个Ethernet/IP通信接口收发器。FLEX I/O网络接口模件适合于Ethernet/IP，包括一个10/100Mb/s Ethernet/IP，包括一个10/100Mb/s Ethernet/IP光纤适配器。对于MicroLogix、ompactLogix、SLC500过程控制器和其他利用DF1协议的过程控制设备，支持显式数据信息传输方式的是1761-NETENI Ethernet接口。

Automationdirect.com公司为其D2-240和D2-250型PLC推出了一种新的Ethernet远程主模件（H2-ERM）。这种新模件通过高速Ethernet链路可以将本地CPU基本单元连接到远程从I/O子系统。每个模件能够支持16个附加的DL205模件单元、16个终结器I/O子系统、4个全扩展DL405子系统，或者此3种类型中任何之间的混合体。使用五类UTP电缆连接的子系统内部之间不能超过100m。采用中继器可以对传输距离和节点数量进行扩展，若采用光纤传输介质其距离能够达到2000m。
　　　
Advantech公司最近推出了WebLink 2040/SDA产品，该产品嵌入了Web服务器软件，通过它可以将任何机器、过程控制器和智能传感器与基于Web技术的HMI-SCADA软件一起连接到Internet或者Intranet。该产品还可以允许工业用户从全球范围内的任何地方通过Internet安全访问实时数据信息，以便监视和控制任何现场过程设备或者系统。此外，通过该公司的Advantech Studio套装软件可以让工业用户在任何时候、任何地方就能够将所完成的实时动态图形画面、趋势记录、报警记录、报表和配方转换到标准浏览器。

    另外一种来自Newport公司的Web服务器模件是iServer，该模件有可能实现将现有的PLC和其他控制设备连接到Internet。这种DIN架装式模件单元允许不超过32个具有串行通信接口的控制设备连接到Ethernet和Internet，担当一种Web服务器和与RS-232、422、485兼容的Ethernet串行桥路。
　　　　
    但是，并非所有PLC通信性能的改善都是针对Ethernet或者Internet的。不久前，Rockwell自动化公司就针对ControlNet公布了新版本并适用于A-B公司的PLC-5C现场控制器和SLC 500适配器模件。1747-ACN15和1747-ACNR15适配器模件为SLC（1746）I/O所提供的确定性和非确定性网络连接特性现在与其PLC-5C现场控制器完全兼容。
　　　　
    Moeller电子公司先前一直采用具有自主版权的通信协议，而现在也已经开始转向开放网络协议。他们所推出的被叫做XI/ON的新一代I/O结构体系将成为其PLC开发完整的一部分。利用该结构体系可以进行片段和模块式的设计工作，它所集成的网关允许连接到Ethernet、Profibus-DP、DeviceNet、CANOpen以及更多的网络系统。
　　　　
    PLC相关通信性能的增强除体现在硬件方面以外，还充分体现在软件方面。例如，KEPware公司为其KEPserverEX系列产品推出了新一代32位Control-Logix Ethernet OPC服务器驱动程序。该OPC驱动程序软件改善了OPC和DDE客户与A-B公司的ControlLogix现场控制器之间的速度和连通性；还提供了一套灵活的人机界面；可以自由利用A-B公司的OPC服务器套件。它还包括PLC5/SLC505 Ethernet驱动程序。它也进一步优化了1756的ENET接口，改善了通信性能，并支持该公司的自动化标识符数据库。
　　
四、过程控制应用
　　
    尽管传统PLC被应用于离散过程控制领域，但现在，PLC已被广泛应用于连续过程控制领域，而且基于连续过程控制技术的发展趋势正在进一步得到增长。通信是PLC应用的关键技术，这种技术在PLC领域已经得到扩展。同系统一样，对PLC进行分散化处理已经成为可能，所以更容易进行管理，以便能够更好地集成在一起。

面对传统工业过程控制市场所存在的巨大竞争压力，许多PLC供应商正在开始主动转移他们所服务的过程控制应用领域，而且必须放弃传统PLC应用已经占据的一些市场份额。

经过较短时间的努力开发，Siemens公司便陆续推出了基于过程控制的PLC产品，1990年以前就推出了SIMATIC PCS产品，而在1997年便将产品提升到了PCS 7. 这种开发工作一直要持续到Siemens公司满意为止，但随着各种各样新技术的不断诞生和发展，所开发工作不会停止的。尽管离散和连续过程控制应用都使用了同样的硬件产品和网络系统，可能还需要额外增加一些特殊模件，但它们之间始终存在着一些不同的差异。只要将不同类型的应用软件装入到同样的系统之中，就能够完成不同的过程控制应用。

任何PLC供应商将会继续全神贯注于批量和混合型过程控制的研究开发。作为一个很好的例子，Schneider自动化公司正好给我们带来了其QPC（Quantum Process Control）产品，在过程控制领域能够使得一个控制系统真正实现完全目标化。QPC利用一套网络化分布式PLC系统来完成过程控制应用。QPC完全基于Quantum PLC和Momentum I/O操作平台，能够从单个Quantum PLC逐步延伸到分布式系统中去，并且也能够全部与Ethernet、Internet和TCP/IP技术完全集成在一起。

    Rockwell自动化公司计划进一步增强A-B公司的ControlLogix多功能控制器的过程控制性能，同时增加一套冗余解决方案和流量仪表模件。其1756-CFM可组态流量仪表模件将提供支持两通道0-120kHz范围内频率输入的能力，可以接受大多数涡轮或者质量流量仪表的输入信号。在6.0版本的RSLogix 5000中，将同时提供功能模块图表（FBD）和过程控制指令表两种编程方式。其ControlLogix平台也同时集成了RSView可视化HMI软件部件。在ControlLogix中，ActiveX面板显示控件与过程控制指令表同时工作，并在RSView的基础上为过程控制应用提供完美的画面显示。另外，其RS系列批量控制应用也提供了集成化S88批量处理能力。
　　　　
    Toshiba公司发布了其V系列集成化过程控制器，该控制器能够进一步结合PLC系统、DCS和工来控制计算机。其主要特点包括：为所有3种操作平台模式提供了一套公共的组态工程师工具包；为任何顺序控制器、回路控制器和计算机模件的结合提供了一种公共的底板总线结构体系；为全局过程变量和Windows NT 4.0提供公共的标识符数据库；还提供了一套公共的基于Ethernet的LAN网络系统。该控制器程序设计语言兼容IEC 61131-3标准。其Web连接性能有助于工业用户进行远程组态、发现并修理故障等工程化活动。
　　
    Siemens公司的PLS 7过程控制系统最初是基于SIMATIC S7-400型PLC，最近已经升级到5.0版本。其最大的特点之一就是具有柔性分布式服务器/多客户结构体系，完美地结合了开放式总线结构。基于Profibus和HART现场总线的通信协议被广泛用于现场控制设备的集成；Profibus现场总线、工业Ethernet、TCP/IP被用于系统总线；Ethernet TCP/IP和快速Ethernet被用于终端总线和企业集成的连接。

    同样，Rockwell自动化公司也推出了增强型ProcessLogix分散型控制系统。随后，又公布了其FlexLogix分散型控制系统，其中内藏有5430型FlexLogix控制器和现有的Flex I/O控制设备产品。5430型控制器与A-B公司的ControlLogix多功能控制器使用了与Rockwell自动化公司相同的过程控制软件包RSLogix5000。
　　　
    Rockwell自动化公司的ControlLogix 5550多功能控制器，为满足运动控制的需要已经增加了3种新指令，同时也增加了两种新的坐标类型。通过允许RSLinx软件用一个请求命令能够接收全部标识符数据列表的方式，网络数据吞吐量得到了极大的提高。另外，OI工具现在具备了图形化接口，允许对趋势图表和柱状图的数值进行监控，大大增加了一个系统的浏览工具。
　　　
    在Watlow Anafaze公司推出的PPC-2000混合型温度控制器中，将多回路PID控制功能和可编程逻辑控制功能集成在同样的过程控制软件包内，具有处理48个PID回路和48个数字量I/O点能力。
　　　
    Moore公司推出了专门为过程控制领域设计的基于Internet技术的控制系统Procidia。该系统通过Internet技术的控制系统Procidia。该系统通过Internet和企业内部Intranet，利用基于工业PC的HMI和OPC服务器的自组态方式进行本地和远程操作与控制。

VMIC公司带来了基于工业PC的控制器VMIPC-8400，该控制器同时嵌入了相应的IOWorks过程控制软件包。VMIPC-8400遵循IEC 61131-3国际标准，非常适合于连续过程控制和PLC应用的需要。
　　
五、冗余特性
　　
在工业过程控制领域，每年对具有更高可靠性系统产品的需求都在逐年增加，其中绝大多数是受经济利益的驱动所产生的。工厂停机损失所带来的代价是极其昂贵的，而且所造成的生产成本也会随之增加。尤其在欧洲，一系列规章制度的主体正在逐步得到完善和加强。现在公布的IEC 61508标准为过程控制系统的安全性能提供了设计依据，该标准主要针对可编程电子系统内的功能性安全设计而制定的。

PLC在安全停机系统领域的应用已经有了很长一段时间。也许Triconex和Pilz公司能够为我们提供许多这方面应用的见解，但其他PLC供应商也正在瞄准这一应用领域的前景，同时也使得一些PLC硬件供应商感到非常棘手。SoftPLC公司已经推出一种冗余系统的解决方案来满足这一应用需求，而且在实际工程中也得到了应用。其应用经验告诉我们，主要秘诀在于对硬件和独特I/O结构体系的仔细选择，并且他们也寻找到一些适合于该领域应用的总线系统以及其他不匹配的东西。

其他个别著名的PLC供应商在安全和冗余性应用方面新近也提供了相应的产品。Rockwell自动化公司正好推出了Guard PLC 1200和2000系列安全型过程控制器，并与其现有的PLC系统一起为全部自动化系统提供监控和调节的安全性操作。该过程控制器内藏冗余的CPU系统，利用内部测试电路检查I/O模件的运行状况，而不是直接使用冗余的I/O模件。系统遵循IEC 61508标准安全技术规范，并同时得到了TuV产品服务机构的一致认证，完全能够应用于具有SIL 3级安全等级要求的自动化过程控制应用。

Rockwell自动化在其ControlLogix平台也为工业用户增加了冗余性选择。一种新的软件部件适合于1757-SRM系统冗余模件，以便做出适当的选择。它可使用RSLogix 5000程序设计软件与其他一些模件一起组成冗余系统，并可以使用供电电源、机箱和ControlNet桥路等标准部件。

    Schneider自动化公司为工业用户在临界应用方面提供了一种Quantum系列热备份方案选择。当类似数据信息通过Quantum系列远程I/O处理器时，它所连接的主处理器和数据信息需要通过来回式的校验链路检查以及处理器本身的过滤。热备份处理器能够监控Modbus TCP/IP、Modbus+和Modbus通信接口的地址，所以对于客户计算机通信其控制传输器是显式传输的。
　　　
    Triconex公司不久前公布了一系列新产品。其中包括能够应用于不超过450个测点的小型应用系统的新版本Trident triple模件冗余控制器，其特点除包括一个模拟量输出模件、一个脉冲量输入模件和一个增强型通信功能模件以外，还包括现成的模拟量输入、数字量输入/输出，以及固态继电器输出模件。另外，该控制器还完全兼容OPC连接技术规范，同时得到了Tuv Rheinland组织机构的鉴定并符合SIL 3级安全等级要求，也符合DIN AK 6级安装技术规范。
　　　　　
    Triconex公司还推出了一种新版本的TRICON 2003 PLC产品，其主要特点是数字处理器的处理速度比原来的版本要高出两倍以上。与以前的版本相比，TRICON 2003 PLC同样兼容OPC连接技术规范。

    Siemens公司已经开始积极主动介入这一应领域，并及时推出了SIMATIC S7-400F产品。该产品属于其高端S7-400 PLC的一个具有自动保安装置的版本，主要目的是为安全停机系统应用而设计的。它能够满足IEC61508标准所制定SIL 3安全等级的运行要求。如果有临界应用情形发生，控制器能够进入到用户定义的安全状态，以便按照预定的顺序执行停机程序，随后就可以向工业用户提供诊断数据信息报告。系统程序由SIMATIC STEP 7通用开发环境来完成，该开发环境为工业用户提供了程序模块库和安全功能模块。
　　　
    GE Fanuc公司去年就已经推出了型号为Max-ON的热备份冗余软件，该软件被应用于标准系列90-30 PLC系统，通过Genius LAN通信网络，远程I/O彼此之间可以进行通信。软件由即插即用型子程序组成，以便进一步完成诸如变量同步、冗余I/O总线控制、程序等价测试、主CPU的挑选以及高级诊断等一系列任务。
　　
六、运动控制
　　
    PLC在运动控制领域的应用也已经有很长一段时间了，而且还保持了很好的增长趋势。

最近，Automationdirect.com公司计划为其DL205 PLC推出具有四通道高速计数器的H2-CTRIO模件。该模件单元支持4个独立可组态的100kHz计数器/定时器通道，还具备4个隔离高速DC输出通道，并运行于独立的CPU扫描程序，使其具备了非常快速的响应能力。该模件也能够通过本地基于计数事件的处理器进行编程，而不需要从控制CPU中得到任何协助。程序设计通常采用DirectSoft32和Think & Do工控组态软件包来进行。

结合机械和运动控制方面的内容，Giddings & Lewis公司提供了基于工业PC的MMC（机械与运动控制）软件产品PiCPro for Windows，该软件兼容于IEC 61131-3标准的梯形逻辑图和功能模块图表程序设计方式。该软件内藏于PCI总线模件中，当宿主工业PC停机以后，该模件单元能够继续运行操作。其特点包括不超过32个轴向的模拟量控制或者SERCOS伺服系统控制，具备运动控制性能，内藏OPC服务器驱动程序、电子邮件和文件传输器，以及为DeviceNet或者Profibus提供的通信接口，另外还提供了标准Internet和Intranet访问工具。
　　
七、软件工具
　　
现在，软件工具继续成为PLC用户最感兴趣的内容之一。对于PLC硬件，工业用户只需要关心其性能和价格方面的内容即可。当前，越来越多的PLC用户希望能够寻找到更多的软件工具和集成工具，以便能够进一步提高PLC硬件的性能。

工业用户所有工作的目的在于实现系统集成，所以他们正在努力实现将运动软件包、PLC、操作员界面甚至Internet结合在一起。同时，工业用户还希望开放控制能够完成逻辑控制，也能够运行Java脚本程序。

然而，问题在于工业用户通常是通过购买PLC硬件产品的方式来免费获得软件工具的。如果工业用户打算支付软件费用，他们希望花同样的费用能够购买到与市场上质量相同的PC软件。软件供应商也正在努力开发，并希望能够为工业用户提供更多软件工具的选择机会。

Rockwell自动化公司提供了基于RSLogix系列版本的袖珍型软件RS-PocketLogix，该软件运行在基于Windows CE操作系统平台的袖珍型计算机上，用于工厂底层SLC-500和MicroLogix可编程控制器的维护和故障处理，支持PLC-5和所预定的ControlLogix逻辑控制程序。

现在，Rockwell自动化公司已经将软件升级到RSLogix 5000系列版本，该系列软件版本采用了ControlLogix结构体系和Logix 5550处理器。RSLogix系列版本软件其自身已经升级到4.0，此外，借助于对A.I.系列入口命令、改进的安全性能和有效性对比，以及一种新地址向导的支持，能够支持A-B公司的PLC产品和个别改进程序。

Nematron公司也已经发布了5.40版本的工业自动化套装软件，该软件增加了在线逻辑控制变更、流程图表跟踪等功能，允许工业用户真实地跟踪逻辑控制路径，增强报表和编辑能力，包括标识符交叉搜索和所有报表打印等。为流程图表开发所增强的编辑功能包括全程搜索、标识符名称的替换、自适应流程图表模块，以及改进的剪切和粘贴性能，以便有能力将注释性内容嵌入到流程图表模块。新版本软件也增加了对OPC 2.0的支持能力，包括标识符浏览和数据信息访问等。

Siemens公司的SIMATIC STEP 7是一套全开放专业版软件，并已经成为该公司通用开发环境软件工具，直接用于组态、管理和维护工厂范围内的自动化控制系统。该软件使工业用户可以将一个自动化工程项目再细分成设计阶段、执行与测试、委托与启动、运行，以及维护等，然后，将所有工作集成在单个软件包内。单个自动化工程项目可以采用许多程序设计语言的任何组合来进行编程工作，从而在其中选择最适合于所给定应用程序的那一部分。同样的程序代码能够在基于工业PC的SIMATIC WinAC控制系统中得到运行，以满足软件和硬件对实时性的要求。

不久以前，新合并成立的Entivity公司已经发布了Think & Do Live软件。该软件是一套基于e-控制方案的产品，并集成了控制、通信和信息技术，同时也是一套能够提高生产效率的现代化软件工具。该软件所内藏的机械和过程监控功能能够与可操作的信息显示结合起来，以便进一步提高生产效率。该软件还能够被应用作为综合控制、通信和监控系统的解决方案，或者应用于遗传算法控制系统。

同样，Automationdirect.com公司也推出了新版本的基于工业PC的过程控制软件包，现在，该软件包包括了全套OPC 2.0兼容服务器，以及对RUNtime PC和WinPLC的完全性支持能力。

Schneider公司推出其Modsoft系列产品的新一代软件ProWORX Nxt，该软件为Quanturn、Compact和Momentum PLC等流行硬件产品平台提供了基于Windows操作系统的图形化用户界面，也提供了与984系列产品兼容的梯形图逻辑编辑器，为编程面板和PLC之间提供了直接或者网络方式协同工作的连接选择。另外，它还支持Modbus、Modbus+和依靠Ethernet TCP/IP协议的局域网连接方式。其他特点包括组态环境中的最新型图形化用户界面、改进型文档，以及支持所有梯形图和文档之间转换的实用程序。

最近，Giddings & Lewis公司为工业用户提供了一套集成了IEC 61131-3标准逻辑和运动控制编程环境的软件产品，即PiCPro for Windows。该软件产品将所有特点集成在一个工程项目管理器之中，可以在线开发用户帮助信息，还可以通过Internet进行程序设计，同时支持SERCOS系列运动控制产品。

自从所有编程方式被软件工具替代以来，PLC编程软件已经发生了根本性的变化，而且这些软件工具仍然保持着一定的增长趋势，并且不断有适合于各种应用的新特点诞生。

Siemens公司推出的3.2版本STEP 7-Micro/Win 32程序设计软件提供了一种新的FBD编辑器，以及与IEC 61131-3标准兼容的梯形图程序设计语言和FBD。该软件能紧密地与Windows操作系统集成在一丰收，提供诸如增加/移动程序和定制安装方式等一系列功能特性。同样，在Windows中采用单个工程项目文件的方式更加容易对工程项目进行管理，如电子邮件和备份等。另外它还提供了新的保存方式选择，只要双击工程项目文件就能够自动启动工程项目。

SoftPLC公司正好也发布了TOPDOC NexGen（被称为下一代）软件。TOPDOC是一个梯形图逻辑程序编辑器和用于SoftPLC开放结构体系控制软件与过程控制器的维护工具。该软件采用了Java程序设计语言进行开发，其主要特点是充分采用了Web技术，从一个Web浏览器上就可以进行远程监控和修改PLC参数，而且能够运行在Windows和非Windows操作系统平台上，如Linux。

Altersys公司和Indusoft公司进一步联合起来，分别推出了基于Altersys公司ISaGRAF系列的Virgo自动化套装软件，以及基于Indusoft公司的Web工作室。Virgo套装软件能够嵌入到Windows CE中，并通过Internet与其他过程控制系统建立起通信链路。借助于ISaGRAF系列产品和IEC 61131-3技术标准，Virgo套装软件包括了自动化过程控制系统（嵌入式或者非嵌入式）组态和运行所必需的软件部件，如HMI、报警、事件记录、趋势记录、硬实时控制和通信等。

另外一种来自于IPMI公司的基于Java技术开发的软件产品是EPS for Java，该软件重新开发了新版本的图形化继电器梯形逻辑组态编辑器。由于该软件基于Java程序设计语言，因此是一个交叉运行平台，相同的拷贝可以运行在Windows 95/98、Macintosh或者其他操作系统平台，并同时支持Java运行环境。

Entivity公司最近发布了版本号为6的Think & Do Studio软件产品。该软件产品是建立在Visio技术基础之上，并在一个标准开发环境中集成了流程图表控制逻辑、HMI、运动控制、PID回路控制、智能化I/O控制设备接口，以及工程项目文档工具。该软件可以完全升级并跨越Microsoft Windows平台，到目前为止，据说是第一套基于COTS软件平台的过程控制软件包。其最显著的特点之一就是所具有的自动查找和组态工具能够使其非常容易地连接到智能化I/O过程控制设备网络系统中去。
　　
八、硬件与软件
　　
通过短短几年的努力，我们不断看到有许多新的软逻辑控制软件产品被推出。许多独立软件供应商已经开始出售这种软件产品，传统PLC供应商在他们的产品目录中也已经开始逐渐增加基于工业PC的控制产品。另外，PLC开发费用中，软件开发费用所占的百分数正得到稳定的增长。例如，Rockwell公司将40％的开发费用投入到硬件产品开发中，而将60％左右的开发费用转移到了软件开发工作上。其着眼点在于全球市场对软件产品有强大的购买力，并要求软件产品能够更加完美地运行在工业标准平台上。

    PLC一般总是使用梯形图逻辑控制程序，现在，所有类型的其他产品正在努力获得并使用一些或者全部与IEC 61131-3标准兼容的程序设计语言，包括梯形图逻辑图表、功能模块图表、顺序功能图表、结构化文本和指令表等程序设计语言。
　　　
    然而，硬件、操作系统和应用软件相互之间都是延缓此独立的实体，与传统的全集成PLC系统有很大的不同。随着硬件和操作系统的不断发展，操作系统所提供的标准商业化功能特性可能会进一步促使PLC变成一种更加不同的控制设备，这也就是PLC需要采IEC61131-3标准程序设计语言的原因所在。
　　　　
    可以采取各种方式来解决PLC的编程问题。Rockwell公司对其所有产品均采用Logix系列软件来编程，包括机器人控制器、软逻辑控制器。传统PLC系统全部采用RSLogix 5000软件进行编程工作。其他途径包括微软技术，像DCOM、ActiveX以及Sun的Java等，在将来，也许会使用Microsoft.Net技术，其中大多数编程方式是通过Sun宏系统和ONE（开放网络环境）来发布的。
　　
    基于Windows CE的应用软件和标准工具将允许工业用户可以通过多重硬件生命周期的方式来保护他们所购买的软件。这种趋势将进一步改变工业用户对传统PLC产品产品的购买决心，而且仍然要涉及到PLC硬件技术规范、外围设备和通信连接能力，这好像有些类似于购买一台工业PC。相对于工为一用户习惯性决定过程而言，他们需要认真评价一种过程控制器及其编程软件的灵活性。这也有助于平息人们评价哪种程序设计语言是最好的争论。梯形图逻辑、流程图表、静态逻辑、功能模块、IEC 61131-3标准混合编程，连同Visual Basic和Visual C++等都能够很容易地把基于Windows CE的PLC作为一种对象来对待处理。不久以前，一些亲的软逻辑和基于工业PC控制的产品已经问世。
　　　　
    来自于制造业数据系统（MDS）公司的WinMotion软件在单个套装软件中提供了软运动控制、软逻辑控制（兼容IEC 61131-3标准）和一套数据服务器，并不需要任何运动控制接口卡件，或者专用硬件产品。此外，它还能以实时方式提供连续包括维护、生产和质量等数据信息。该软件可以运行在具有单个处理器并安装有VenturCom RTX软件部件的Windows NT操作系统平台上。该公司还公布了一套开放式API接口，能够让工业用户进步集成第三方软件技术。
　　　　
    Rockwell公司也推出了SoftLogix 5800软件。该软件提供了一种新的软控制器，在一个相同的控制系统中，能够同时完成顺序和运动控制功能。与该公司其他Logix产品一样，该软件仍然使用了Logix运行引擎，RSLogix 5000编程软件和NetLinx开放式网络。该软件也能运行在Windows NT/2000操作系统平台上。
　　　　
    前不久，Entivity公司推出了5.1版本的可视化逻辑控制器软件。其显著特点是增加了一个对DeviceNet标识符组态器的安装选项，以及改进的OPC服务器。该软件对NVRAM有更好的支持能力。
　　　　
    Automationdirect.com和KW公司联合推出了适合于WinPLC CPU模件运行引擎并兼容于IEC 61131-3标准的ProConOS PLC产品。它具有抢占式、多任务运行引擎，而且被嵌入到Win-PLC模件中。应用程序的开发采用MULTIPROG来完成，MULTIPROG是一套兼容IEC 61131-3标准的软件开发工具，它允许工业用户在WinPLC上同时运行任务，然后被独立地运行，而且可以具有不同的运行循环周期和时间版段。

    Twin CAT软件系统公司所推出的Beckhoff软件可以运行在安装有Windows NT/2000或Windows CE的工业PC上，能够将I/O接口嵌入到实时过程控制器中，形成多PLC系统、NC轴向控制、程序设计环境和操作站。所显示出来的特点实际上是嵌入了IEC 61131-3软件的PLC,或者是工作于Window NT/2000操作系统平台下的软件NC。程序和运行系统可以在相同或者独立的工业PC上运行。用户界面和其他程序之间的数据信息通信则依靠Microsoft公司的开放式标准，如OPC、OCX、DLL等。
　　
九、适合PLC应用的新模件
    前文已讨论了新的适合于PLC的插入式运动控制模件。对于其他类型的插入式部件及其附件，可以获得更好的选择，同样还有一些较新的选择方案。
　　　　
    Siemens公司已经推出了一种新的基于AS-I现场总线标准通信处理器模件CP243-2，该模件为低级变送器总线提供了直接地址连接方式，还能够与任何S7-200 CPU及其扩展版本工作在一起。
　　
    Automnationdirect.com公司推出了一种名为EZText的新型PLC文本操作面板，该产品支持广泛通信协议驱动程序的选择。所支持的通信协议包括该公司的LOGIC、A-B公司的DF1、Omron公司的Host Link、Mitsubishi公司的FX系列、Modicon公司的Modbus RTU和GE Fanuc公司的SNPX等。每个EZText操作面板都可以在DeviceNet版本中得到很好的利用。所有模伯均提供了5个用户可定义按钮、一个内藏菜单系统、滚动式数据信息输入，以及全隔离电源供应。EZText操作面板还提供了5个用户这下义的LED和LCD显示窗口，可支持2-4行不超过20个字符数据信息的显示。
　　　　
    Aromat公司为其FP0系列PLC提供了一种具有12位分辨力和8通道模拟量输入模件。一个FP0能够处理不超过24路的模拟量输入信号，还能够完成多种浮点数字运算、精确PID控制和自整定。只要通过调制解调器就能够进行模拟量信号的远程监控。

    同样也来自于Aromat公司的一种新模件是FP2 PLC。FP2 PLC模件具有高速计数能力，依靠4个信号通道其最高频率可以达到200kHz；同时，一个活动的电动机动动单元能够处理4个方向的轴向运动，而且每个轴向运动的速度可以达到100kp/s。另外，它还具环回路控制或者PWM输出。
　　
    ABB自动化公司提出了一种新的称为Industrial IT的编程解决方案，并成为其AC 800F现场控制器产品的一部分。AC 800F所具有的开放结构单元体系能够同时处理本地和远程I/O模件、智能化传感器的4-20mA信号，是一种具备了多种现场总线技术的现场控制器。AC800F还提供了减少工程设备安装周期和资产优化分析等性能，通过OPC技术提高了与ActiveX和Web的连接能力。AC800F中的每个单元可以从4种独立的现场总线网络采集和处理各种诊断数据信息，它还提供了与IEC61131-3兼容的编程工具软件。
　　
十、驾御现场设备级控制
　　
　随着通信技术的进一步发展，有可能利用通信系统将控制功能形成闭环过程控制，因为越来越多的控制计算机已经嵌入了I/O系统。
　　　　
    例如，Rockwell自动化公司所推出的DeviceLogix充分应用了模件技术，能够被完全集成到工厂底层现场过程控制设备中去，为现场设备级提供了低价格过程控制应用。DeviceLogix还提供了简单化独立过程控制应用特点和性能，诸如单个应用条件、事件侦测、报警管理和布尔逻辑运算等，减轻了具有较多控制任务的控制系统主控制器，甚至是最低级过程控制设备的负担。首先推出的过程控制产品是A-B公司的1792/1792D系列、ArmorBlock MaXum I/O系列、1791D 　　CompactBlock I/O系列、1799嵌入式I/O系列，以及800E DeviceNet局部操作站和DeviceNet辅助软起动器系列。
　　　　
    在2000年初，Siemens公司就推出了IM 151/CPU，同时将所增加的PLC功能应用到ET 200S I/O系列产品。
　　　　
    Festo公司也已经将PLC技术嵌入到其气调节阀产品中。该公司新近推出的SB6产品在这一领域得到了很好的应用。另外，它提供了与A-B公司SLC-500相同的技术特点，通过便携和远程等增加了数字量的模拟量I/O系列模件通道。SB6还提供了一个兼容于DeviceNet的电子式节点，能够与DeviceNet数据采集器集成在一起，百且介于电子模件和气动模件之间，为各种应用功能提供了PLC逻辑控制。
　　　　
    Phoenix Contact公司所推出的系列化DIN架装式PLC被称作远程现场控制器（RFC），而且非常适合于Interbus I/O系统的应用。所有模件单元都能够采用PCWORX组态工具软件进行编程设计工作，PCWORX是套完全基于IEC61131-3标准的组态工具软件包。
　　
    Wago公司所推出的可编程现场控制器能够完全与其Wago I/O系统工作在一起，允许工业用户在本地存储和运行程序，同时还能够与网络系统进行通信。它并不需要通过网络传输就能够对信号进行预处理和逻辑解决方案的调试。信号预处理从相当程度上降低了装载现场数据信息的负荷，能够为现场过程控制建立起非常完善的分散控制应用。
　　
    VMIC公司同样也推出了增强型版本的DIN架装式IOMax PC控制器，即VIOMAX-8450。现在该控制器已经采用了300MHz的MMX微处理器芯片，而且仍然采用基于IEC 61131-3标准的IOWorks控制组态工具软件包进行编程设计。
　　
十一、替代嵌入式控制器

据相关调查报告显示，现在对于低端PLC市场的争夺仍在继续进行，这也进一步促进了PLC的发展。随着微型和超微型PLC技术的发展和数量的增长，它们已经开始进入到新的应用领域。例如，微型PLC已经开始替嵌入式控制器的工作内容。像Omron公司已经察觉到这一技术发展的新动向，并逐渐计划将其产品应用于商业器具、饮料分发设备以及商业、工业等。这些行业之所以正在应用微型PLC，正是由于它具有卓越的灵活性、市场开发周期短、适应性强、竞争性的价格等一系列优点所至。

对于PLC或者嵌入式控制器的选择主要依赖于它们的体积大小，尤其是如果需要特殊功能时，嵌入式控制器的缺陷就逐渐显露出来了。尽管嵌入式控制器具有很低的价格，但其中仍然包含了质量控制、维修以及服务等方面的价格。

Mitsubishi公司的FX1S超微型和FX1N微型PLC系列产品正在面向嵌入式应用领域发展，它们能够处理从10-128个I/O通道，并且具有2个轴向的运动控制性能，还具备PID控制指令应用于连续过程控制。
　　　　
来自于Entertron公司的SK1600-RIC型嵌入式可编程逻辑控制器（ePLC）具有16通道数字量输入和12通道继电器输出基本单元、一个RS-232接口、一个10kHz高速计数器通道，以及4kb的程序存储器。另外，它可以在Windows和DOS操作系统平台下采用梯形逻辑图编程方式进行控制程序设计。该产品还能够被应用于有或者无操作员界面的连接。

Omron公司最新推出的CPM2B系列微型控制器，其设计仍然保留了工业用户所希望的低性能价格比的特点，以便工业用户能自由构建控制系统。其特点还包括提供了备份电池、增强型通信机制、I/O通道可扩展到128路、RS-232接口、可移动终端、PID控制回路以及其他高级指令系统等。
　　
Blue Earth Research公司已经将Xplor-52R控制器增加到其为嵌入式控制应用所设计的Xplor系列个人数字控制器中，能够提供有限的监控功能和数据信息记录应用。它能够支持Xplor系列所有标准特点，同时包括了一个89C52 CPU单元和用于存储Basic程序的8kb的EEPROM存储器，以及一个RS-232接口。其他元件包括一个8通道12位A/D转换器、一个4通道12位具有有效输出电压范围的D/A转换器、一个看门狗定时器，以及一个LCD和键盘接口。
　　
十二、PLC将会成为过程控制领域内的日用品

仅仅从PLC系统价格正在逐渐降低的理由进行推理，尤其在低端应用方面，PLC将会成为这一领域的日用品。由于PLC系统最小模件单元的价格也只不过100美元，甚至更低，即使这些模件出现故障，工业用户从心理上已经感觉不到是否还值得重新修理。许多工业用户直接采取了抛弃出现故障的模件，进而换上一块新模件的处理方式，因为重新修理这样的故障模件也许会花费同样甚至更多的费用。

相反，我们不要被低价格所愚弄。一些小型甚至超小型PLC系统已经向工业用户提供了模拟量I/O、PID控制回路、通信接口，甚至与企业网络系统相连接的现场总线。具有14个通道的I/O和4个PID控制回路的PLC系统，其价格才99美元，这种产品非常适合小系统控制应用的需要。

    一些PLC供应商依托强大的应用市场继续发展小型PLC产品，甚至大量的工业用户已经将其看作是低端应用市场上的日用品。PLC供应商需要充分考虑的问题是他们不仅仅要供应硬件产品，还必须采取相应的措施为工业用户解决工程师可用的组态工具、故障诊断技术、网络通信能力以及除基本自动化硬件以外的附加软件包的适用性能。
　　　　
    Rockwell公司最近为其Compact Logix系列产品增加了一种新的Compact Logix 5330控制器。该控制器能够与1769系列Compact I/O模件，不超过256个本地I/O测点，另外还为用户提供了256kb存储内存。CompactLogix使用了相同的能同时被ControlLogix、Flex Logix、SoftLogix和RSLogix 5000共享的Logix控制引擎。
　　　　
    Automationdirect.com公司为其DL05型微型PLC也提供了个别新版本产品。D0-05DD-D包含了具备8通道DC输入和8通道DC输出的DL05 CPU模件，采用了12/24 V DC电源供电、具备6kb的存储器，可利用RLL/RLLPlus进行程序设计，还提供了一个RS-232程序和通信接口。它具有两种可组态并独立于CW/CCW的脉冲顺序输出或者步序，直接脉冲输出频率可以达到7kHz。此外，D0-05DR-D还提供了6通道继电器输出。
　　　　
    Siemens公司为其SIMATIC S7-200系列产品推出了采用一种新类型CPU的微型PLC系统。新类型CPU为S7-226，该CPU为能够进一步连接到工业LAN系统或者诸如调制解调器、打印机、条形码阅读器等外围设备，相应增加了点到点接口（PPI）或者自由接口（连续ASCII）。
　　　　
    来自于GE Fanuc自动化公司的一种新产品是VersaMax CPUE05 CPU模件。该模件的特点主要包括与Ethernet等的连接能力、更快的指令执行时间，以及更多的用户存储器支持。新增加的功能包括一个10Base-T连接、全双工通信接口，通过利用切换开关以便消除数据碰撞现象，并同步进行发送和接收数据信息；它还提供了64kb用户可配置存储器，采用RS-232和RS-485接口进行通信连接；具备本地操作员界面；以及可选择与Ethernet、DeviceNet和Profibus现场总线连接。
　　
    Mitsubishi电子自动化公司已经推出了新一代Q系列PLC系统，程序设计采用了基于Windows编程软件工具。程序通过USB接口进行传输。其特点是能够支持Internet电子邮件、调制解调器和10/100Mb/s Ethernet；可以连接到DeviceNet、Profibus、CC-Link和NET/10；每个CPU可以允许有不超过252个程序的同步运行；另外，它的体积也是非常小的。
　　　　
    CTC公司为工业用户提供了一套2601自动化成套工具，该工具包括增强型2601控制器和基于Windows平台的Quickstep SE程序开发工具软件包，Quickstep SE是该公司用于2601控制器具有专利的程序设计语言，尤其能够满足需要数字控制和串行通信的小型应用项目的应用要求。为2601所编写的控制程序只要通过相应的转换就可以运行于其他2000系列CTC控制器上。
　　
    一种新的来自于IDEC公司的产品是MicroSmart PLC，在该PLC的CPU模件上提供了10、16或者24通道的I/O。其特点包括一个标准的电源供应电路、4通道高速计数器、一个RS-232接口和一个模拟量分压计。具有24通道I/O的CPU模件也能够与总计不超过88通道的I/O模件一起工作。
　　　　
    来自ifm电子技术公司，并具有一对AS-I现场总线的主控制器包括两个采用IEC 61131-3标准编程以及依靠AS-I和RS-485通信的AC 1011 PLC。AC 1011采用了单个控制器方式，其I/O允许不超过124通道输入和124通道输出；而AC 1012则采用了双控制器方式，其I/O通道数量是AC 1011的两倍。
　　　　
    此外，许多PLC系统已经与操作员面板和其他HMI系统一起使用，在有些情况下，PLC的逻辑处理功能已经被直接集成到HMI软件中。
　　　　
    来自于B&R工业自动化公司的B&R PP21/41高级操作面板进一步结合了Compact PLC和HMI面板系统，并应用于集成低价格机械控制和操作员界面。它具备700kb的SRAM和1.2MB的FlashPROM存储器，采用了基于IEC 61131-3标准的程序设计语言、ANSI C和B&R自动化Basic语言进行编程设计工作。模件单元包括16通道数字量I/O，所具备的6个可利用扩展插槽用于附加的数字量、模拟量通道扩展以及通信I/O模件。串行和CANbus接口也同样被包含在其中。
　　
    EXOR公司也已经通过将一个PLC和I/O模件嵌入到一个叫做HMIcontrol集成系统的方式来扩展其UniOP系列HMI操作面板，PLC模件完全与其所有UniOP产品兼容，并使用了相同的、基于Windows平台、用于所UniOP操作面板的组态软件包。
　　
十三、结束语
　　
　面对激烈市场竞争所带来的局面，企业只有紧紧把握市场运行的脉搏，充分结合自身的特点，面向世界经济的大潮，不断融入新技术、新方法，推陈出新。同时，随阗PLC供应商的不断努力，并进一步在e-制造和e-控制技术方面实现新的突破，所推出的新一代PLC将能够更加满足各种工业自动化控制应用的需要。

系统分类:	PLC/PAC
用户分类:	无分类
标签:	无标签
来源:	无分类

发表评论阅读全文(221) | 回复(2)

1

PLC 10年发展回顾

发表于 2008-7-16 19:45:53

PLC 10年发展回顾

在过去的10年中，许多为硬件商开发运行软件的第三方软件开发商已销声匿迹。曾经他们是必需的，因为那些开发硬件的工程师只能开发硬件，他们不会编写软件。大部分的厂商仍然把自动化解决方案的技术保密起来，这样他们就可以留住那些受制而无法走开的用户。你必须使用他们的软件、数据线还有方法。这样没有发展可言。

在技术领域，“发展”的定义为“某一事物逐渐转变为另一事物的过程，事物通常变得更加复杂或形式上得到改进”。就PLC的发展来说，或者我们可以将其称作“渐进”，PLC 发展了吗？改进了吗？它形式上有何改进？当然了不仅仅是这些，问题要复杂的多。

到目前为止，我已经涉足PLC和自动化有30年了。PLC开始的时候，是一个非常具有开创性的技术，用Dick Morley喜欢拿来形容他的这项发明的话说，就是“PDP-11拖拉组”。他是公认的有据可考的PLC的发明者。PDP-11是一个集成电路微型电脑。PLC并没有你想象中那么神奇，有时候不得不敲击它让它运行，没有可以关闭的按键，看上去一点也不酷。哦，而且在当时来说，价格非常、非常的昂贵。

在过去的10年中，让人惊叹的PLC以及它的稳定支撑系统都发生了什么变化呢？

我在做PLC指令的那些年里，总被灌输的一种思想是：PLC是一个控制系统 —— 不管它看上去像什么。重要的是它能够做什么。PLC 是一个电子设备 —— 有可编程的存储器，输入/输出和电源供给—— 执行由用户输入的指令。对，它就是一台电脑，但是那个时候我们还没有这种意识。同时我们还需要一个编程设备，将那些讨厌的地址输入这台机器中。我们控制这些离散的应用设备和软件，然后处理它们，当我们的视线变的模糊，而PLC也变身发展成为一个羽翼丰满的自动化控制器。这点很重要。

每一个厂商，无论是Texas Instruments、西门子、Struthers-Dunn还是 Allen-Bradley，都有他们自己的做事方式。十年的时间里，许多为硬件商开发运行软件的第三方软件开发商都已销声匿迹。曾经他们是必需的，因为开发硬件的工程师只能开发硬件，他们不能写软件。但是后来这种状况已经改变了。

十年前，当IEC-61131最早出现的时候，它还是基于一种旧式的想法。

硬件提供商所有权至上的天性，为许多公司创造了市场机遇。但同时也为使用者增加了梦魇。“受制而无法走开”这个词难道还不能够让大家惊醒吗？正是在这种环境下，来自GM Powertrain的一个小组开始研发OMAC，即开放、模架构控制。这个小组推动了开放性标准和开放连通性的使用。我相信这样它也就开通了指向今天的一条发展进化之路。

谁能够想到来自很多供应商的DeviceNet设备会同舟共济，从事同样的领域呢？这本身就是一种进步。

现今PLC的价格和性能比是10年前的30多倍。小型PLC系列的性能，顶得上前一年中型或大型的PLC系列的性能。不同的是输入/输出的计算。还记得吗？10年前，256K的随机存储器是昂贵的。体积小而分布广就是今天PLC的现状。在曾经美好的岁月里，大型的PLC处理器为中央控制做出了的贡献有目共睹。而现在交流平台的可行性和多样性使自动化分布更广。

而Windows 95 的出现，似乎是担心我们忘记了软件的重要性，迎来了计算机领域运行软件的全新时代，曾经要一个小时才能完成的事，现在只要五分钟就可以完成。而可操作性则是提高了不知多少亿倍。并不是我们以前没有软件，只是现在的软件更容易操作罢了。Windows系统，比起DOS系统，能够提供更为精细的发展平台。学习曲线不再仅仅是急剧攀升了。毕竟，“这可是Windows系统啊！”谢天谢地！我们已经经历了从用大车拉载的大型电脑到膝上型电脑的自动化发展。我多么怀念曾经那些使用键盘和盒式磁带的岁月啊！直到我意识到现在我们拥有的是更好的。

Morley认为PLC 正发展成为一个工具，而且这个工具使用时最好能激活互联网（确切地说是激活IP）。他已经开发了家用PLC，即PERTASCO（个人任务控制器）。操作的方便性使其广为流行，而且没有必要注册。他觉得今天这一领域的软件开发太倾向于厂商，而用户正在流失。

我和人们谈到这篇文章时遵循的一个主线就是：现在的PLC可编程序控制器，已经发展成为了PAC（可编程序自动控制器），厂商赋予了其专门的定义。PLC和PAC两者的市场分布有重要的区别，但是功能上的差别不大。在PLC进化曲线上，这是第一个标志点。PAC根据定义是PLC。它具有PLC系统所具备的一切，但是这是有差异的。

Lee Lane，Logix Rockwell自动化生产部经理说到：“PAC可以用一个通用控制平台处理离散、运动、驱动、安全、批量，还能处理控制型应用软件。”PLC在10年前就已经做到了这点，Heck系统在20年前做到这点。PLC-3中配有Advisor制图或Modicon公司的PLC584提供的Modvue制图，非常酷！还记得GA模块吗？为什么需要一个新的定义呢？发展，我亲爱的读者，我们的主题是发展。组成元件和功能性的集成是PAC发展的唯一也是最大的原因。我们以前也可以做这种跨学科的东西，但是做得并不漂亮。这不是说每件事都是事后反思，而是没有什么事情能在一开始就做得恰到好处，确实要做出改变是痛苦的。

Lee 说，有了PAC的架构，你可以用软件在不到五分钟的时间内嵌入一系列的运动。这是不容置疑的进步。他将向PAC应用环境的转变归功于商业上有望提高工厂效益的需求。他说，数据要求激增，这就使得从事IT业的工程师迫切需要一个更加综合性的解决途径。

通用数据源使得集成硬件和软件可以通过全面的数据通道自由流通。Lane说，这使得他们可以根据所需信息对资源进行级别分类。比尔•布莱克，GE Fanuc 的控制器生产部门经理，也同意这一点，但是他给出了不同的理由。他相信PAC系统的出现归因于全世界范围内对于减少生产成本以及增加定型硬件架构性能的需求。他说，在过去的10年中，许多新的软件工具已经进入市场。这些软件提高了工程师的能力，使得他们能够有效并迅速地进行设计。比如说，如果在某一步骤使用某一特定的处理器，就可以在瞬间获得关于热量的信息。记住，在自动化系统中没有降低中央处理器热度的风扇。

闪存和表面组装技术使得GE可以设计出更好的非专用架构，引导使用者并为其提供更好的应用软件，更轻松的设计和建构，如果需要的话还可以转移到不同的平台上。

我还认为这个平台也使得集成系统做出了最突出贡献。Opto 22 和这种“渐进性”自动化有一些不同的观点。Opto 22开始的时候是一个输入/输出公司。Rich Ryan，当时是Rockwell 软件的总裁，在一次会议上说，我要求每一个控股公司都能成为一个输入/输出公司，将会停止诸如处理器的生产。这大约是10年前的事。虽然Opto22现在也提供PAC系统，他们还是会说，就收益方面来说当时Ryan是对的。许多的厂商仍然将解决自动化的能力放在某处的一个盒子里。这样，他们就可以留住那些受制而走不开的观众。你不得不使用他们的软件、数据线和方法。这样没有发展可言。

Benson Hougland，Opto 22的市场部副总统，提出今天我们可获得的处理能力使得输入/输出子系统自动处理数据。如果你愿意，你可以把这种能力置于手中，处理过程尽在掌握中。10年前我们还不能做这些事情。Opto人员说，促使这一切发生的是以太网，伴随的还有这样一种观点，那就是以太网可以是一个公共的公交系统或全球性的物质媒介。

Hougland还说，以太网输入/输出系统可以是控制网络的一个独立成员，可以同高层次的软件应用直接对话。Opto 22和许多其他人的想法一样，那就是未来的合作如果没有数据的流动是无法进行的。

追踪和控制是两种不同的事物。我相信，从中心控制器转移 ——这是控制—— 对于一些人来说会觉得陌生，也会得到一些厂商的奚落。所以，PLC的发展是PAC。但是它仍然是PLC，有用户输入指令，内存和输入/输出。但是，我们可以更轻松地做更多的事情，我们的周末又可以是空闲的了。

然而，我们发展的速度并不快。我相信在未来的10年里，发展速度会不同以往。就像Morley说的，所有这一切都必须激活因特网。这就包括：以太网、IP技术和网络服务，以及在任何时空使任何人获得信息的能力。我们控制系统厂商提供的优惠已经满足并且超过了以上的条件。

系统分类:	PLC/PAC
用户分类:	无分类
标签:	无标签
来源:	无分类

发表评论阅读全文(202) | 回复(1)

1

现代港口物流配送计算机监控系统的实现

发表于 2008-7-16 19:45:10

现代港口物流配送计算机监控系统的实现

摘要：基于PLC控制技术、网络技术和物流配送的特点，结合现代港口物流配送的工程实例从体系结构、采取手段、实现功能、安全保障等几个方面详细阐述了物流配送自动化的实现，指出物流配送自动化是现代港口物流信息化进程的关键环节。

关键词：物流配送; 控制技术; 网络技术; 信息化管理

1 前言

　　现代港口特别是大型枢纽港的地位越来越突出，港口码头的运作和管理逐渐与整个交通运输和仓储配送的大链条融合在一起。港口处于陆运和水运两大基本运输方式的联结点，现代物流活动所要求的全过程、全方位系统跟踪管理已成主要服务内容，涉及到口岸功能、多式联运功能、货物集散、中转、仓储功能、货代和船代功能、集装箱业务操作和业务管理功能，管理信息系统等方面。物流系统包括物流作业系统和物流信息系统两部分，前者主要是包括运输、仓储、装卸等一系列活动的系统，而后者则是对各种伴随实物流动而产生的信息进行收集、加工、处理等活动的系统。

　　随着计算机控制技术和网络技术的发展，传统行业的现代化生产自动监控和管理技术得到了突飞猛进的发展，生产过程监控和管理系统和企业资源计划（ERP）管理系统的实现已非常普遍。

2 配送流程

图1 散装水泥站配送流程图

　　招商港务（深圳）有限公司蛇口港散装水泥站卸船能力为700吨/小时、储备能力为4＊11000立方米，具有4个库的卸船入库系统、4条散装出库系统、4条装船出库系统和4条包装出库系统，如图1。船装水泥经过由卸船机、高速螺旋输送机、高速螺旋提升机和气动插板阀等构成的流程，输送到4个水泥储存库中的任一个库;库中的水泥经过高速螺旋输送机、高速螺旋提升机、溜槽和气动插板阀等构成的流程可输送到任意的包装料仓、散料仓，水泥在溜槽中靠高压空气推动;再根据需要进行散料装车出库、袋包包装出库或散料装船。在船舶、储存库、暂存仓、散料装车机和包装间范围内形成一个顺畅的、封闭的配送流程。

3 系统结构与配置

　　系统在结构设计上充分考虑了安全性、可靠性、稳定性和通用性、兼容性，设计成一分布式系统。现场设备信号级、控制级和中央操作管理级，通过工业以太网实现系统的通信。系统设置2台中央操作管理站、互为冗余，2个控制站，系统通过预留的以太网接口还可与港口的管理系统实现通信，实现资源共享，系统网络拓扑如图2。

图2 网络拓扑图

　　中央操作站选用高可靠性的工业PC机，设置在中央控制室。主要技术指标：CPU为PⅣ≥1GHz、≥30G硬盘、21’’彩色显示器、标准键盘、256MB内存、3.5”1.44M软驱、40XD-CDROM，双以太网卡。完成系统的操作、监视、报警、记录、存储和报表生成等管理功能;其中一台同时兼有工程师站的功能，完成对整个系统的编程、组态工作。配置两台打印机，分别完成生产报表和报警打印的功能。

　　控制站选用GE公司的90-30系列可编程序控制器（简称PLC），2个控制站分别实现对入库和出库配送流程中电气设备和工艺参数的采集、处理和控制。控制站的主要配置由CPU模块（IC693CPU351）、总线接口模块GBC（IC693BEM331）、以太网模块（IC693CMM321）、I/O模块（IC693MDL645、IC693MDL940、IC693ALG223、IC693ALG392）和电源模块（IC693PWR321）等组成。

　　工业以太网支持标准的TCP/IP和NetBEUI协议，通信速率10～100Mbps。

　　操作站的自动化软件选用Wonderware公司的InTouch8.0，它包含大量的图形化工具，允许用户能快速直观地建立监控过程的实时窗口，升级和维护快且方便，具有在线组态、实时和历史趋势、数据采集和处理、灵活的用户定义报表、报警和管理、可扩展的组态向导等。操作系统软件采用美国微软Windows2000，工具软件为Microsoft Excel 2000。

4 系统功能设计与实现

　　4.1配送流程设定

　　系统设置下列配送线路设定：

　　（1）卸船入库配送系统库的选定：根据水泥标号、生产管理的需要，选定1#～4#库中的任意1个库，才可进行卸船入库配送系统的运行。

　　（2）出库配送流程线路的选定：1～4#水泥库出库配送流程可选1～4#包装仓中的任意1～4个仓、1～4#散装仓中的任意1～ 2个仓、装船配送流程线路。一次可选1～4个水泥库中的几个库同时出库，但所选择的配送流程中包装仓、散料仓和装船流程必须是唯一的。

　　4.2监控功能

　　系数据采集/处理功能：系统采集的数字量信号有电气设备的手/自动信号、运行信号、各种故障信号、电源信号和设备启/停控制信号及工艺流程状态信号等;模拟量信号主要有料位、电流等。

　　控制功能：实现现场手动控制、单台遥控和自动控制三种控制方式。现场手动控制用于在自动系统停机或故障、电气设备现场维护、现场处理紧急事故时。单台遥控，其启/停控制不影响其它任何设备的状态，多用于单台设备运行、试车、维修等工况，满足生产及安全要求，在操作站上实现。自动控制，按工艺要求自动启/停各电气设备，自动“启/停”各配仓系统、配送系统、包装系统等，实现顺序控制、联锁控制、故障联锁控制和过程控制等。

　　操作功能：具有操作方式切换、选择操作、操作员登录、“权限”和其它常规操作等。

　　监视功能：系统按工艺流程分1#～4#入库系统、1#～4#出库配仓系统、散料出库系统、包装出库系统和配仓总流程共十二个配送流程画面实时显示和监视各流程的运行工况，通过动态、变色、闪烁、数字、棒图及曲线的方式实时监视各电气设备、工艺参数的工况，全中文界面。同时可调出以分画面或弹出窗口的形式显示的各设备信号状态;如图3，为系统流程监控画面之一。

图3 流程监控画面

　　趋势功能：对各仓的料位、主设备的电流等工艺参数设有实时/历史趋势功能。

　　记录功能：对重要电气设备的启/停、重要操作、故障、紧急停机、参数超限等设有记录功能。

　　报警功能：具有对各电气设备故障、参数超限、紧急停机、系统故障、系统软件故障等的报警，中文提示，并配合声音报警。

　　历史储存：对数据趋势、报警、记录等可历史储存三个月。

　　报表功能：有报警报表、各种生产报表、趋势记录、历史记录报表等，实现定时、随时和实时打印的功能。

　　4.3信息化管理

　　对现场的I/O信号及数据等实时信息，操作站建立实时数据库，在此数据基础上形成历史数据库、报警数据库和安全信息数据库。系统的操作、监视、趋势、记录、报警、历史储存和报表等信息是港口资源计划管理的重要信息，是实现信息化管理的重要依据。运用这些数据，通过以太网与管理系统通信，实现如下十大管理功能：

　　配送流程管理：对1#～4#入库系统、1#～4#出库配仓系统、散料出库系统、包装出库系统和配仓总流程共十二个配送流程的管理及优先权管理。

　　设备维护管理：包括各配送流程中的电气设备、仪表等。

　　袋包管理：有效袋包数量、坏包数量。

　　调度管理：包括对卸船、散料装车出库、散料装船、包装出库的协调。

　　决策管理：根据生产、市场、库存量、装车量、装船量等，进行决策管理。

　　统计管理：完成对物流配送统计的管理，包括库存及周转率等。

　　市场信息管理：综合市场信息，对全厂的生产进行指导。

　　商务计费管理：结合袋包装车单据、散料装车单据、袋包管理等进行计费管理。

　　船舶作业管理：结合港口码头运营特点，对卸料船和装料船进行船舶作业管理。

　　车辆管理：结合对车辆进出口的管理、利用电子条码技术实现此功能。

　　在这些管理功能基础上与商务办公系统结合实现后勤管理、人力资源管理、港区管理、电子商务平台的各项管理。

　　利用InTouch组态软件开发实现报警处理与存储、数据的运算与处理、数据库的冗余控制、I/O数据连接、图形界面等。系统采集的数字量和模拟量点数2000多点，实时数据库的数据量达5000多点。信息化管理基于Microsoft SQL数据库实现。

5 结束语

　　利用PLC控制技术和网络技术，是实现现代港口物流配送自动化、信息化的基本措施。可及时掌握和了解配送流程中各设备的运行工况、工艺参数的变化，优化配送流程，保证配送流程稳定、安全的运行，并降低配送成本，提高管理水平，使之长期正常稳定地运行、取得最佳效益。以最佳的路径，最快的速度，准确地将物料从一个位置输送到另一个位置，完成物料的时空转移，以保证港口的高效率运转。本系统自投入运行以来，安全稳定，取得了显著的经济效益。

　　本文作者创新点：根据需要、通过操作界面可以任意设定配送流程，将管理功能与控制功能结合;在实现过程控制的同时实现信息化管理，系统实现了实质上的管控一体化;将工业以太网与Genius I/O 总线结合实现了控制网络的合理配置。

系统分类:	控制系统
用户分类:	无分类
标签:	无标签
来源:	无分类

发表评论阅读全文(128) | 回复(0)

1

基于DSP的交流同步电机伺服控制系统

发表于 2008-7-16 19:44:21

基于DSP的交流同步电机伺服控制系统

摘要: 总线化是工业控制系统的一个发展方向,基于CAN（Controller Area Network）总线的伺服系统在适用范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面有明显的优越性。本文给出了伺服控制器的硬件设计,选用美国TI公司专门为数字运动和电机控制推出的DSP控制器TMS320LF2407来实现交流伺服系统。并给出了交流伺服系统的全闭环软件实现方案。

关键字: 伺服控制, DSP, 电机, CAN

1 引言

　　伺服系统向着全数字化的方向发展,而高性能DSP器件的出现为其奠定了坚实的基础。从国内外最新的发展情况来看,国外很多公司都已推出了基于DSP的成型的全数字交流伺服产品,象国内引进较多的日本松下、安川等交流伺服系统。目前,国内的控制界也己掀起了利用DSP来实现交流伺服系统的热潮。

　　另外,采用高性能控制策略的控制系统具有很好自适应能力和抗干扰能力,能够在参数时变及干扰等恶劣的工况下保证系统良好的动态和稳态性能。克服了基于常规控制理论设计的电机控制系统存在的缺陷和不足。本文的主要任务是设计一种基于DSP和CAN总线技术的高性能全数字化伺服系统。采用电流、转速双闭环控制方式对永磁同步电动机进行速度和位置控制。

2 控制系统总体硬件结构

　　本系统提供的硬件设计能够满足多种控制算法,能够满足本系统的控制要求。它是以TI公司的TMS320LF2407为控制核心设计的。TMS320LF2407芯片是TMS320C2000TM平台下有较高性能价格比的一种定点DSP芯片。该芯片的低成本、低功耗、高性能的处理能力对电机的数字化控制非常有效。可以适用于多种控制策略。我们采用了IGBT CPV363M4K模块组成逆变桥来实现功率主回路直流到交流的逆变。控制系统的硬件构成见图1。

　　主要包括:TMS320LF2407微处理器及其外围电路,主要负责控制策略和算法的实现,产生PWM信号、响应速度反馈等工作;CAN模块负责与上位机进行通讯,通过总线接收对电机的控制信息;JTAG接口电路为仿真器与微机的接口电路,便于系统进行在线调试。此端口由仿真器直接访问并提供仿真功能;检测电路采用了价格较低的电阻器和价格较高但性能好的电磁隔离式霍尔传感器两套电路来检测永磁同步电机的相电流 , ,送入进行A/D转换并作相应处理,实现控制算法;PWM输出通过光耦传输,使得传递PWM控制信号时控制电路与功率电路隔离;电源模块将开关电源提供的+5V电压变换为+3.3V,为系统供电。

图1系统硬件结构图

3 控制系统硬件设计

　　3.1电流检测

　　在永磁同步电机交流控制系统中,控制器需要及时准确的知道绕组中实际电流的大小,以实现电流控制和电流保护电路的设计。电流采样必须实时,准确可靠,这对实现控制性能是必须的。电流测量的方法有很多种,一种测量电流的方法是使用简单的、便宜的电阻器来进行测量,当然,这种测量方法比较复杂。然而,在一定的条件下,这种测量方法变得很困难,甚至由于硬件的限制是不可能进行测量的,如当采用智能功率模块（IPM）组成逆变桥时,就没法使用电阻器进行相电流的测量。在本系统中采用电磁隔离霍尔元件进行电流检测。检测电路如下图2:

图2电流检测电路

　　3.2功率主回路设计

　　功率主回路是进行能量转换、驱动伺服电机工作的强电电路,主要由整流电路、中间直流电路和逆变器三个环节组成,如图3所示。

图3 功率主回路电路图

　　3.3控制驱动电路的设计 D6 Q6

　　控制驱动电路主要完成对PWM （Pulse Width Modulation）信号的功率放大,以及对逆变器功率管的驱动功能。本文中分别采用SPWM技术和SVPWM技术来实现功率逆变,将由TMS320LF2407 DSP芯片产生的PWM信号经过功率驱动模块IR2132进行功率放大、然后驱动三相逆变器的六个功率管。伺服控制器的功率驱动电路主要有功率驱动模块IR2132和IGBT CPV363M4K组成的三相逆变器组成。将DSP芯片所产生的六路PWM信号直接输入功率驱动模块IR2132对信号进行放大,然后驱动三相逆变器的六个功率管。

　　由于DSP本身通过软件编程可直接产生SPWM信号和SVPWM信号来驱动三相逆变器,所以,大大简化了系统的外围硬件电路结构,提高了系统的可靠性。

　　3.4 CAN控制器模块设计

　　本系统中采用CAN总线接收对电机的控制信息并向主机发送状态信息。DSP根据信息要求对电机进行调速、制动、正反转等控制。

　　TMS320LF2407 DSP芯片的CAN总线控制器与CAN物理总线的接口采用82C250驱动器芯片。82C250采用阻抗为120。双绞线作通信介质,信号采用差动发送和差动接收,具有较强的抗干扰能力,其最高通信速率可达1Mbps。通过对82C250引脚8 （Rs）的不同连接,可以实现三种不同的工作方式:高速、斜率控制和待机。本系统采用斜率控制,以降低射频干扰。为了增强抗干扰能力,保护CAN控制器,在TMS320LF2407与82C250之间加高速光隔。光隔采用HP公司的HCPL-2630芯片,其速度为l0MHz。电路如图4示。

图4 CAN驱动器接口电路

4 系统软件设计

　　在伺服系统的设计中,在实时性允许的前提下,一般来说,总是尽可能的用软件资源代替硬件资源,以降低成本,简化硬件系统结构,提高系统的性价比。TMS320LF2407,通过软件变成可以灵活的实现矢量PWM输出、速度检测、电流检测等功能。

　　在伺服驱动控制中有两部分软件:DSP控制程序和上位机软件。DSP程序由两个模块组成,即主程序模块和中断服务程序模块,主程序模块主要完成中断矢量的声明、内存变量的定义、各个功能模块的初始化等工作;中断模块主要是进行速度环和电流环的处理以及与上位机交换数据。

　　主程序内完成系统的初始化,I/O接口控制信号,DSP内各个控制模块寄存器的设置等,然后进入循环程序。初始化工作主要包括:DSP内核的初始化;电流环、速度环的周期设定;PWM初始化,包括PWM的周期设定,死区设定,以及PWM的启动;ADC初始化及启动;QEP初始化;CAN控制器初始化;永磁同步电机转子的初始位置初始化;进行多次伺服电机相电流采样,求出相电流和。的零偏移量;电流PI调节初始化;速度PI调节初始化等。所有的初始化工作完成后,主程序进入等待状态,以等待中断的发生,进行电流环和速度环的调节。主程序流程如图5所示。

图5 主程序流程图

本文作者创新点:

　　本文开发了一套基于DSP的高性能交流同步电机伺服控制系统。该系统采用TI公司的电机控制专用DSP-TMS320LF2407作为控制核心,实现了高精度的电流和速度双闭环控制,实现了转速调节器、电流调节器、电压空间矢量的数字化,并且实现了上位机对于系统的参数设置和实时监控,取得了良好的控制效果。

系统分类:	电机传动
用户分类:	无分类
标签:	无标签
来源:	无分类

发表评论阅读全文(161) | 回复(0)

1

基于Profibus-DP的网络测量系统的研究

发表于 2008-7-16 19:43:25

基于Profibus-DP的网络测量系统的研究

摘要：随着企业信息化的开展，管理网络与底层控制网络实现无缝链接显得极为迫切和重要。以PC机和工作站为基础，通过组建网络来构成实用的测控系统，在网络上进行测试和数据采集，实现测试设备的远距离测试与诊断，使分散在不同地理位置不同功能的测试设备联接在一起，有利于提高生产效率和共享信息资源。基于PROFIBUS-DP协议的从站芯片LSPM2配以双端口RAM和微处理器，采用过程映像的方法，在内部存储区域中，划分I/O点的过程映像区，实现监控主站和底层I/O点之间的数据交换。为异构系统的数据交换模式进行了有益的探索。

关键词：PROFIBUS-DP; 液位测量; 双端口RAM

1 引言

　　网络信息技术的迅猛发展和广泛应用，使许多科学技术和生产领域发生了巨大的变革。网络信息技术与智能测控技术的结合，产生了基于网络环境的智能测控新领域，两者的融合正使信息和控制两大领域的相关理论和技术得到迅速发展。工业现场测控网络正成为国内外研究的热点。

　　PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统，系统配置的描述包括站数、站地址、输入/输出地址、输入/输出数据格式、诊断信息格式以及所使用的总体参数。每个PROFIBUS-DP系统可包括以下三种不同类型设备：一级DP主站是中央控制器，它在预定的信息周期内与DP从站交换信息;二级DP主站是编程器、组态设备或操作面板，在DP系统组态操作时使用，完成系统操作和监视目的;DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备（I/O设备、驱动器、HMI、阀门等）。

2 系统结构

　　2.1 测控系统网络结构

　　系统有三层结构，最底层为数据采集与处理系统层，完成过程数据的液位、温度等数据的实时采集与处理，通过过程映像区与从站芯片实现过程数据的交换;中间层为过程的监控层，完成过程数据的统计、报表、安全监测等功能;最上层为企业的信息系统数据库，完成生产的调度与管理、库存统计与周转等功能。如图1所示。

图1 测控系统网络结构图

图2 从站结构示意图

　　2.2从站构成原理

　　2.2.1从站结构

　　基于PROFIBUS-DP协议的从站芯片LSPM2配以双端口RAM和微处理器实现了从站的测控和通信功能。其结构如图2所示。测控系统将传感装置的各种信号送入输入过程映像区，简单从站芯片定时读取输入过程映像区的过程数据;而简单从站芯片将来自PROFIBUS-DP主站的输出数据定时送至输出过程映像区，测控系统将输出映像区的数据读出并送至输出设备。

　　2.2.2从站芯片

　　LSPM2是西门子公司用于开发PROFIBUS-DP简单从站的专用芯片，支持PROFIBUS-DP协议。作为简单的PROFIBS接口模块，只需外接晶振片、复位电路、总线接口驱动装置、无需编写任何程序就可以实现简单的从站功能。主站经7层模型的第2层寻址LSPM2，当LSPM2收到无误的报文后，它会自动根据DIN E 19245 的第3部分产生所需求的响应报文。LSPM2的技术参数为：支持PROFIBUS-DP协议;最大传输速率12Mbit/s，可自动检测并调整数据传输速率;LSPM2采用80管脚PQFP封装;LSPM2具有集成的32I/O位（其中16个可诊断输入），8个诊断位;部分I/O可设置为输入或输出;集成的看门狗（WATCHDOG TIMER）;外部时钟接口24MHZ或48MHZ;5VDC供电。芯片构成的系统简单，无需辅助CPU，也不用专用开发包调试，是一种最简单而且成本最低的实现PROFIBUS-DP协议的协议芯片。其最大的优点在于开发周期短，产品成本较低，技术指标高，自主性强等。

图3 LSPM2内部结构图

　　LSPM2的参数输入是通过外接串行EEPROM或移位寄存器实现的。当采用EEPROM时，两个16位的字作为参数被存放在EEPROM内，地址分别为：00H和01H。字00H的第0～6位是从站地址，字01H是16位的设备识别码，数值在十进制的1～126中选择。如果超出范围，LSPM2自动将EEPROM设为126，并将检测位变为“0”。在启动或复位后，LSPM2从EEPROM中的00H，01H获得参数，并载入到内部的参数寄存器中。

　　LSPM2内部集成了EEPROM的控制单元，它能在内部产生一个读/写周期，将RD-EEPROM和WR-EEPROM两个标志位置位，并在外部相应的管脚上产生控制信号。读写周期的指令由9位组成，从EEPROM里串行读取。第一位是启始位（1），后2位是操作码，决定了读、写和擦除等操作，后面的6位是地址。除了EEPROM的方法外，还可以采用外接的移位寄存器的方式给LSPM2输入参数，此时芯片内部的移位寄存器可以独立产生用于控制移位寄存器的控制序列。数据通过外部移位寄存器串行传输到内部移位寄存器上并从内部寄存器的第23位开始在时钟的作用下向右移动。所传输的数据包括16位的设备识别码（ID number）和8位的从站地址。应该注意的是从站地址采用的是BCD编码，范围是十进制的1～99。芯片内部集成的移位寄存控制器是一个独立的部分。

　　2.2.3双端口RAM实现数据交换

　　单片机AT89C52和从站协议芯片LSPM2之间的数据交换是通过双端口RAM实现的。DS1609 是具有256 字节的双端口随机存取存储器, 它在一个存储器器件上连接了两个可异步操作的地址/数据总线, 两个端口都有各自独立的RAM 控制信号, 可以无限制地访问所有256 字节的存储单元。

　　芯片有两组对称的8位地址/数据线和三根控制线，双端口可以异步操作，输入和输出三态。引脚的A、B标识分别对应A、B两端口。分时操作方式，读写周期的前段为地址处理时间，后段为数据处理时间。未选中时，对应的端口呈高阻。

　　I/O点在DS1609的存储区域中形成自己的过程映像区。DS1609的存储区域按输入输出分为输入过程映像区和输出过程映像区。I/O点过程映像区在存贮区域的WORD0～WORD127范围内：

　　（1）输入模块的数据可以分别被单片机AT89C52写入和LSPM2读取数据。

　　（2）同理，LSPM2和单片机可以分别向输出模块写入和读取数据。

图4 DS1609 读周期的工作时序图

图5 DS1609 写周期的工作时序图

　　DS1609 双端口RAM 读周期的工作时序如图4所示。当任一端口的读周期开始时，首先把地址送到地址数据复用总线AD0～AD7，然后端口选择控制/CE置为低电平，这个控制信号使得地址在RAM 内部锁定。当地址保持时间过后，地址信号可从总线上撤销，当/C E 和/O E 都为低电平有效时,AD0～AD7 输出的数据有效。只要信号保持低电平，数据仍然有效。在/C E 或/O E 的上升沿后，读周期结束。然后，地址/数据总线将回复到高阻状态。在读周期期间，/W E 必须保持高电平。

　　DS1609 双端口RAM 写周期的工作时序如图5所示。当任一端口的写周期开始时, 首先把地址信号送到地址数据复用总线AD0～AD7，然后端口选择控制信号/C E 置为低电平，这个控制信号使得地址锁存于RAM 内部，和读周期一样，在地址保持时间过后，地址信号可从总线上撤销。接着写允许控制信号/WE置为低电平，开始写周期的数据写操作，随着/CE和/WE都为低电平，将欲写到选定存储单元的数据送到地址数据复用总线。在/CE或/WE的上升沿，数据被写入存储器并且结束写周期。当写周期一结束，数据就可以从总线上撤销。在写周期期间，/O E 必须保持高电平。

3 基于现场总线的液位测量原理

　　为了克服在测定油罐中油品的液位、质量、压力、密度、温度等参数时，测量精度不能满足在线计量的要求，声波测量法的长期稳定性较差，伺服和磁致伸缩等测量方法造价过高的问题，采用拉线式位移光电编码器与静压检测相结合的综合测量系统，同时采取固定距离差的对称传感器装置，精确地测量出油品的密度,能够很好的解决上述问题。拉线式位移光电编码器精确监测静压传感装置的位移量，利用可逆计数器实现位移量的测量，温度、压力传感器实现温度压力的测量，由A/D转换器，经AT89C52单片机和Profibus-DP简单从站芯片与上位机进行通信。

　　本系统采用光电编码器检测液位。当传感装置发生位置变化时，光电编码器便会发出A、B两相相差90度的数字脉冲信号，脉冲的个数与位移量呈比例关系，且正转时A相超前B相 90度，反转时B相超前A相90度。

　　拉线盒的线绳被拉出或缩回使其转子转动，旋转的转子带动增量式编码器转动，编码器每转动一圈发出一万个脉冲，脉冲的输出电平标准为RS-422，转成TTL电平标准后，通过可逆计数器实现脉冲计数，读入单片机，从而实现液位的测量，液位测量误差小于±1mm。

图6 基于网络液位测量系统原理图

4 结论

　　本文作者创新点：系统采用PROFIBUS-DP简单从站芯片与通用微处理器之间增加双端口RAM的系统架构，实现了PROFIBUS-DP智能从站的功能。通过过程映像区的合理设置，实现了网络测控系统中各节点的数据交换，实现了监控主站和底层I/O点之间的数据交换，是异构系统数据交换模式的一种高效结构。

　　本液位测量系统实现了大量程的精确测量，测量误差小于±1mm，且量程在0～50m范围内液位测量误差与量程无关。

系统分类:	控制系统
用户分类:	无分类
标签:	无标签
来源:	无分类

发表评论阅读全文(117) | 回复(0)

1

PLC可编程序控制器的历史和展望

发表于 2008-7-16 19:42:27

PLC可编程序控制器的历史和展望

1、引言

可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十世纪70-80年代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（PLC-Programmable Logic Controller），为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。

2、PLC的发展和市场情况

2.1 PLC的发展历史

1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。

在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的—离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势，如表1，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占一定的百分比。

表1 国际市场上PLC、DCS与IPC的销售情况对比

在80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30～40%。由于PLC机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场（过程控制）并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC（IPC）的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度，总的说是渐缓。目前全世界有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。

2.2 PLC的市场情况

国内PLC生产厂约30家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产，因此可以说PLC在我国未形成制造产业。作为原理、技术和工艺均无尖端技术难度的产品，只要努力，是能形成制造产业的。在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿元人民币，应用的行业也很广。但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。

我国市场上流行的有如下几家PLC产品:

（1）施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品;
（2）罗克韦尔公司（包括AB公司）PLC产品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等产品;
（3）西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品;
（4） GE公司的产品;日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。

PLC的市场的潜力是巨大的，不仅在我国，即使在工业发达的日本也有调查表明，PLC配套的机电一体化产品的比例占42%，采用继电器、接触器控制尚有24%。所以说，需要应用PLC的场合还很多，在我国就更是如此了。

从技术创新的角度看，我国大中型企业还要大力发展CIMS（计算机集成制造系统），在机械制造厂要形成FMS柔性制造系统，PLC是基础，所以PLC市场是广阔的。

PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因，我们下面重点阐述几个问题，并研究其发展趋势。

3 PLC的硬件和软件

3.1 PLC的分类

PLC在90年代已经形成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分，可分为:

＊微型PLC: 32 I/O
＊小型PLC: 256 I/O
＊中型PLC: 1024 I/O
＊大型PLC: 4096 I/O
＊巨型PLC: 8195 I/O

近年来有单机支持300回路和65000点I/O的大型系统对应中型PLC以上，均采用16位～32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，现在根据通讯等方面要求，有的也改用16位～32位CPU。由于I/O64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点～256点的占31%，合计位整个PLC销售额的78%，所以对微、小型PLC应多加研究。

3.2 PLC的硬件

PLC控制器本身的硬件采用积木式结构，各厂家产品结构大同小异。以日本欧姆龙C200HE为例，为总线模板框式结构，基本框架（CPU母板）上装有CPU模板，其它槽位装有I/O模板;如果I/O模板多时，可由CPU母板经I/O扩展电缆连接I/O扩展母板，在其上装I/O模板;另一种方法是配备远程I/O从站等。这些都说明了PLC厂家将硬件各部件均向用户开发，便于用户选用，配置成规模不等的PLC，而且这种硬件配置的开放性，为制造商、分销商（代理商）、系统集成商、最终用户带来很多方便，为营销供应链带来很大便利，这是一大成功经验。

PLC内的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，还发展了一系列特殊功能的I/O模板，这为PLC用于各行各业打开了出路，如用于条形码识别的ASCII/BASIC模板，用于反馈控制的PID模板，用于运行控制、机械加工的高速计数模板、单轴位置控制模板、双轴位置控制模板、凸轮定位器模板、射频识别接口模板等，这�

喜欢的博文

个人信息

博客公告

我的分类

博客日历

日志档案

最新日志

最新评论

博客信息

1

1

1

1

1

1

喜欢的博文

个人信息

博客公告

我的分类

博客日历

日志档案

最新日志

最新评论

友情链接

博客信息

1

1

1

1

1

1