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作者：浩納爾（天津）自動化科技有限公司 秦雪峰
一、前言
在工業自動化控制領域主要分為PLC，工控機和嵌入式控制，而PLC自1968年誕生以后以驚人的速度成為了這一領域的主導者，為各種各樣的自動化控制設備提供了非常可靠的控制應用。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業企業對自動化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業PC所帶來的沖擊。PLC需要解決的問題依然是新技術的采用、系統開放性和價格。
PLC技術發展的最終趨勢仍然是人們所爭論的焦點之一。大多數人認為，PLC將會繼續失去市場份額；更有甚者認為，在工業PC面前，PLC將會一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業應用領域仍將為PLC提供一定的市場份額。
二、PLC市場份額將會繼續擴大
就我個人來看，PLC市場份額不但不會減少，反而將會增加。許多年前開始，就有人預言，PLC將要被PC-BASED控制系統取代。但是，PLC的銷售每年都在以一個十分穩定的增長率在上升，目前的PLC已經與十年前的PLC有著很大的區別，十年后的PLC與當前的PLC也將有著很大的不同。但是，有兩個方面是不變的：首先，PLC會提供穩定的控制響應，第二，高度的可靠性。PLC有著其它控制產品，如工控機，DCS，單片機等控制產品，所無法替代的特性。
1，可靠性
可靠性包括產品的有效性和可維修性。可編程控制器的可靠性高，表現在下列幾個方面：
a)可編程控制器不需要大量的活動部件和電子元件，接線大大減少，與此同時，系統的維修簡單，維修時間縮短，因此可靠性得到提高；
b)可編程控制器采用一系列可靠性設計方法進行設計，例如冗余設計，掉電保護，故障診斷，報警和運行信息顯示和信息保護及恢復等，
c)可編程控制器有較強的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，編程的出錯率大大降低，而為工業惡劣操作環境設計的硬件使可靠性大大提高；
d)可編程控制器的硬件設計方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的工業級元件，采用先進的電子加工工藝（SMT）制造，對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等；存儲器內容的保護，采用看門狗和自診斷措施，便于維修的設計等。
2，易操作性
a)操作方便：對PLC的操作包括程序的輸入和程序更改操作，大多數PLC采用編程器進行程序輸入和更改操作。現在的PLC的編程器大部分可以用電腦直接進行，更改程序也可根據所需地址編號、繼電器編號或接點號等直接進行搜索或按順序尋找，然后可以在線或離線更改；
b)編程方面：PLC有多種程序設計語言可以使用，梯形圖與電氣原理圖相似；編程語句是功能的縮寫，便于記憶；功能圖表語言以過程流程進展為主線，十分適合設計人員與工藝專業人員設計思想的溝通。功能模塊圖和結構化文本語言，功能清晰，易于理解等優點。
c)維修方便：PLC所具有的自診斷功能對維修人員的技術要求較低，當系統發生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以根據有關故障代碼的顯示和故障信號燈的提示等信息，或通過編程器和HMI屏幕的設定，直接找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復節省了時間，降低了MTTR。
3，靈活性
a)編程的靈活性：PLC采用的標準編程語言有梯形圖、指令表、功能圖表、功能模塊圖和結構化文本編程語言等。使用者只要掌握其中一種編程語言就可進行編程，編程方法的多樣性使編程方便。
b)擴展的靈活性：PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可以根據應用的規模不斷擴展，即進行容量的擴展、功能的擴展、應用和控制范圍的擴展。它不僅可以通過增加輸入輸出卡件增加點數，通過擴展單元擴大容量和功能，也可以通過多臺PLC的通信來擴大容量和功能，
c)操作的靈活性：操作的靈活性指設計工作量、編程工作量、和安裝施工的工作量的減少。操作變得十分方便和靈活，監視和控制變得很容易。在繼電器順序控制系統中所需的一些操作得到簡化，不同生產過程可采用相同的控制臺和控制屏等。
4，機電一體化
為了使工業生產的過程控制更平穩，更可靠，向優質、高產、低耗要效益，對過程控制設備和裝置提出了機電一體化，即儀表、電子、計算機綜合的要求，而PLC正是這一要求的產物，它是專門為工業過程而設計的控制設備，具有體積小、功能強，抗干擾性好等優點，它將機械與電氣部件有機地結合在一個設備內，把儀表、電子和計算機的功能綜合集成在一起，因此，它已經成為當今數控技術、工業機器人、離散制造和過程流程等領域的主要控制設備，成為工業自動化三大支柱（PLC，機器人，CAD/CAM）之一。
可編程控制器現在已經成為了一個不可代替的控制系統，它們可以與其它系統通訊，提供產品報表，生產調度，診斷自身和設備的故障，這些技術上的改進，讓PLC成為今天的各行各業的高質量和產量的重要的貢獻者。
由以上特點不難看出，PLC在工業控制領域，不僅不會逐漸推出，而且會不斷擴大他的市場份額。表面上看工控機的出現給PLC帶來了一定程度的沖擊，但如果我們仔細分析一下可以看到，工控機在某種程度上其實幫助了PLC的發展，因為PLC的可靠性高，易操作，但對與操作員站的一些功能，如曲線處理，數據記錄等功能，遠不及工控機，而工控機的致命缺陷是可靠性差。所以目前來看工控機與PLC結合的控制系統更為完美。工控機的出現推動了PLC的發展。
三、PLC發展的方向
其實PLC自誕生以來也是在不斷發展改進創新的。
采用新的、先進的微處理器和電子技術達到快速的掃描時間；
小型的、低成本的PLC，可以替代4到10個繼電器，獲得更大的發展動力；
高密度的I/O系統，以低成本提供了節省空間的接口；
基于微處理器的智能I/O接口，擴展了分布式控制能力。典型的接口如：PID，網絡，CAN總線，現場總線，ASCII通信，定位，主機通訊模塊，和支持高級語言編程的模塊（如BASIC，PASCAL）；
包括輸入輸出模塊和端子的結構設計改進，使端子更加集成；
特殊接口允許某些器件可以直接接到控制器上，如熱電偶、熱電阻、應力測量、快速響應脈沖等；
并且由于工控機，DCS等控制系統的出現，將迫使PLC向著功能更多，開放性兼容性更強的方向不斷發展。
四、整合多種功能，更加開放的一體化PLC
1，更多的高級功能，更簡單快捷的使用
傳統PLC簡單的邏輯控制功能已漸漸不能滿足目前工控領域的要求，許多新的控制系統不再是簡單的邏輯控制而已，增加了許多新的功能要求，如大量數據處理，存儲，圖形處理，現地顯示等。
除了要求功能的強大，許多工程開發人員，以及最終用戶，還希望控制系統的結構更為簡單，開發使用過程更為快捷，對其他控制系統兼容性，開放性更強。
對于這些需求，美國HORNER公司（GE公司重要合作伙伴）于20世紀80年代初，最早提出了“All in one”的一體化控制理念，并一直致力于這一理念產品的研發，推出了世界上最早的一體化控制器――OCS （Operator Control Station）。
傳統的控制系統，本地的顯示和PLC一般是分開的，分別用不同的軟件進行編輯，之間通過串口通訊連接，這樣開發人員需要許多時間和精力用在軟件的培訓和程序的開發上，并且串口通訊的可靠性也比較差，易于受到干擾。
而OCS控制器不是單純的PLC，也不是單純的人機顯示界面，它將PLC，HMI，I/O和強大的網絡功能完美的結合到了一體。人機界面和PLC控制程序的編程用同一套由HORNER開發的工業編程軟件CsCAPE完成（支持5種編程語言，標配為梯形圖）完成，使用戶使用起來更加方便快捷。
OCS不僅僅是PLC，HMI，I/O和網絡的簡單整合，并且增加了許多工控機或組態軟件的功能。如浮點運算，高級數學運算，圖形曲線（時間曲線，X－Y曲線），歷史數據本地記錄（大容量移動存儲卡，2G，HORNER最早采用MicroSD存儲），視頻輸入輸出，專家系統，操作界面，數據監測，文件記錄和打印等。
2，更強的通訊功能，更好的開放性
近幾年來，隨著互聯網技術的普及與推廣，以太網也得到了飛速發展，特別是以太網通訊速率的提高、以太網交換技術的發展，給解決以太網的非確定性問題帶來了新的契機：首先，以太網的通信速率一再提高，從10Mbps，到100Mbps甚至到10Gbps，；其次，以太網交換機為連接在其端口上的每個網絡節點提供了獨立的帶寬，連接在同一個交換機上的不同的設備不存在資源的爭奪，這就相當于每個設備獨占一個網段；第三，全雙工技術又為每個設備與交換機端口之間提供了發送與接收的專用通道，因此使不同的以太網設備之間的沖突大大降低（半雙工交換式）或完全避免（全雙工交換式）。因此，以太網成了確定的網絡，從而為它應用于工業自動化控制消除了主要的障礙。
與其它現場總線或工業通信網絡相比，以太網具有應用廣泛、成本低廉、通信速率高、軟硬件資源豐富、易于與INTERNET連接、可持續發展潛力大等優點，不僅壟斷了工廠綜合自動化的信息管理層網絡，而且在過程監控層網絡也得到了廣泛應用，并有直接向下延伸，應用于工業現場設備層網絡的趨勢。
基于以太網和Internet的不斷發展，控制產品要想有更好的開放性，是離不開Ethernet的，因此HORNER的大部分OCS產品都內置了標準100Mbit以太網，并且具有WebServer和FTP server功能，也就是說，即使不用上位機，也可以將OCS的狀態，包括故障報警信息和事件處理信息通過通訊模塊自動傳送到互聯網上，用戶可以通過電子郵件的方式來接收這些信息，也可以通過移動通信系統，利用手機的短信方式來接收這些信息，甚至可以通過GPRS、CDMA等先進的通訊方式來進行控制信息的跨越時空的通信。這些通訊，使用戶可以最及時地了解到設備的運行狀況，可以進行遠程診斷和遠程監控，對于生產過程控制、制造過程的信息化、生產過程和管理的優化等都有極大的幫助。此外，OCS強大的串口通訊功能，支持多種協議乃至自由編程通訊，也為它和其他設備或控制系統連接提供了更好的選擇。
OCS具有開放性和通用性的特點，它并非專為某一個或兩個行業所設計的，而是可以適合許許多多不同的行業，并應用在不同的場合。而且，由于它所具有的開放性特點，還可以和目前的傳統控制系統混合使用，并不斷地升級和延伸，因此受到市場的歡迎。
它在分散控制，離散點數據采集上廣泛應用，在包裝機，注塑機等成套設備上的應用更為突出。
五、結束語
PLC的未來發展除了產品本身的發展，更大程度上取決于用戶和市場的發展，任何產品存在的根本在于用戶和市場的需求。PLC以它的高可靠性和易操作性，主導了工控行業數十年，我相信它將繼續存在且壯大下去。
HORNER公司的OCS便是PLC不斷發展創新的產物，它仍然保持并延續了PLC的高可靠，高穩定性的特點。
OCS這種多功能的開放的一體化的控制理念，將逐漸成為PLC一個新的發展方向，它使許多原來需要在工控機上實現的功能，得以在PLC這個穩定可靠的平臺上實現；PLC與HMI的結合使用戶使用上更加方便快捷。
HORNER的“一體化”這一新穎控制理念的提出，為全球工控行業帶來了一股新鮮的力量，必將引起PLC一次新的發展。
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