PLC技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)新的動向

1、產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展 大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。

小：由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。

2、PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛

3、不斷加強(qiáng)通訊功能

4、新器件和模塊不斷推出 高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。

5、編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句

表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)

6、發(fā)展容錯技術(shù) 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。

7、追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。

發(fā)展歷史

起源：1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺可編程控制器 PDP—14 ，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺PLC。

1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14

1971年，日本研制出第一臺DCS-8

1973年，德國研制出第一臺PLC

1974年，中國研制出第一臺PLC

發(fā)展：20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。

20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。

20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。

20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。

20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。

PLC就業(yè)前景

中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展主要特點(diǎn)：

1 、中國還是制造業(yè)大國，是世界的生產(chǎn)加工中心，有大量的制造業(yè)，就必須用各種生產(chǎn)設(shè)備，大部分生產(chǎn)設(shè)備都和 PLC 有關(guān)，需要大量的精通 PLC 控制的從業(yè)人員。

2 、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已發(fā)生調(diào)整，逐漸有勞動力密集型轉(zhuǎn)化為技術(shù)密集型，大量的新設(shè)備被采用，這些設(shè)備很多都和 PLC 控制相關(guān)，需大量的高技術(shù)人才。

和 PLC 有關(guān)的從業(yè)人員主要有：

1 、企業(yè)的設(shè)備維護(hù)和維修人員

2 、從事工控設(shè)備銷售的人員

3 、從事設(shè)備開發(fā)，編程的電氣工程師

平面光波導(dǎo)技術(shù)

PLC是英文Planar Lightwave Circuit的縮寫，翻譯成中文為：平面光波導(dǎo)（技術(shù)）。所謂平面光波導(dǎo)，也就是說光波導(dǎo)位于一個平面內(nèi)。正如大家所熟悉的單層電路板，所有電路都位于基板的一個平面內(nèi)一樣。因此，PLC是一種技術(shù)，它不是泛指某類產(chǎn)品，更不是分路器！ 我們最常見的PLC分路器是用二氧化硅（SiO2）做的，其實(shí)PLC技術(shù)所涉及的材料非常廣泛，如玻璃/二氧化硅（Quartz/Silica/SiO2）、鈮酸鋰（LiNbO3）、III-V族半導(dǎo)體化合物（如InP,GaAs等）、絕緣體上的硅（Silicon-on-Insulator,SOI/SIMOX）、氮氧化硅（SiON）、高分子聚合物（Polymer）等。

基于平面光波導(dǎo)技術(shù)解決方案的器件包括：分路器（Splitter）、星形耦合器（Star coupler）、可調(diào)光衰減器（Variable Optical Attenuator,VOA）、光開關(guān)（Optical switch）、光梳（Interleaver）和陣列波導(dǎo)光柵（Array Waveguide Grating,AWG）等。根據(jù)不同應(yīng)用場合的需求（如響應(yīng)時間、環(huán)境溫度等），這些器件可以選擇不同的材料體系以及加工工藝制作而成。值得一提的是，這些器件都是光無源器件，并且是獨(dú)立的。他們之間可以相互組合，或者和其他有源器件相互組合，能構(gòu)成各種不同功能的高端器件。

運(yùn)行過程

輸入采樣階段

在這一階段中，PLC以掃描方式讀入所有輸入端子上的輸入信號，并將各輸入狀態(tài)存入對應(yīng)的輸入映像寄存器中。此時，輸入映像寄存器被刷斷。在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段中，輸入映像存儲器與外界隔離，其內(nèi)容保持不變，直至下一個掃描周期的輸入掃描階段，才被重新讀入的輸入信號刷新。可見，PLC在執(zhí)行程序和處理數(shù)據(jù)時，不直接使用現(xiàn)場當(dāng)時的輸入信號，而使用本次采樣時輸入到映像區(qū)中的數(shù)據(jù)。一般來說，輸入信號的寬度要大于一個掃描周期，否則可能造成信號的丟失。

程序執(zhí)行階段

在執(zhí)行用戶程序過程中，PLC按照梯形圖程序掃描原則，一般來說，PLC按從左至右、從上到下的步驟逐個執(zhí)行程序。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序跳轉(zhuǎn)地址。程序執(zhí)行過程中，當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器“讀入”對應(yīng)元件（“軟繼電器”）的當(dāng)前狀態(tài)。然后進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入輸出映像寄存器中。對輸出映像寄存器來說，每一個元件（“軟繼電器”）的狀態(tài)會隨著程序執(zhí)行過程而變化。

輸出刷新階段

程序執(zhí)行階段的運(yùn)算結(jié)果被存入輸出映像區(qū)，而不送到輸出端口上。在輸出刷新階段，PLC將輸出映像區(qū)中的輸出變量送入輸出鎖存器，然后由鎖存器通過輸出模塊產(chǎn)生本周期的控制輸出。如果內(nèi)部輸出繼電器的狀態(tài)為“1”，則輸出繼電器觸點(diǎn)閉合，經(jīng)過輸出端子驅(qū)動外部負(fù)載。全部輸出設(shè)備的狀態(tài)要保持一個掃描周期。[10]發(fā)展現(xiàn)狀

相對于國際大公司而言，國內(nèi)PLC廠商具有如下明顯的劣勢：

品牌劣勢在市場開拓初期，國產(chǎn)PLC的品牌在較長一段時間內(nèi)不為用戶認(rèn)可，從而加大了市場開拓難度。

應(yīng)用業(yè)績劣勢

相對于國際著名的PLC廠商而言，國內(nèi)公司的PLC應(yīng)用業(yè)績較少，用戶對國產(chǎn)PLC的性能、產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)支持持懷疑態(tài)度。

產(chǎn)品線劣勢

在國內(nèi)公司開展PLC業(yè)務(wù)的最初幾年，PLC產(chǎn)品線不完善，產(chǎn)品的品種較少，不利于全方位的市場開拓。

研發(fā)實(shí)力劣勢

相對于實(shí)力雄厚的著名PLC廠商而言，國內(nèi)公司的研發(fā)實(shí)力較弱。

在清醒地認(rèn)識到國內(nèi)PLC廠商競爭劣勢的同時，人們也高興地看到國內(nèi)公司在開展PLC業(yè)務(wù)時存在較大的競爭優(yōu)勢：

需求優(yōu)勢

國內(nèi)PLC廠商能夠確切了解中國用戶的需求，并適時地根據(jù)中國用戶的要求開發(fā)、生產(chǎn)適銷對路的PLC產(chǎn)品。例如，和利時公司具有12年的控制類產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售及工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，積累了大量客戶資源，了解國內(nèi)不同行業(yè)、不同地區(qū)、不同所有制用戶的真正需求，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時可以充分考慮中國用戶的需求和使用習(xí)慣，產(chǎn)品的針對性和易用性更強(qiáng)。

產(chǎn)品定制優(yōu)勢

由于是完全本地化的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)支持，國內(nèi)PLC廠商可以根據(jù)用戶的特殊需求定制個性化產(chǎn)品。在實(shí)際工作中，有些用戶希望在一個PLC模塊上同時具有開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出等功能，同時輸出既要有繼電器的，還要有晶體管的。這種一般通用PLC不能提供的特殊需求，國內(nèi)PLC廠商可以快速為用戶專門定制。跨國公司的中國用戶和中國雇員很難迅速將這種特殊需求直接反饋到國外的生產(chǎn)廠家，難以促成產(chǎn)品的改進(jìn)。

成本優(yōu)勢

由于是完全本地化的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)支持，國內(nèi)PLC廠商具有較大的成本優(yōu)勢，這種成本優(yōu)勢直接轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品價格優(yōu)勢。

服務(wù)優(yōu)勢

國內(nèi)PLC廠商的服務(wù)由公司相關(guān)人員去實(shí)施，PLC生產(chǎn)廠商可以直接面向最終用戶。由于公司技術(shù)人員充分了解自己的產(chǎn)品，能夠迅速解決實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題，因而能顯著提高服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量。另外，國內(nèi)PLC廠商可以在PLC的售前、售中和售后中為用戶提供免費(fèi)增值服務(wù)。例如，面對眾多的中小用戶，和利時公司開展了免費(fèi)培訓(xùn)和免費(fèi)方案設(shè)計(jì)服務(wù)，得到了廣大用戶的一致好評。

響應(yīng)速度優(yōu)勢相對于國際PLC廠商而言，國內(nèi)PLC廠商能更快響應(yīng)用戶的要求。

PLC應(yīng)用

自1969年針對工業(yè)自動控制的特點(diǎn)和需要而開發(fā)的第一臺PLC問世以來，迄今已近30多年了 ，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的繼承和演變，但又比同于順序控制器和通用的微機(jī)控制裝置。它不僅充分利用微機(jī)處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)形式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)地形象編程語言和模塊化地軟件結(jié)構(gòu)，使用程序地編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯都很容易。

用戶買到所需PLC后，只需按說明書或提示，座少量地安裝接線和用戶程序地編制工作，就可以靈活而方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要具有專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識。這樣就破除了”電腦“的神秘感，推動了計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍運(yùn)用。可編程控制器PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)。

PLC現(xiàn)已成為工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、以易與計(jì)算機(jī)接口、能對模擬量進(jìn)行控制，具備高速計(jì)數(shù)與位控等性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電—接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進(jìn)的重要標(biāo)志之一。

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