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PLC的硬件發(fā)展
PLC的硬件發(fā)展
⑴可編程操控器的10項投標目標
1968年，美國通用轎車公司（GM）依據(jù)多種類、小批量、不斷翻新轎車品牌的戰(zhàn)略思想，以下降出產成本，縮短新產品開發(fā)周期為想象，針對汽其時車出產線的自控體系現(xiàn)狀：工裝基本上由繼電器操控設備構成。其時轎車的每一次改型都直接導致繼電器操控設備的從頭規(guī)劃和設備，因此繼電器操控設備就需要經常地從頭規(guī)劃和設備，這不只費時、費工、費料，乃至阻止了更新周期的縮短。為了改動這一現(xiàn)狀，美國通用轎車公司在1969年公開投標，期望用新的操控設備來取代繼電器操控設備，并提出了以下10項投標目標：
①在運用者的工廠里，能以最短的中止服務時刻，敏捷、便利地對其操控的硬件和設備進行編程及從頭進行程序的規(guī)劃。
②一切的體系組件有必要能在工廠內無特別支撐的設備、硬件及環(huán)境條件下進行。
③體系的修理有必要簡略易行。在體系中應規(guī)劃有狀況指示器及刺進式模塊，以便在在最短的泊車時刻內使修理和毛病確診變得簡略易行；
④設備的體積應小于原繼電器操控柜的體積，它的能耗也應較?。?/span>
⑤有必要能與中心數(shù)據(jù)收集處理體系進行通訊，以便監(jiān)督體系的運轉狀況和運轉狀況。
⑥輸入開關量可所以已有的規(guī)范操控體系的按鈕和限位開關的溝通115V(注：美國電網電壓為115V，我們中國是AC220V)；
⑦輸出的驅動信號都有必要能驅動以溝通運轉的電動機驅動器和電磁閥線圈，每個輸出量將規(guī)劃為可開停和接連操作具有溝通115V，2A以下容量的電磁閥等負載設備。
⑧具有靈敏的擴展才能。在擴展時，有必要能以最小的體系變化及最短的更換、中止時刻，使原有設備從體系的最小裝備擴展到體系的最大裝備。
⑨在購買和設備費用上應有與原有繼電器操控和固態(tài)邏輯操控體系的競爭力，即有高的性價比。
⑩用戶存儲器容量至少在4KB1以上（依據(jù)其時轎車裝配廠的要求）
美國數(shù)字設備公司(DEC)中標后，在1969年，研制出第一臺PLC（PDP-14），使用于美國通用轎車主動裝配線上試用，取得了成功。這以后，美國Modicon公司也推出了同名的084操控器。這種新式的工控設備，以其體積小、可變性好、可靠性高、運用壽命長、簡略易懂、操作保護便利等一系列長處，很快就在美國的許多職業(yè)里得到推行使用。到1971年，現(xiàn)已成功地使用于食物、飲料、冶金、造紙等職業(yè)。
這一新式的工控設備的呈現(xiàn)，遭到世界上許多國家的高度重視。1971年，日本從美國引入了這項新技能，很快研制出了他們的第1臺PLC（DSC-8操控器）。1973年，西歐國家也研制出他們的第1臺PLC。我國從1974年始研制，到1977年開端使用于工控范疇。
⑵可編程操控器的開展
①草創(chuàng)階段，從第一臺可編程操控器面世到20世紀70年代中期。這個階段的PLC，一般稱為“可編程邏輯操控器”(Programmable Logic Controller)。這時的PLC基本上是(硬)繼電器操控設備的替代物，首要用于完結原先由繼電器完結的順序操控、定時、計數(shù)等功用。它在硬件上以“準計算機”的方式呈現(xiàn)，在I/O接口電路上做了改進以習慣工控現(xiàn)場要求。設備中的器材首要選用分立元件和中小規(guī)劃集成電路，并選用磁芯存儲器。別的，還采取了一些辦法，以進步抗干擾才能。在軟件編程上，選用類似于電氣工程師所了解的繼電器操控線路的方法——梯形圖(Ladder)言語。因此，前期的PLC的功用要優(yōu)于繼電器操控設備，其長處是簡略易懂、便于設備、體積小、能耗低、有毛病顯現(xiàn)、能重復運用等。其間PLC特有的編程言語——梯形圖言語一向沿用至今。這一階段的產品首要用于邏輯運算、計數(shù)、計時操控。
②擴展階段，從20世紀70年代中期到70年代晚期，微處理器的呈現(xiàn)使PLC發(fā)生了劇變。美國、日本、德國等一些廠家先后開端選用微處理器作為PLC的CPU(中心處理單元)，這樣使PLC的功用大大增強。除了堅持原有的邏緝運算、計時、計數(shù)等功用以外，還添加了算術運算、數(shù)據(jù)處理、模擬量的運算、網絡通訊、自確診等功用。
③通訊階段，從20世紀70年代末到20世紀80年代中期，因為超大規(guī)劃集成電路技能的敏捷開展，微處理器價格大幅度跌落，使得各種類型的PLC所選用的微處理器的層次普遍進步。前期的PLC一般選用8位的CPU，現(xiàn)在的PLC一般選用16位或32位的CPU。別的，為了進一步進步PLC的處理速度，各制造廠還紛繁研制開發(fā)出專用的邏輯處理芯片，這就使得PLC的軟、硬件功用有了劇變。這一階段的產品與計算機通訊體系的開展有關，并形成了分布式網絡通訊體系，但因為各制造廠商的各自為營，通訊體系也各自稱為獨立的體系，使各制造廠商的產品較難完結互通。
④敞開階段，從20世紀80年代中期到90年代中期。因為國際規(guī)范化安排提出了敞開互連參閱模型，使可編程操控器在通訊體系的敞開取得較大開展，使各制造廠商產品可以互通，乃至大中型產品開端選用CRT屏幕顯現(xiàn)功用，而且選用規(guī)范化軟件體系，添加高檔編程言語，并完結編程言語的規(guī)范化作業(yè)。
⑤規(guī)范和集成階段，從20世紀90年代中期開端。IEC發(fā)布了可編程操控器的規(guī)范草案，尤其是規(guī)范編程言語的公布，使可編程操控器取得飛躍開展。軟件模型的公布是該階段的重要標志。選用規(guī)范編程言語的軟件使第三方的軟件移植變得便利。體系的集成化和扁平化是該階段的另一個特色，將各種軟件集成在一個軟件渠道，選用一個數(shù)據(jù)庫等。
現(xiàn)在，世界上約有200家PLC出產廠商，其間，美國的Rockwell、GE，德國的西門子(Siemens)，法國的施耐德(Schneider)，日本的三菱、歐姆龍(Omron)，他們掌控著全世界80%以上的PLC商場份額，他們的系列產品從只要幾十個點(I/O總點數(shù))的微型PLC到有上萬個點的巨型PLC，包羅萬象。
⑶我國可編程操控器的開展
我國從1974年始拷貝美國的第二代PLC產品，但因元器材質量和技能問題等原因，未能推行。輔導1977年，我國才研制出第一臺具有實用價值的可編程操控器，并開端批量出產和使用于工業(yè)過程操控。因為運用單片一位處理器，因此使用規(guī)劃小，首要操控方法為開關量操控。跟著改革敞開，1982年開端后雨美國、德國、日本等廠商進行合資或引入技能、出產流水線等，使PLC取得了較大開展。這一階段的首要特色是以產品的引入、技能的消化、使用的遍及為目標。使用的產品以8位處理器為主，使用規(guī)劃在1000點以下。
通過多年的開展，國內PLC出產廠家約有三十家，但沒有形成頗具規(guī)劃的出產才能，國內PLC使用商場依然以國外產品為主，如：Siemens的S7-200小系列、S7-300中系列、S7-400大系列，三菱的FX小系列、Q中大系列，0mron的CPM小系列、C200H中大系列等。
值得一提的是，湖北黃石的科威自控公司(www.kwzk.com)的創(chuàng)新產品——“嵌入式PLC”。小體系用戶期望在數(shù)據(jù)處理上像DCS、可靠性上像PLC、價格上像單片機嵌入體系。嵌入式PLC正好滿意用戶的這些希望。嵌入式PLC是指“將支撐PLC(梯形圖)編程言語的內核EasyCore以小板芯的方式”嵌入到特定的操控設備中，使該設備除了具有自身的專用功用之外，還具有PLC的基本功用；開發(fā)人員可以在該PLC編程言語渠道上，垂手可得地規(guī)劃出通用型PLC、客戶型PLC、以及各種特型操控板。嵌入式PLC是科威公司立足原有的主動化外表技能、現(xiàn)場總線技能和10多年的主動化工程項目經驗，在華中科技大學、武漢理工大學的協(xié)作下，通過3年多的盡力攻關，首創(chuàng)成功的。因為嵌入式PLC的社會及經濟價值非常巨大，2005年被列為國家攻關方案。迄今為止，科威公司的嵌入式PLC產品——通用型PLC、(依照客戶要求定制的)客戶型PLC、特型操控板，已在紡織機械、工業(yè)窯爐、塑料機械、印刷包裝機械、食物機械、數(shù)控機床、恒壓供水設備、環(huán)保設備等職業(yè)中成功使用，而且在窯爐主動化體系的使用中占有顯著的技能優(yōu)勢。
長期以來，PLC始終是工業(yè)主動化的主角，它與是SCADA（監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集）、DCS(集散操控體系)及IPC(工控機)、FCS(現(xiàn)場總線操控體系)等彼此集成，相互影響。一起也承受著來自其它技能產品的沖擊。
⑴可編程操控器的10項投標目標
1968年，美國通用轎車公司（GM）依據(jù)多種類、小批量、不斷翻新轎車品牌的戰(zhàn)略思想，以下降出產成本，縮短新產品開發(fā)周期為想象，針對汽其時車出產線的自控體系現(xiàn)狀：工裝基本上由繼電器操控設備構成。其時轎車的每一次改型都直接導致繼電器操控設備的從頭規(guī)劃和設備，因此繼電器操控設備就需要經常地從頭規(guī)劃和設備，這不只費時、費工、費料，乃至阻止了更新周期的縮短。為了改動這一現(xiàn)狀，美國通用轎車公司在1969年公開投標，期望用新的操控設備來取代繼電器操控設備，并提出了以下10項投標目標：
①在運用者的工廠里，能以最短的中止服務時刻，敏捷、便利地對其操控的硬件和設備進行編程及從頭進行程序的規(guī)劃。
②一切的體系組件有必要能在工廠內無特別支撐的設備、硬件及環(huán)境條件下進行。
③體系的修理有必要簡略易行。在體系中應規(guī)劃有狀況指示器及刺進式模塊，以便在在最短的泊車時刻內使修理和毛病確診變得簡略易行；
④設備的體積應小于原繼電器操控柜的體積，它的能耗也應較?。?/span>
⑤有必要能與中心數(shù)據(jù)收集處理體系進行通訊，以便監(jiān)督體系的運轉狀況和運轉狀況。
⑥輸入開關量可所以已有的規(guī)范操控體系的按鈕和限位開關的溝通115V(注：美國電網電壓為115V，我們中國是AC220V)；
⑦輸出的驅動信號都有必要能驅動以溝通運轉的電動機驅動器和電磁閥線圈，每個輸出量將規(guī)劃為可開停和接連操作具有溝通115V，2A以下容量的電磁閥等負載設備。
⑧具有靈敏的擴展才能。在擴展時，有必要能以最小的體系變化及最短的更換、中止時刻，使原有設備從體系的最小裝備擴展到體系的最大裝備。
⑨在購買和設備費用上應有與原有繼電器操控和固態(tài)邏輯操控體系的競爭力，即有高的性價比。
⑩用戶存儲器容量至少在4KB1以上（依據(jù)其時轎車裝配廠的要求）
美國數(shù)字設備公司(DEC)中標后，在1969年，研制出第一臺PLC（PDP-14），使用于美國通用轎車主動裝配線上試用，取得了成功。這以后，美國Modicon公司也推出了同名的084操控器。這種新式的工控設備，以其體積小、可變性好、可靠性高、運用壽命長、簡略易懂、操作保護便利等一系列長處，很快就在美國的許多職業(yè)里得到推行使用。到1971年，現(xiàn)已成功地使用于食物、飲料、冶金、造紙等職業(yè)。
這一新式的工控設備的呈現(xiàn)，遭到世界上許多國家的高度重視。1971年，日本從美國引入了這項新技能，很快研制出了他們的第1臺PLC（DSC-8操控器）。1973年，西歐國家也研制出他們的第1臺PLC。我國從1974年始研制，到1977年開端使用于工控范疇。
⑵可編程操控器的開展
①草創(chuàng)階段，從第一臺可編程操控器面世到20世紀70年代中期。這個階段的PLC，一般稱為“可編程邏輯操控器”(Programmable Logic Controller)。這時的PLC基本上是(硬)繼電器操控設備的替代物，首要用于完結原先由繼電器完結的順序操控、定時、計數(shù)等功用。它在硬件上以“準計算機”的方式呈現(xiàn)，在I/O接口電路上做了改進以習慣工控現(xiàn)場要求。設備中的器材首要選用分立元件和中小規(guī)劃集成電路，并選用磁芯存儲器。別的，還采取了一些辦法，以進步抗干擾才能。在軟件編程上，選用類似于電氣工程師所了解的繼電器操控線路的方法——梯形圖(Ladder)言語。因此，前期的PLC的功用要優(yōu)于繼電器操控設備，其長處是簡略易懂、便于設備、體積小、能耗低、有毛病顯現(xiàn)、能重復運用等。其間PLC特有的編程言語——梯形圖言語一向沿用至今。這一階段的產品首要用于邏輯運算、計數(shù)、計時操控。
②擴展階段，從20世紀70年代中期到70年代晚期，微處理器的呈現(xiàn)使PLC發(fā)生了劇變。美國、日本、德國等一些廠家先后開端選用微處理器作為PLC的CPU(中心處理單元)，這樣使PLC的功用大大增強。除了堅持原有的邏緝運算、計時、計數(shù)等功用以外，還添加了算術運算、數(shù)據(jù)處理、模擬量的運算、網絡通訊、自確診等功用。
③通訊階段，從20世紀70年代末到20世紀80年代中期，因為超大規(guī)劃集成電路技能的敏捷開展，微處理器價格大幅度跌落，使得各種類型的PLC所選用的微處理器的層次普遍進步。前期的PLC一般選用8位的CPU，現(xiàn)在的PLC一般選用16位或32位的CPU。別的，為了進一步進步PLC的處理速度，各制造廠還紛繁研制開發(fā)出專用的邏輯處理芯片，這就使得PLC的軟、硬件功用有了劇變。這一階段的產品與計算機通訊體系的開展有關，并形成了分布式網絡通訊體系，但因為各制造廠商的各自為營，通訊體系也各自稱為獨立的體系，使各制造廠商的產品較難完結互通。
④敞開階段，從20世紀80年代中期到90年代中期。因為國際規(guī)范化安排提出了敞開互連參閱模型，使可編程操控器在通訊體系的敞開取得較大開展，使各制造廠商產品可以互通，乃至大中型產品開端選用CRT屏幕顯現(xiàn)功用，而且選用規(guī)范化軟件體系，添加高檔編程言語，并完結編程言語的規(guī)范化作業(yè)。
⑤規(guī)范和集成階段，從20世紀90年代中期開端。IEC發(fā)布了可編程操控器的規(guī)范草案，尤其是規(guī)范編程言語的公布，使可編程操控器取得飛躍開展。軟件模型的公布是該階段的重要標志。選用規(guī)范編程言語的軟件使第三方的軟件移植變得便利。體系的集成化和扁平化是該階段的另一個特色，將各種軟件集成在一個軟件渠道，選用一個數(shù)據(jù)庫等。
現(xiàn)在，世界上約有200家PLC出產廠商，其間，美國的Rockwell、GE，德國的西門子(Siemens)，法國的施耐德(Schneider)，日本的三菱、歐姆龍(Omron)，他們掌控著全世界80%以上的PLC商場份額，他們的系列產品從只要幾十個點(I/O總點數(shù))的微型PLC到有上萬個點的巨型PLC，包羅萬象。
⑶我國可編程操控器的開展
我國從1974年始拷貝美國的第二代PLC產品，但因元器材質量和技能問題等原因，未能推行。輔導1977年，我國才研制出第一臺具有實用價值的可編程操控器，并開端批量出產和使用于工業(yè)過程操控。因為運用單片一位處理器，因此使用規(guī)劃小，首要操控方法為開關量操控。跟著改革敞開，1982年開端后雨美國、德國、日本等廠商進行合資或引入技能、出產流水線等，使PLC取得了較大開展。這一階段的首要特色是以產品的引入、技能的消化、使用的遍及為目標。使用的產品以8位處理器為主，使用規(guī)劃在1000點以下。
通過多年的開展，國內PLC出產廠家約有三十家，但沒有形成頗具規(guī)劃的出產才能，國內PLC使用商場依然以國外產品為主，如：Siemens的S7-200小系列、S7-300中系列、S7-400大系列，三菱的FX小系列、Q中大系列，0mron的CPM小系列、C200H中大系列等。
值得一提的是，湖北黃石的科威自控公司(www.kwzk.com)的創(chuàng)新產品——“嵌入式PLC”。小體系用戶期望在數(shù)據(jù)處理上像DCS、可靠性上像PLC、價格上像單片機嵌入體系。嵌入式PLC正好滿意用戶的這些希望。嵌入式PLC是指“將支撐PLC(梯形圖)編程言語的內核EasyCore以小板芯的方式”嵌入到特定的操控設備中，使該設備除了具有自身的專用功用之外，還具有PLC的基本功用；開發(fā)人員可以在該PLC編程言語渠道上，垂手可得地規(guī)劃出通用型PLC、客戶型PLC、以及各種特型操控板。嵌入式PLC是科威公司立足原有的主動化外表技能、現(xiàn)場總線技能和10多年的主動化工程項目經驗，在華中科技大學、武漢理工大學的協(xié)作下，通過3年多的盡力攻關，首創(chuàng)成功的。因為嵌入式PLC的社會及經濟價值非常巨大，2005年被列為國家攻關方案。迄今為止，科威公司的嵌入式PLC產品——通用型PLC、(依照客戶要求定制的)客戶型PLC、特型操控板，已在紡織機械、工業(yè)窯爐、塑料機械、印刷包裝機械、食物機械、數(shù)控機床、恒壓供水設備、環(huán)保設備等職業(yè)中成功使用，而且在窯爐主動化體系的使用中占有顯著的技能優(yōu)勢。
長期以來，PLC始終是工業(yè)主動化的主角，它與是SCADA（監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集）、DCS(集散操控體系)及IPC(工控機)、FCS(現(xiàn)場總線操控體系)等彼此集成，相互影響。一起也承受著來自其它技能產品的沖擊。
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