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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(biāo)目標(biāo)
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(chǎn)成本，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期為想象，針對汽其時車出產(chǎn)線的自控體系現(xiàn)狀：工裝基本上由繼電器操控設(shè)備構(gòu)成。其時轎車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器操控設(shè)備的從頭規(guī)劃和設(shè)備，因此繼電器操控設(shè)備就需要經(jīng)常地從頭規(guī)劃和設(shè)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(biāo)，期望用新的操控設(shè)備來取代繼電器操控設(shè)備，并提出了以下10項投標(biāo)目標(biāo)：
①在運用者的工廠里，能以最短的中止服務(wù)時刻，敏捷、便利地對其操控的硬件和設(shè)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(nèi)無特別支撐的設(shè)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(yīng)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(nèi)使修理和毛病確診變得簡略易行；
④設(shè)備的體積應(yīng)小于原繼電器操控柜的體積，它的能耗也應(yīng)較??；
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(zhuǎn)狀況和運轉(zhuǎn)狀況。
⑥輸入開關(guān)量可所以已有的規(guī)范操控體系的按鈕和限位開關(guān)的溝通115V(注：美國電網(wǎng)電壓為115V，我們中國是AC220V)；
⑦輸出的驅(qū)動信號都有必要能驅(qū)動以溝通運轉(zhuǎn)的電動機驅(qū)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(fù)載設(shè)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(shè)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(shè)備費用上應(yīng)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(shè)備公司(DEC)中標(biāo)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(shè)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(shè)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(jì)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(shè)備的替代物，首要用于完結(jié)原先由繼電器完結(jié)的順序操控、定時、計數(shù)等功用。它在硬件上以“準(zhǔn)計算機”的方式呈現(xiàn)，在I/O接口電路上做了改進以習(xí)慣工控現(xiàn)場要求。設(shè)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(shè)備，其長處是簡略易懂、便于設(shè)備、體積小、能耗低、有毛病顯現(xiàn)、能重復(fù)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(chǎn)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(jì)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(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、模擬量的運算、網(wǎng)絡(luò)通訊、自確診等功用。
③通訊階段，從20世紀(jì)70年代末到20世紀(jì)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(chǎn)品與計算機通訊體系的開展有關(guān)，并形成了分布式網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)品較難完結(jié)互通。
④敞開階段，從20世紀(jì)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(chǎn)品可以互通，乃至大中型產(chǎn)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(jié)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(jì)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(biāo)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品，但因元器材質(zhì)量和技能問題等原因，未能推行。輔導(dǎo)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(chǎn)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(guān)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(chǎn)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(chǎn)品的引入、技能的消化、使用的遍及為目標(biāo)。使用的產(chǎn)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(nèi)PLC出產(chǎn)廠家約有三十家，但沒有形成頗具規(guī)劃的出產(chǎn)才能，國內(nèi)PLC使用商場依然以國外產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)核EasyCore以小板芯的方式”嵌入到特定的操控設(shè)備中，使該設(shè)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(jīng)驗，在華中科技大學(xué)、武漢理工大學(xué)的協(xié)作下，通過3年多的盡力攻關(guān)，首創(chuàng)成功的。因為嵌入式PLC的社會及經(jīng)濟價值非常巨大，2005年被列為國家攻關(guān)方案。迄今為止，科威公司的嵌入式PLC產(chǎn)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(shè)備、環(huán)保設(shè)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(chǎn)品的沖擊。
⑴可編程操控器的10項投標(biāo)目標(biāo)
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(chǎn)成本，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期為想象，針對汽其時車出產(chǎn)線的自控體系現(xiàn)狀：工裝基本上由繼電器操控設(shè)備構(gòu)成。其時轎車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器操控設(shè)備的從頭規(guī)劃和設(shè)備，因此繼電器操控設(shè)備就需要經(jīng)常地從頭規(guī)劃和設(shè)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(biāo)，期望用新的操控設(shè)備來取代繼電器操控設(shè)備，并提出了以下10項投標(biāo)目標(biāo)：
①在運用者的工廠里，能以最短的中止服務(wù)時刻，敏捷、便利地對其操控的硬件和設(shè)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(nèi)無特別支撐的設(shè)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(yīng)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(nèi)使修理和毛病確診變得簡略易行；
④設(shè)備的體積應(yīng)小于原繼電器操控柜的體積，它的能耗也應(yīng)較??；
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(zhuǎn)狀況和運轉(zhuǎn)狀況。
⑥輸入開關(guān)量可所以已有的規(guī)范操控體系的按鈕和限位開關(guān)的溝通115V(注：美國電網(wǎng)電壓為115V，我們中國是AC220V)；
⑦輸出的驅(qū)動信號都有必要能驅(qū)動以溝通運轉(zhuǎn)的電動機驅(qū)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(fù)載設(shè)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(shè)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(shè)備費用上應(yīng)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(shè)備公司(DEC)中標(biāo)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(shè)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(shè)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(jì)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(shè)備的替代物，首要用于完結(jié)原先由繼電器完結(jié)的順序操控、定時、計數(shù)等功用。它在硬件上以“準(zhǔn)計算機”的方式呈現(xiàn)，在I/O接口電路上做了改進以習(xí)慣工控現(xiàn)場要求。設(shè)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(shè)備，其長處是簡略易懂、便于設(shè)備、體積小、能耗低、有毛病顯現(xiàn)、能重復(fù)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(chǎn)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(jì)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(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、模擬量的運算、網(wǎng)絡(luò)通訊、自確診等功用。
③通訊階段，從20世紀(jì)70年代末到20世紀(jì)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(chǎn)品與計算機通訊體系的開展有關(guān)，并形成了分布式網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)品較難完結(jié)互通。
④敞開階段，從20世紀(jì)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(chǎn)品可以互通，乃至大中型產(chǎn)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(jié)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(jì)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(biāo)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品，但因元器材質(zhì)量和技能問題等原因，未能推行。輔導(dǎo)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(chǎn)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(guān)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(chǎn)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(chǎn)品的引入、技能的消化、使用的遍及為目標(biāo)。使用的產(chǎn)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(nèi)PLC出產(chǎn)廠家約有三十家，但沒有形成頗具規(guī)劃的出產(chǎn)才能，國內(nèi)PLC使用商場依然以國外產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)核EasyCore以小板芯的方式”嵌入到特定的操控設(shè)備中，使該設(shè)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(jīng)驗，在華中科技大學(xué)、武漢理工大學(xué)的協(xié)作下，通過3年多的盡力攻關(guān)，首創(chuàng)成功的。因為嵌入式PLC的社會及經(jīng)濟價值非常巨大，2005年被列為國家攻關(guān)方案。迄今為止，科威公司的嵌入式PLC產(chǎn)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(shè)備、環(huán)保設(shè)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(chǎn)品的沖擊。
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